Biotecnologíaambiental 1 ...........................................7 Introducción 2 ....................4 DE LA INGENIERÍA CIVIL PRE-CIENTÍFICA A LA BIOLOGÍA MOLECULAR.......................................................................................................................................................7 BIORREMEDIACIÓN DE HIDROCARBUROS.....................................7 BIO-ADSORCIÓN.....7 INGENIERÍA METABÓLICA.............................................................5 LA FISIOLOGÍA Y EL METABOLISMO MICROBIANO...........................................................................................................................................................................INDICE INTRODUCCIÓN.................................................7 TRATAMIENTO DE EFLUENTES.....................................................................7 ASPECTOS MICROBIOLÓGICOS................................7 SISTEMAS BIOSENSORES................7 BIORREMEDIACIÓN Y TRATAMIENTO DE EFLUENTES..............................3 CONTAMINACIÓN AMBIENTAL...........................................................................................................................................................................7 PERSPECTIVAS FUTURAS...............7 Bibliografía.................................7 BIORREMEDIACIÓN DE METALES PESADOS......................7 BIOTECNOLOGÍA EN LA DISOLUCIÓN Y RECUPERACIÓN DE METALES: LIXIVIACIÓN BACTERIANA.....................................................................6 ECO-INGENIERÍA..........................................................................................................................7 INTRODUCCIÓN.........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................7 MECANISMOS DE LIXIVIACIÓN...........................................................................................................................................................................................7 BIORREMEDIACIÓN DE COMPUESTOS XENOBIÓTICOS.................... Los investigadores han tomado ventaja de éste fenómeno y lo utilizan para fines de biorremediación. por ejemplo. Estos procesos de biodegradación pueden o no necesitar aire. La mayoría de los biosensores son una combinación de recursos electrónicos y biológicos . animales y microorganismos. sus propiedades cambian en respuesta al ambiente en forma tal que es detectable electrónica u ópticamente. Usualmente estos producen luz la cual cesa al entrar en contacto con sustancias que son tóxicas pera ellos. trabajan mejor a temperaturas moderadas y en condiciones no extremas. las vías metabólicas que los organismos normalmente utilizan para crecer y obtener la energía pueden tambien ser utilizados para degradar moléculas de contaminantes. puede producir vinilcloruro. Los inmunoensayos usan anticuerpos marcados (complejo proteínico producido en respuesta a un agente específico) y enzimas para medir los niveles de polución. La degradación incompleta producirá el rompimiento de productos que pueden o no ser menos tóxicos que los contaminantes originales. el anticuerpo se une a el. suelos y tratamientos de suelos y desechos sólidos. La naturaleza de estas técnicas. conocidos como cometabolismo. cálculo del número de individuos en esas especies o el análisis de los niveles de oxígeno. fluorescencia o radiactividad. Los microorganismos pueden degradar la mayoría de compuestos para suplir sus necesidades energéticas y de crecimiento. el marcaje lo hace detectable ya sea a través de un cambio de color. sin embargo. aguas procesadas y de consumo humano. El componente biológico puede ser una simple enzima o un anticuerpo. Las enzimas son catalizadores biológicos altamente eficientes con numerosas ventajas sobre los catalizadores no biológicos. Los métodos de producción que utilizan enzimas son generalmente no solo más limpios y seguros comparados con otros métodos sino más económicos en el consumo de energía y recursos. En algunos casos. Para la detección y el monitoreo de contaminantes existe actualmente un amplio rango de métodos biológicos. Es por lo tanto posible realizar medidas cuantitativas de contaminantes con alta precisión y alta sensibilidad.a menudo construidos con un microchip.La biotecnología ambiental se refiere a la aplicación de los procesos biológicos modernos para la protección y restauración de la calidad del ambiente. Nuevas técnicas y enfoques para el diseño de proteínas y modelos moleculares están facilitando a los investigadores el desarrollo de nuevas enzimas activas a altas temperaturas. con el fin de reducir el impacto ambiental como repuesta al llamado internacional para el desarrollo de una sociedad sostenible. Mas recientemente métodos de detección biológica usando biosensores e inmunoanálisis han sido desarrollados y comercializados. Se utilizan a la vez microorganismos que naturalmente emiten luz y microorganismos desarrollados especialmente. cuyos resultados pueden ser tan simples como un cambio de color las hacen particularmente adecuadas para evaluaciones de campo de alta sensibilidad donde el tiempo y la cantidad de equipo necesario por métodos tradicionales es poco práctico. en sólidos y solventes no acuosos. La degradación incompleta de tri o tetracloroetileno. En esos casos. La biodegradación completa lleva a una detoxificación de los minerales contaminantes a dióxido de carbono. La biotecnología asimismo puede ayudar a producir nuevos productos que tengan menos impacto en el ambiente que sus predecesores. La biodegradación con microorganismos es la opción más frecuentemente usada. agua y sales inorgánicas inocuas. está limitado a contaminantes 3 . Algunas aplicaciones de la biorremediación son tratamientos de aguas domésticas e industriales. o aún una colonia de bacterias. Son no tóxicos y biodegradables. metano y otros compuestos en el agua. La biotecnología es ventajosamente adecuada para contribuir con este propósito. aire y gases de desecho. Medidas a largo plazo incluyen el cálculo del número de especies vegetales. Los biosensores microbianos son microorganismos que producen una reacción al contacto con la sustancia que percibe. Hay una tendencia prevalente hacia productos y procesos menos perjudiciales. Al estar inmovilizado en un sustrato. La biorremediación es el uso de sistemas biológicos para la reducción de la polución del aire o de los sistemas acuáticos y terrestres. Su uso. los microorganismos no se benefician directamente. el cual es más tóxico y más carcinogénico que los compuestos originales. Muchos procesos industriales han sido transformados en procesos ambientalmente más amigables mediante el uso de enzimas. Si un contaminante está presente. Los sistemas biológicos utilizados son microorganismos y plantas. Progresivamente más compañías industriales se encuentran desarrollando procesos en el área de prevención. un receptor neural o un organismo completo. una membrana. Se han desarrollado inmunoensayos de varios tipos para el monitoreo continuo y automatizado de plaguicidas como dieldrin y parathion. y tienen menores efectos laterales que los métodos tradicionales debido a su alta especificidad. El impacto de la biominería está restringido a combinaciones particulares y circunstancias. Esa tecnología generalmente se llama lixiviación de minerales por bacterias. biominería o biohidrometalúrgia. formados a base de productos del petróleo en combinación con aditivos de síntesis. del Imperio Romano y de la Edad Media. siendo esta operación en su mayoría bajo tierra. Por otra parte. monitoreo. Las tecnologías y procesos industriales pueden ser más limpios. evaluación de toxicidad y conversión de basuras en energía. Es. cuyos procesos transforman a los metales desde formas biológicamente inactivas.la emisión de productos farmacéuticos al medio ambiente como consecuencia de la producción y el consumo creciente de moléculas bioactivas de síntesis o semi-síntesis. . los bioreactores pueden ser usados para procesos de concentrados de alto valor (producción de oro). Estos son básicamente de tres tipos: El primero. interesante. procesos de vertederos o lixiviación en pilas. Sin embargo. la existencia de sitios contaminados por metales pesados por actividades metalúrgicas del Neolítico.las prácticas de agricultura intensiva. detección de contaminantes. Tercero. concentrados o material de desecho. los problemas actuales de contaminación ambiental por especies químicas tienen su origen mayoritario en: . por ejemplo. La capacidad de algunas bacterias acidofílicas de oxidar sulfatos minerales proporciona la forma de liberar metales de menas (mineral metalífero). remediación. en el agua ácida percolada. con su requerimiento tanto de abonos nitrogenados y de fuentes de fosfato como de pesticidas y herbicidas para el control de plagas. generar materiales biodegradables a partir de recursos renovables y desarrollar procesos de manufactura y manejo de desechos ambientalmente seguros. Estos problemas son absolutamente universales y en mayor o menor medida aparecen en todos los paises. Sin embargo existen procesos comerciales exitosos en los que se utilizan bacterias en el procesamiento de minerales. con la consiguiente descarga de CO2 y las deposiciones ácidas de nítrico y sulfúrico. . En términos generales la biotecnología puede ser utilizada para le evaluación de estado de los ecosistemas. transformar contaminantes en sustancias no tóxicas. sobre todo de átomos de carbono unidos covalentemente a grupos muy electronegativos (halógenos y grupos nitro y amino). Un problema asociado es el de los residuos resultantes de la manufactura y consumo de productos vegetales o de origen vegetal. lo que confiere una extraordinaria estabilidad a los productos resultantes. por no mencionar las escombreras y vertederos en funcionamiento durante siglos en las proximidades de las grandes ciudades. .la extracción y combustión de enormes cantidades de minerales fósiles (carbón y petróleo) como la base energética de todas la sociedades industrializadas. en los cuales la actividad bacteriana causa la liberación de los metales. hay bajo tierra o in situ lixiviación de uranio. La generación de residuos es algo consustancial a la existencia de la actividades petroquímicas y metalúrgicas sin las cuales nuestra sociedad actual no sería viable. ha reducido ampliamente los daños al ambiente que estaban asociados normalmente con las minas de uranio y a disminuido la deposición en la superficie. principalmente cobre y uranio. Contaminación ambiental Los orígenes de la contaminación ambiental. .puede denominarse biorremediación. Los investigadores están explorando propuestas biotecnológicas para la solución de problemas en muchas áreas del manejo ambiental y asegurar la calidad tales como la restauración ecológica. ya que su deterioro ha procedido en muchos casos de actividades antropogénicas. El problema de la calidad del agua para consumo humano y del aire ha sido recurrente también a lo largo de la historia. . La actividad industrial y el desarrollo tecnológico produce necesariamente residuos y la contaminación sistemática del medio ambiente por esos residuos puede trazarse en la historia a los comienzos de las sociedades urbanas. Segundo.el desarrollo a gran escala de la química de síntesis desde comienzos del siglo XX. a especies iónicas con