México.- Los procesos de la naturaleza siempre han jugado de nuestro lado y para aprovecharlos, científicos del Centro de Investigación en Materiales Avanzados (Cimav) desarrollan métodos de biotransformación en los cuales utilizan microorganismos para eliminar contaminantes inorgánicos del agua, como metales pesados, entre ellos el arsénico.

La doctora María Antonia Luna Velasco, integrante del Departamento de Medio Ambiente y Energía, detalla que en el laboratorio desarrollan procesos biológicos para transformar dichos contaminantes de su forma tóxica o móvil a una forma inmóvil o benigna; en el caso del arsénico lo inmovilizan del agua a través de su precipitación con sulfuro generado por microorganismos anaerobios.

El trabajo tiene como propósito obtener una tecnología o un proceso que sea utilizado en campo y de fácil implementación, dado que se pretende aplicar para eliminar, remover o quitar el arsénico presente en aguas contaminadas que llegan a sitios rurales y donde no se aplican tratamientos para eliminar el arsénico.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, la investigadora del Cimav —que pertenece al Sistema de Centros Públicos de Investigación del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt)—, detalló que en el procedimiento hacen pasar el flujo de agua contaminada por barreras biorreactivas tipo cama, las cuales contienen hierro elemental y microorganismos de cultivos anaerobios mixtos.

“En este procedimiento alimentamos los microorganismos con sulfato, y lo que hacen es tomarlo y transformarlo en sulfuro, tomando energía del hierro. El sulfuro tiene un olor característico a huevo en descomposición. Pero, en este caso, el sulfuro reacciona con el arsénico”, señala.

Y es que, detalla, en este proceso el arsénico se precipita en forma de compuestos arsénico-sulfuro en forma mineralizada.

Tratamientos biológicos

Integrante del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) nivel I, Luna Velasco explica que el sulfuro biogénico o producido por las bacterias sulfato-reductoras (BSR) tiene la capacidad de precipitar la mayoría de los metales, es decir, cambiarlos a su forma muy poco móvil y con ello disminuir su toxicidad. Es este el principio que siguen y por el cual se considera un tratamiento biológico.

A decir de la doctora en Biotecnología por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), en estos procesos de biotransformación se realiza una conversión de los contaminantes en condiciones ambientalmente seguras gracias a la intervención de microorganismos.

Y para que estos cumplan su función, los investigadores prueban con diversos factores, como variaciones de temperatura, potencial de Hidrógeno (pH) o exposición del contaminante para favorecer su actividad.

“En las barreras biorreactivas nosotros estamos determinando las condiciones de operación que podrían tener mejores resultados, como el tiempo de retención, el flujo y la concentración de los contaminantes, para conocer los límites de operación del proceso. Todos esos parámetros los determinamos a nivel laboratorio y a nivel piloto, que es el siguiente paso que vamos a hacer”, señaló.

Innovación

En los procesos de biotransformación las sustancias tóxicas no son degradadas sino transformadas en otras menos dañinas y menos móviles mediante el uso de microorganismos, los cuales tienen la capacidad de concentrar e inmovilizar los metales pesados.

La doctora Luna Velasco señala que estas prácticas han sido utilizadas para fines distintos, por lo que la innovación de su trabajo es aplicarlo con sustratos inorgánicos en el uso de sustratos orgánicos que dejan residuales de estos y el hecho que utilizan microorganismos enriquecidos para procesos específicos. Debido a que los resultados pueden ser sujeto de patente, no se dan mayores detalles de la forma en que realizan los trabajos.

“Es un proceso que ya se conoce y que he aplicado en otros tipos de contaminantes, por ejemplo, en la biotransformación de nitrato a nitrógeno gaseoso, bromato a bromuro y biotransformación de uranio hexavalente (móvil) a uranio tetravalente (inmóvil)”, indica.

Y añade, en el caso de la inmovilización de arsénico se han utilizado sustratos o donadores de electrones orgánicos, como la glucosa y el etanol, los cuales son muy fáciles de usar por varios tipos de microorganismos y pueden crear competencia en los procesos, además dejan residuos.

Siguientes pasos

La investigadora, que realizó su doctorado con apoyo de las becas del Conacyt, puntualiza que en los tres años en que han desarrollado el trabajo se han obtenido cultivos enriquecidos capaces de biotransformar arsénico, así como las condiciones de operación de las columnas tipo barreras biorreactivas, en que se alimentará agua contaminada real para comprobar que realmente funciona el proceso y emprender esfuerzos para aplicarlo a escala mayor.

“El siguiente paso es aplicarlo con agua real, entre los resultados que hemos obtenido es el desarrollo de cultivos enriquecidos y expuestos al arsénico. Partimos nosotros de cultivos mixtos de lodos anaerobios, donde hay una gran variedad de microorganismos y a lo largo del proceso van predominando aquellos que hacen este proceso”, narra.

Para comprobar la eficacia de los cultivos enriquecidos en las biobarreras, estiman que en el último trimestre del año arranquen pruebas con agua real contaminada con arsénico y se hará el monitoreo por tiempo determinado, cada dos o tres días.

El proyecto se realiza en colaboración con académicos de la Universidad Autónoma de Chihuahua y se plantea identificar la presencia de los minerales de sulfuro de arsénico con apoyo de la Universidad de Arizona, en Estados Unidos, para lo cual buscarán hacerlo a través de la Convocatoria de Cooperación Bilateral Científica y Tecnológica que emite el Conacyt.

Fuente: Agencia Informativa Conacyt