El Instituto de Biotecnología Agrícola – INBIO - es una asociación civil sin fines de lucro que tiene el propósito de impulsar el desarrollo de la investigación de biotecnología en la República de Paraguay.

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La biorremediación

La biodegradación es el proceso natural por el cual los microorganismos degradan o alteran moléculas orgánicas transformándolas en moléculas más pequeñas y no tóxicas. Sin embargo, este proceso es muy lento y puede acelerarse introduciendo determinadas bacterias o plantas en los ambientes contaminados. Esta intervención se denomina “biorremediación” o “biocorrección” y se define como el empleo de organismos vivos para eliminar o neutralizar contaminantes del suelo o del agua. En los procesos de biorremediación generalmente se emplean mezclas de microorganismos, aunque algunos se basan en la introducción de cepas definidas de bacterias u hongos. Actualmente se están desarrollando microorganismos, algas (especialmente cianobacterias o algas azules) y plantas genéticamente modificadas para ser empleadas en biorremediación.

Básicamente, los procesos de biorremediación pueden ser de tres tipos: la degradación enzimática, la remediación microbiana, y la fitorremediación.

Degradación enzimática

Consiste en el empleo de enzimas en el sitio contaminado con el fin de degradar las sustancias nocivas. Dichas enzimas son previamente producidas en bacterias transformadas genéticamente. Esta aplicación de la biotecnología lleva décadas en el mercado y hoy las compañías biotecnológicas ofrecen las enzimas y los microorganismos genéticamente modificados para tal fin.

Remediación microbiana

Se refiere al uso de microorganismos directamente en el foco de la contaminación. Estos microorganismos pueden ya existir en ese sitio o pueden provenir de otros ecosistemas, en cuyo caso deben ser inoculados en el sitio contaminado (proceso de inoculación). Cuando no es necesaria la inoculación de microorganismos, suelen administrarse más nutrientes, como fósforo y nitrógeno con el fin de acelerar el proceso.

Hay bacterias y hongos que pueden degradar con relativa facilidad petróleo y sus derivados, benceno, tolueno, acetona, pesticidas, herbicidas, éteres, alcoholes simples, entre otros. También pueden degradar, aunque parcialmente, otros compuestos químicos como el PCB, arsénico, selenio, cromo. Los metales pesados como uranio, cadmio y mercurio no son biodegradables, pero las bacterias pueden concentrarlos de tal manera de aislarlos para que sean eliminados más fácilmente.

Sin embargo, existen contaminantes difíciles de degradar y para los cuales no se han encontrado microorganismos capaces de transformarlos. La biotecnología moderna puede solucionar en parte este problema, generando organismos genéticamente modificados con nuevas capacidades para eliminar tales contaminantes. La base de esta estrategia se basa en la búsqueda de las enzimas adecuadas y la posterior transferencia de los genes correspondientes a los microorganismos que se inocularán en el lugar contaminado.

Algunos desarrollos en curso relacionados con la remediación microbiana:

  • Bacterias Pseudomonas transgénicas capaces de degradar compuestos tóxicos que contienen cloro (como el cloruro de vinilo).
  • Bacterias capaces de degradar algunos de los componentes del petróleo.
  • Bacterias capaces de reducir las formas altamente tóxicas de mercurio en otras menos tóxicas y volátiles.
  • Bacterias que transforman metales del suelo (como el cromo) en formas menos tóxicas o insolubles.
  • Microorganismos capaces de degradar TNT, un explosivo de gran potencia y muy agresivo para el entorno.
  • Bacterias que pueden eliminar el azufre de los combustibles fósiles, como en el caso del carbón o del petróleo, para permitir combustiones más limpias.
  • La utilización de la bacteria Deinococcus radiodurans para eliminar elementos radiactivos presentes en el suelo y aguas subterráneas. Este microorganismo es un extremófilo que resiste la radiación, la sequedad, agentes oxidantes y diversos compuestos mutagénicos.
  • Cianobacterias a las que se le han introducido genes de bacterias Pseudomonas con capacidad de degradar diferentes hidrocarburos o pesticidas.
  • Bacterias transgénicas que se usan para extraer metales valiosos a partir de residuos de fábricas o de minas, o para eliminar los vertidos de petróleo, o el sulfuro causante de la lluvia ácida que producen las centrales energéticas de carbón.
Más información sobre biorremediación

Cuaderno para docentes Nº 46: La biotecnología y la limpieza del ambiente

Fitorremediación

La fitorremediación es el uso de plantas para limpiar ambientes contaminados. Aunque se encuentra en desarrollo, constituye una estrategia muy interesante, debido a la capacidad que tienen algunas especies vegetales de absorber, acumular y/o tolerar altas concentraciones de contaminantes como metales pesados, compuestos orgánicos y radioactivos, etc. Las ventajas que ofrece la fitorremediación frente a los procesos descritos anteriormente son el bajo costo y la rapidez con que pueden llevarse a cabo ciertos procesos degradativos.

Según la planta y el agente contaminante, la fitorremediación puede producirse por:

  • acumulación del contaminante en las partes aéreas de la planta (por ej, metales pesados),
  • absorción, precipitación y concentración del contaminante en raíces (por ej. metales pesados, isótopos radioactivos)
  • reducción de la movilidad del contaminante para impedir la contaminación de aguas subterráneas o del aire (por ej. lagunas de deshecho de yacimientos mineros)
  • desarrollo de bacterias y hongos que crecen en las raíces y degradan contaminantes (por ej. hidrocarburos del petróleo, benceno, etc.).
  • captación y modificación del contaminante para luego liberarlo a la atmósfera con la transpiración (por ej. mercurio, selenio y metales clorados)
  • captación y degradación del contaminante para originar compuestos menos tóxicos (por ej. pesticidas, herbicidas, TNT, etc.).
Actualmente, gran parte de las investigaciones en fitorremediación están enfocadas en dilucidar los mecanismos del transporte de metales en las plantas y por qué algunas son capaces de absorber y tolerar altas cantidades de metales tóxicos, mientras que otras no. En este sentido, se está experimentando con la transformación de plantas, por ejemplo, con genes bacterianos de resistencia al mercurio.

Más información sobre fitorremediación

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