una alta reactividad en sistemas vivos. aunque las nuevas (bio)tecnologías pueden proporcionar un cierto remedio a muchos problemas de contaminación intensiva y extensiva.que pueden producir anticuerpos biológicos.la demanda social y utilización masiva de polímeros sintéticos (típicamente los plásticos).la bioabsorción o precipitación de metales . Este desarrollo introdujo y sigue introduciendo en la Naturaleza un tipo de enlaces químicos prácticamente desconocidos en la Biosfera (xenobióticos). el deterioro medioambiental causado por la actividad industrial no es simplemente un problema técnico o científico. pero no totalmente limpios y una 4 . El proceso contrario .las explotaciones mineras y metalúrgicas masivas. Resistencia a iones metálicos Ensayos de toxicidad y bio-disponibilidad. Bio-transformaciones industriales. hidrocarburos sustituidos Tratamiento de compuestos nitroaromáticos Tabla I 5 . Degradación de aceites y de solventes apolares. Tratamiento de la contaminación por PCBs (policloro Biodegradación de compuestos haloaromáticos bifenilos) alquil-y Biosensores para compuestos xenobióticos Tratamientos terciarios de residuos urbanos e industriales.de procedimientos biológicos para tratar residuos contaminantes. relacionados con mecanismos de adaptación a ecosistemas contaminados con distintos compuestos químicos. Eliminación del azufre orgánico de los combustibles Biodegradación de heterociclos e fósiles. Mineralización de herbicidas. posteriormente. Mineralización de compuestos organometálicos. Tratamiento de varios tipos de contaminación asociados a la industria del petróleo. Ya en la era científica (a partir del siglo XIX) pero con poco o ningún conocimiento biológico se desarrollaron las nociones básicas de las plantas depuradoras de aguas residuales que con pocas variaciones se han mantenido hasta ahora. Una consideración esencial en este esquema es que la investigación biotecnológica basada en la Biología Molecular origina materiales con nuevas propiedades catalíticas sobre las que puede construir nuevos procesos de remediación ambiental. Producción de surfactantes y Recuperación de hidrocarburos pesados. de la Biología Molecular en este siglo la que ha proporcionado herramientas conceptuales y materiales para abordar de forma más racional el tratamiento biológico de los residuos urbanos e industriales. Biosensores para metales Desolubilización de metales tóxicos. Precipitación de fosfatos en flujos líquidos. Bioacumulación de iones pesados Recuperación de metales preciosos.sociedad sin contaminación requeriría un profundo cambio social y de forma de vida que ninguna fuerza política significativa sostiene hoy. Eliminación de hidrocarburos polinucleoaromáticos. Al Renacimiento se remonta el desarrollo del concepto de los pozos negros como una forma de eliminar el problema creciente de los desechos urbanos. La siguiente Tabla I resume algunas de las propiedades que presentan los microorganismos. Pero es el desarrollo de la Microbiología y. Biodegradación de hidrocarburos Separaciones selectivas en mezclas complejas de hidrocarburos. aunque en esa época nada se sabía de los procesos anaerobios que están en la base del proceso. Fenotipo Aplicaciones Volatilización de mercurio. Detoxificación de iones metálicos. En estas plantas la mezcla del agua contaminada con un material denominado operativamente fango activado (que hoy sabemos que alberga una compleja comunidad microbiana) conduce a la incorporación de los contaminantes a la masa particulada del fango y su posterior precipitación. emulsificadores Solubilización de xenobióticos hidrofóbicos. De la Ingeniería Civil pre-científica a la Biología Molecular Las ciudades romanas y sus sistemas de desagüe (algunos como la Cloaca Maxima de Roma aún funcionales) proporcionan indicios muy tempranos de la aplicación racional -aunque precientífica. pesticidas e insecticidas. Biotransformaciones de metales Bio-hidrometalurgia. Tratamiento de derrames accidentales de petróleo. En este caso. o bien de crear actividades completamente nuevas. como la creación de nichos ecológicos que permitan una colonización rápida por un tipo deseado de microorganismos Una segunda herramienta es la genética molecular. Entre los microorganismos más interesantes como vectores para la introducción medioambiental de actividades detoxificadoras destaca el género Pseudomonas y sus parientes próximos Alcaligenes. Además. mediados por microorganismos de distinto tipo. los estudios sobre su fisiología van muy por delante de los de su genética. fisiología y genética de microorganismos con el fin último de desarrollar biotransformaciones en condiciones controladas para el tratamiento de las emisiones y la restauración del medio ambiente en condiciones reales. También ha permitido una comprensión de cómo las bacterias desarrollan nuevas capacidades catabólicas. transposones y vectores de clonaje de distinto tipo. estas pueden no aparecer lo suficientemente rápido o no ser lo suficientemente eficaces. Arthrobacter y Acinetobacter.La etapa limitante de la biodegradación o detoxificación de la mayoría de los compuesto tóxicos en el medio ambiente se relaciona con si biodisponibilidad. En cualquiera de los casos.Aunque en muchos casos existe el potencial genético y enzimático para que con una presión selectiva prolongada se generen rutas con nuevas especificidades catabólicas. generalmente aerobios. Aunque el grado con el que se conocen los determinantes fisiológicos y genéticos de las propiedades descritas en la Tabla I varía en cada caso. la genética y la tecnología del ADN recombinante abren la posibilidad de combinar en un sólo microorganismo actividades de interés medioambiental que aparecen en la Naturaleza únicamente por separado. Rhodobacter. Esto permite tanto la introducción deliberada de cepas específicas en lugares contaminados como vectores de nuevas actividades. la eficiencia de las rutas catabólicas para su metabolismo y de los procesos microbianos de re-mineralización.Desde un punto de vista biológico y evolutivo. 6 . el tipo de abordajes que permite la Biotecnología están basados mayoritariamente en las propiedades de los microorganismos y en su participación en los ciclos biogeoquímicos globales. tanto en lo que se refiere a la utilización de una variedad de compuestos químicos como fuente de carbono. Eliminación de fenoles y policlorofenoles La Fisiología y el metabolismo microbiano Es la herramienta fundamental de la Biotecnología para el medio ambiente. . como a su supervivencia en condiciones físicas adversas. Desafortunadamente. la aparición reciente de nuevos compuestos. la situación es muy distinta con los microorganismos implicados en los procesos biodegradativos anaerobios. . su manipulación genética es relativamente sencilla gracias al desarrollo durante los últimos 15 años de una colección de herramientas genéticas de amplio espectro de huésped en la que se incluyen replicones de amplio espectro. Las rutas de degradación aerobia y anaerobia de numerosos contaminantes ambientales son hoy día conocidas en gran detalle. debido a la dificultad de desarrollar sistemas adecuados de transferencia de ADN. Rhizobium. Este tipo de microorganismos. . El siguiente esquema muestra la Biotecnología Ambiental como una interfase entre la ingeniería de procesos con la genética. fagos. plantea el problema de su integración en los grandes ciclos naturales de regeneración de los elementos. o la movilización a formas bioactivas de los ya existentes.El conocimiento acumulado sobre los mecanismos moleculares de evolución natural de rutas catabólicas proporciona una pautas racionales para acelerar el proceso en el Laboratorio y conseguir en unos años lo que la Naturaleza tardaría décadas o siglos. todas ellas son susceptibles de un análisis molecular y por tanto a una manipulación y recombinación artificial. que ha permitido la disección hasta el nivel más básico de las actividades biodegradativas y detoxificadoras de los microorganismos. . presenta una enorme capacidad de adaptación al medio. En este sentido. Es este el caso típico de los sistemas de precipitación de metales pesados en aguas residuales de procesos mineros y metalúrgicos mediante bacterias reductoras de sulfato. El control de nutrientes. Este tratamiento es mucho más efectivo que el de la inoculación directa del derrame con bacterias capaces de degradar hidrocarburos.De todos los estudios fisiológicos. Desde al accidente del Exxon Valdez en 1989. La creación de humedales (wetlands) en las que el flujo de compuestos tóxicos en solución acuosa se canaliza hacia una zona extensa plantada con especies vegetales que por si o en combinación con los microorganismos que las colonizan producen un efecto catalítico sobre los contaminantes o su inmovilización en la biomasa. El mismo concepto se emplea para el tratamiento ex situ de suelos contaminados. en el proceso denominado landfarming. La presencia de oxígeno crea un nicho para una flora microbiana aerobia capaz de actuar rápidamente sobre el contaminante. en un entorno contenido o no contenido para favorecer su ocupación espontánea por microorganismos u otros agentes biológicos que presenten una actividad deseada. Esta es la forma más común de remediar los derrames accidentales de hidrocarburos ligeros y otros compuestos que tienden a acumularse en capas más profundas del suelo con peligro de contaminación de los acuíferos. La inyección de aire (oxígeno) en el subsuelo de zonas contaminadas por derrames de gasolina. Eco-Ingeniería Este abordaje consiste en la creación asistida de un nuevo nicho ecológico. Estas se asocian de forma estable con la matriz hidrofóbica del crudo. bioquímicos y moleculares se derivan un conjunto de instrumentos a través de los cuales el conocimiento básico se transforma en herramientas de intervención en problemas ambientales. Estos recursos se describen a continuación. de temperatura y de tensión de oxígeno en los reactores anaerobios para la proliferación de distintas poblaciones microbianas con actividades características. 7 . Casos típicos de este tipo de aplicaciones son: El tratamiento de derrames marinos de petróleo con nutrientes oleofílicos. es un práctica común el añadir a las manchas de petróleo fuentes oleofílicas de P y de N. generándose un nicho adecuado para el crecimiento de bacterias marinas que ayudan a dispersar y consumir el petróleo. Esta combinación puede darse: Creando artificialmente consorcios de varios microorganismos.. Estos híbridos se generan a base de insertar genéticamente en sitios permisivos de algunas proteínas asociadas a la superficie celular otras secuencias que en un contexto distinto han demostrado ligar metales (u otros ligandos) con una gran afinidad. Enmendando la composición de las comunidades microbianas de los fangos activos de las plantas depuradoras de agua con cepas superacumuladoras de metales. Para el diseño de biofiltros especializados en la separación de iones particularmente tóxico de una mezcla de residuos o para el enriquecimiento en metales preciosos. capaz de convertir una señal química (presencia o ausencia de un cierto compuesto) en una señal mensurable 8 . Por la sencillez de su manipulación. capaces de soportar las condiciones. que permite la generación de millones de variantes de una secuencia polipeptídica y su posterior selección en vivo. de contaminación de suelos. Trata de combinar de forma racional actividades catalíticas originalmente presentes en distintos materiales biológicos. Estos abordajes se reforzarán en el futuro mediante la combinación de la Ingeniería de Proteínas clásica (cambios dirigidos en su estructura) con la combinatoria química/biológica. Bio-adsorción. Estas técnicas. El núcleo de este concepto es el empleo de proteínas de membrana como sitios de anclaje de secuencias peptídicas heterólogas con capacidad de ligar específicamente metales de interés. El elemento clave de los sistemas biosensores es el componente biológico. sobre todo para procesos de rizo-remediación. permitirán desarrollar proteínas a la carta que liguen cualquier especie química predeterminada. Este abordaje parece particularmente adecuado en caso de contaminación crónica del suelo con arsénico. o con una mayor resistencia a las condiciones ambientales. Esto se basa en la introducción de centros de quelación de cationes u oxoaniones en proteínas de superficie en bacterias Gram-negativas.Ingeniería metabólica Es la actividad central de la Biotecnología Ambiental. así como otras estirpes más robustas desde un punto de vista medioambiental como Alcalígenes y Caulobacter. Este tipo de microorganismos pueden aplicarse como biomasa con propiedades metaloadsorbentes con un grado de especificidad predeterminada en varios tipos de situaciones: Para la inmovilización en una forma no bioactiva de iones tóxicos en el suelo a base de fomentar la colonización del nicho deseado con microorganismos con una capacidad aumentada de retener ciertos iones metálicos. Sistemas biosensores. los microorganismos favoritos para estas aplicaciones son Escherichia coli y Pseudomonas putida. o varias plantas. Una variante interesante es la inserción del gen que determina la proteína recombinante en un plásmido promiscuo. o con genes de suicidio condicional. Los genes reclutados pueden determinar rutas catabólicas para compuestos recalcitrantes o una combinación de su biodegradación con un aumento de la biodisponibilidad del tóxico. Estos experimentos abren la puerta a un campo extremadamente prometedor para la solución biotecnológica de muchos problemas. no recombinantes. hasta ahora intratables. de manera que esa capacidad de hiperacumulación se transmita a otros miembros de la comunidad. Una de las oportunidades más interesantes que ofrece la ingeniería de proteínas es el desarrollo de microorganismos especializados en la captura de iones metálicos del medio. Produciendo plantas transgénicas que expresen en su raíz actividades de origen microbiano que actúen sobre contaminantes del suelo. En este caso ha sido muy notoria la obtención reciente de plantas capaces de volatilizar mercurio del suelo y de degradar TNT. o de conjuntos de bacterias y plantas naturales. aún muy emergentes en Biotecnología para el medio ambiente. Ensamblando en un mismo hospedador microbiano genes reclutados de otros microorganismos para generar nuevos fenotipos. en particular bacterias recombinantes diseñadas para presentar una nueva propiedad (medible por procedimientos físicos) en respuesta a contaminantes ambientales. finalmente.electrónicamente. sino también células enteras. Es decir. en particular en suelos contaminados con este hidrocarburo. hasta incluir no sólo anticuerpos y proteínas purificadas. (resistencia a metales pesados o genes de biodegradación).Fundamento de los biosensores de células enteras. es decir. En estos casos. La tecnología genética disponible hoy día permite también aumentar la sensibilidad del sistema informador hacia un cierto contaminante. exclusivamente. ß-galactosidasa o ß-glucoronidasa). la presencia de un inductor I (un ión metálico o un compuesto xenobiótico) activa la expresión del promotor P a través de la acción de la proteina reguladora R. que los genes que determinan las proteínas implicadas se transcriben. Además. Esta es una tecnología emergente de la que ya hay varias aplicaciones : El biosensor más efectivo basado en estos conceptos es el diseñado para la detección de naftaleno en el medio ambiente... el tipo de materiales biológicos utilizables para este fin se ha ampliado considerablemente. puede ser manipulado para que exprese. nos proporciona una medida directa de su biodisponibilidad. En los últimos años. la presencia o ausencia de un cierto contaminante en el medio se traduce. por el contrario. el promotor (elemento genético que regula la transcripción de los genes correspondientes) que está programado de forma natural para dirigir la expresión de los genes de detoxificación. C. B. en su lugar. de su efecto sobre un sistema vivo. en una propiedad física que puede ser medida. La gran ventaja del uso de bacterias enteras como componentes biológicos de los biosensores es que. Esta actividad puede ser enzimática (por ejemplo. la presencia del inductor se convierte en una propiedad cuantificable. aparte de indicar la presencia del compuesto en muestras muy crudas y a muy bajo precio. o algún fenotipo detectable fácilmente mediante procedimientos ópticos (emisión de luz o de fluorescencia) o inmunológicos (reacción con anticuerpos monoclonales): Figura 2. Con este abordaje. La genética molecular moderna ha producido en la última década una variedad de herramientas que permiten explotar esa respuesta transcripcional a los contaminantes ambientales para el desarrollo de dispositivos biosensores. cuando el compuesto a detoxificar está presente en el medio. El esquema general para este tipo de desarrollos se resume en la siguiente figura que emplea la tecnología denominada de fusiones génicas o de genes informadores. mediante el diseño de cascadas reguladoras que multiplican o desmultiplican la expresión del gen empleado como indicador. la actividad de las proteínas reguladoras puede ser manipulada en la dirección de ampliar su responsividad hacia variedades estructurales del contaminante que es el efector nativo del sistema o. Bajo circunstancias naturales. La proteína reguladora denominada NahR es capaz de reconocer al salicilato y activar al promotor Pnah para la transcripción de los genes que codifican los 9 . Mediante la excisión de los elementos reguladores del sistema y su emplazamiento enfrente de un sistema informador. un producto con una actividad cuantificable. a restringir la especificidad hacia un espectro de inductores muy reducido. Esto conduce a la expresión de los genes de detoxificación A. La clave de la utilización de bacterias como elementos biosensores estriba en que la expresión de los sistemas de detoxificación está regulada. esto origina un aumento considerable de materia orgánica en el suelo. la presencia de un contaminante en el medio se traduce en una señal inmunológica. Asimismo. En este último caso con las nuevas técnicas de la ingeniería genética se pueden emplear microorganismos genéticamente modificados haciéndolos más eficientes en la biorremediación. Los factores que gobiernan la biorremediación son complejos y pueden variar enormemente dependiendo de la aplicación. Entre ellas se encuentra la así llamada proteína verde fluorescente (green fluorescent protein o GFP). consistentes en una proteína bacteriana de membrana externa en los que se ha insertado un epítopo heterólogo que se presenta al exterior de las células en una conformación reconocible por un anticuerpo monoclonal específico. Cabe remarcar que cuanto más diversidad biológica exista en un ecosistema con mayor eficiencia podrá autodepurarse. pero con distintas bacterias recombinantes. componentes celulares y enzimas libres. Independientemente del sistema indicador empleado. cuyo gen procede inicialmente de una medusa marina y que tiene la interesante propiedad de ser intrínsecamente fluorescente. En este último caso. la humificación de los residuos o de agentes contaminantes y una alteración del estado redox de metales. tolueno. fue posible construir una bacteria en la que ese mismo promotor Pnah dirige la expresión de los genes lux de la bacteria luminiscente Vibrio fisheri. Mediante unas manipulaciones genéticas relativamente simples. además el resto de esa materia puede ser reciclada o humificada. Biorremediación y tratamiento de efluentes La biorremediación puede ser definida como el uso de organismos vivos. En general existen dos estrategias para ayudar a un ecosistema a remediarse: La primera es agregar nutrientes de forma de estimular las poblaciones naturales y así aumentando su actividad y la segunda es introduciendo microorganismos exógenos dentro del ecosistema como forma de remediación. Por el contrario se denomina fase barro cuando se lleva en un reactor y se forma barro entre el suelo y agua. Se denomina biorremediación in situ cuando el suelo contaminado se trata en el lugar. el sistema de detoxificación denominado mer. con el fin de realizar una mineralización (compuesto blanco CO 2 + H2O). Aunque los genes que determinan la emisión de luz son. por ahora. El producto de estos genes es un enzima denominado luciferasa. Con este último sistema. En muchos casos puede llegar a ser difícil distinguir entre los factores bióticos y abióticos que contribuyen con la biorremediación. enzimas implicados en la ruta metabólica. En este caso los factores físicos y bióticos tratan de reponer el daño. se produce entonces un aumento de organismos saprófitos los cuales ocasionan una gran mineralización de la materia caída. el diseño de la interfase entre el sistema biológico y el transductor sigue siendo el cuello de botella que limita el empleo generalizado de este tipo de dispositivos. el sitio permanece prácticamente inalterado durante el tratamiento y la biorremediación ex situ el suelo es retirado y trasladado hasta una unidad de tratamiento. recientemente están emergiendo nuevos sistemas informadores que podrían acabar siendo mucho mas adecuados para esa tarea. típicamente. es capaz de responder a concentraciones de iones Hg2+ en el rango de partes por billón. etilbenceno y xilenos) y a metales pesados. Este mismo esquema. es actualmente aplicable a la detección de otros hidrocarburos como las mezclas BTEX (benceno. Las técnicas de biorremediación pueden ser clasificadas según el tratamiento y a la fase usada. la presencia de naftaleno en el medio se traduce en una emisión de luz. El tratamiento es efectuado en fase sólida si el suelo es tratado sobre un lecho especialmente preparado y no hay líquido libre. que provoca la emisión de luz visible. el mercurio. La biorremediación es un fenómeno común en la naturaleza cuando en un ambiente o ecosistema se produce una alteración del equilibrio como es el caso de una gran tala de árboles. Mediante la utilización de esta bacteria como sistema sensor. una transformación parcial. que se encuentra en muchas bacterias resistentes al metal. 10 . los más atractivos para su acoplamiento a un dispositivo biosensor. se ha descrito el empleo de informadores de superficie. En el caso de que el derrame sea en el suelo el proceso es diferente. 11 . los derrames de estos en el agua tienden a formar laminas en la superficie en donde el viento y el oleaje crean microscópicas emulsiones. Flabobacterium. Acinetobacter. Rhodotorula y Sporobolomyces. 2) La hidroxylación de los HAPs envuelve la incorporación de oxigeno molecular. Algunas fracciones.Biorremediación de hidrocarburos La descomposición microbiana de hidrocarburos es de considerable importancia económica y ambiental por los perjuicios que ocasiona. Pseudomonas. Una gran variedad de estos compuestos orgánicos no volátiles pueden ser encontrados en el petróleo contaminante de suelo en donde los niveles de estos varían. Arthrobacter. El suelo tiene la capacidad de absorber estos compuestos y muchos son volatilizados en la atmósfera. facilitando el acceso a la misma y permitiendo su degradación. Los hidrocarburos varían en su habilidad de ser degradados. Pero la biorremediación en el agua se ve afectada por la disponibilidad de nutrientes debido a que estos generalmente se encuentran en bajas concentraciones. En los últimos años la acumulación de estos a ido aumentado. Nocardia. la oxidación es llevada a cabo por hongos y bacterias y el movimiento del hidrocarburo es más vertical. tóxicas y cancerígenas. por lo que generalmente tras un derrame se adiciona fósforo y nitrógeno como forma de estimular el crecimiento de los microorganismos que potencialmente degradarán el hidrocarburo. 1) Una gran variedad de bacterias. algunas levaduras y hasta algas verdes tengan una mayor superficie de contacto con la partícula. En ambientes acuáticos los principales géneros de bacterias y hongos hallados son los siguientes. Cerniglia y Heitkamp (1989) han sugerido los siguientes principios aplicados a la degradación de los HAPs. además el proceso de humificación tiende a atrapar el residuo haciéndolo más persistente. Micrococcus. pero generalmente altas concentraciones pueden ser encontradas en los derrames de hidrocarburos. Biorremediación de Hidrocarburos Aromáticos Polinucleares Los hidrocarburos aromáticos polinucleares (HAPs) constituyen un grupo de contaminantes considerado de estudio prioritario debido a sus propiedades mutagénicas. la fracción de hidrocarburo más volátil es evaporada con facilidad dejando a los componentes alifáticos y aromáticos para ser oxidado por diversos grupos de microorganismos. Una de las principales causas de contaminación del ambiente son los derrames de petróleo. hongos y algas tienen la habilidad de degradarlos. permanecen mucho más tiempo en el ambiente principalmente si llegan a zonas anaerobias ocasionando perjuicios a largo plazo. En este caso el factor limitante no está en la disponibilidad de nutrientes sino que la disponibilidad de oxigeno es baja. Esto permite que los microorganismos predominantemente bacterias (pseudomonas. corinebacterias y micobacterias). Los HAPs consisten en 2 o más anillos benzénicos ya sea en forma simple o múltiple formando cadenas o racimos y cuanto más anillos tenga el compuesto más resistente será a la actividad enzimática. Brevibacterium. Achromobacter. En experimentos llevados a cabo tras los derrames de petróleo se demuestra que el número de bacterias oxidantes aumenta de 103 a 106 veces poco después del mismo y en condiciones favorables más del 80 % de los componentes no volátiles son oxidados entre 6 meses y un año del derrame. pero son los microorganismos los principales degradadores de estos compuestos. por lo que se debe airear el suelo o agregar peróxido de hidrogeno (H 2O2) para mejora el proceso. Candida. En los derrames. En investigaciones realizadas en el suelo mostraron que 11 géneros de hongos entre los que se destaca Phanerochaetes chrysosporium que es considerado un microorganismo prometedor debido a la producción de lignasa con alto potencial de degradar compuestos insolubles de alto peso molecular y 6 de bacterias fueron los grupos dominantes en la degradación de HAPs. como los hidrocarburos de cadena ramificada y los policíclicos. Vibrio. Los estudios de degradación de los HAPs comenzaron hace más de 80 años cuando Sohgen and Stormer aislaron bacterias capaces de degradar compuestos aromáticos usándolos como fuente de carbono. Corynebacterium. los organismos capaces de metabolizarlos no podrían existir en la naturaleza!. 6) HAPs de bajos pesos moleculares como el naftaleno son degradados rápidamente mientras que aquellos de alto peso como el antraceno o el benzopyreno son más resistentes. fenilcarbamato. nitrofenoles. Aunque estos compuestos pueden ser semejante a los compuestos naturales muchos son desconocidos en la naturaleza. insecticidas. la adsorción por coloides. etc. 5) Muchos de los genes son codificados por plásmidos. Hay que remarcar que en la degradación de un plaguicida no solo intervienen los microorganismos. es decir se suministra nutrientes. 4) HAPs con más de 3 anillos de benzeno no sirven como sustrato para el crecimiento bacteriano lo que hace que deba estar sujeto a una transformación co-metabólica. Dado que si los microorganismos son capaces de degradar compuestos tóxicos en la naturaleza es de esperar que estos hagan lo mismo en un laboratorio bajo condiciones optimas. en animales se da una conversión de éstos compuestos de forma que puedan ser excretables. El lavado de los suelos. organoclorados. Degradación microbiana Durante muchos años se creía que los mecanismos de degradación de los plaguicidas eran similares en animales y en microorganismos.dihydrodiol que además es oxidado para formar dihydroxidos. el pH.3) Los microorganismos procariotas metabolizan los HAPs con un ataque inicial de una dioxigenasa para dar cis. Algunos de los insecticidas clorados pueden persistir por más de 10 años. Biorremediación de compuestos xenobióticos Se denomina compuesto xenobióticos (xeno. Estos compuestos tienen diferencias en la persistencia en el ambiente. nematicidas. la aireación y el contenido de sustancias orgánicas del suelo. Así.. El tratamiento se efectúa en un biorreactor donde se realiza el proceso en forma controlada. Dentro de los plaguicidas se encuentran los ácidos clorofenoxialquil carboxílicos. se mantiene en aereación continua. sino que también puede sufrir volatilización. Plaguicidas en el suelo Cuando un plaguicida llega al suelo éste queda sometido a diversos factores que van a afectar su persistencia. Este tratamiento consiste en la formación de un barro con el material contaminado y agua. la volatilización y la absorción por los cultivos son algunos de éstos factores. Algunos de los xenobióticos más conocidos son los plaguicidas entre los que se incluyen herbicidas. pero esa persistencia es aproximada dado que depende de varios factores ambientales como la temperatura. vocablo que significa extraño) a aquellos compuestos sintetizados artificialmente por síntesis química con fines industriales o agrícolas. su acumulación en plantas. organofosforados. El período en que un pesticida persiste en el suelo es de gran importancia ya que refleja el tiempo en que la plaga estará sometida al control. éste proceso se da principalmente en el higado. triacinas. filtración o degradación química. afectando la polución del medio ambiente. Algunas de estas sustancias pueden actuar como donadores de electrones o como fuente de carbono para ciertos microorganismos. la degradación biológica y química. Ultimamente se han desarrollado técnicas de compostaje como forma de biorremediación. se inocula con los microorganismos deseados. Tanto bacteria termófilas gram positivas como negativas son capaces de degradar hidrocarburos tal como el género Thermomicrobium y muchos de los termófilos están obligados a metabolizar hidrocarburos. ureas sustituidas. 7) La biodegradación ocurre con mayor eficiencia en la interface sedimento/agua. etc. En microorganismos su utilización es por el contrario una forma de obtención de energía o fuente de carbono. 8) La adaptación microbiana puede ocurrir por continuas exposiciones a los HAPs. 12 . funguicidas. así como el mantenimiento del pH y la temperatura. Pero con el avance de las investigaciones se apreciaron las diferencias. la mineralización que da como resultado la aparición de CO2. en la que el agua se hace pasar por una serie de mayas para eliminar residuos mayores y luego el efluente se deja asentar para permitir que los sólidos suspendidos sedimenten. Aquellos materiales tóxicos o indeseables deben ser tratados para hacerlos inocuos. espectrofotometría ultravioleta.). en este caso el mecanismo bioquímico microbiano no es la degradación del átomo contaminante. energía y raras veces como fuente de nitrógeno. azufre. NH3. ácidos orgánicos. Se deben emplear cromatografias de fase gaseosa o líquida. Tratamiento primario: Consiste en separaciones físicas. H2O. el compuesto no actúa directamente como fuente de nutrientes sino que se debe emplear otras como la glucosa. Tratamiento De Efluentes Las aguas residuales son materiales derivados de la actividad industrial y de los residuos domésticos. ya que las concentraciones son muy bajas. II) Por cometabolismo. los materiales inorgánicos como sedimentos u otros residuos pueden ser tratados por procesos fisico-químicos. Existen dos formas por la que la cual la microflora puede degradar el plaguicida. Luego de que el compuesto fue degradado las poblaciones decrecen. (Pseudomonas spp) Conjugación: Formación de compuestos por reacciones de adición. c) Permite que pueda haber una volatilización del átomo. Biorremediación de metales pesados Otra importante área de contaminación es la que originan los metales pesados. d) Hacerlo en si menos tóxico para los organismos del medio. acción de exoenzimas y procesos quimiolitótrofos pueden ser encontrados. El estudio de la biodegradación de los plaguicidas no es sencillo en el suelo. 13 . 1977) indica una serie de reacciones que pueden ser realizadas por microorganismos heterótrofos sobre los plaguicidas: Detoxificación: Conversión de una molécula tóxica en otra no tóxica (Arthrobacter spp). fermentaciones. respiraciones anaeróbicas. los cuales por razones de salud pública no pueden ser vertidas a los cursos de aguas corrientes o lagos.Las vías metabólicas son muy variadas. que al disminuir en el medio inducen las enzimas necesarias para la degradación del plaguicida. El tratamiento de desechos generalmente involucra etapas múltiples de tratamiento físico y biológico. pero los residuos con una carga orgánica importante deben sufrir un tratamiento microbiológico para su oxidación. para poder detectar trazas de pesticidas o sus intermediarios de la degradación. I) La sustancia favorece el crecimiento microbiano y es empleada como fuente de carbono. A pesar de las recomendaciones y ordenanzas en los últimos años los ambientes naturales han recibido un creciente aporte de efluentes industriales y domésticos que han llevado al deterioro de muchos cursos de agua haciéndolos incompatibles con la vida. etc. etc. El número de microorganismos aumenta y el aislamiento se realiza utilizando el plaguicida como única fuente de nutrientes. en donde el microorganismo combina el plaguicida con metabolitos celulares (adición de aminoácidos.. Este cambio en el estado de oxidación permite seguir varias estrategias de biorremediación: a) El metal se vuelve menos soluble y precipita lo que hace que sea menos utilizado por los organismos del ambiente. Las reacciones catabólicas ocurren principalmente cuando las dosis de pesticidas son altas y la estructura química permite su degradación. b) Hace que se vuelva por el contrario más soluble por lo que puede ser removido por permeabilidad. etc. Degradación: Transformación de una sustancia compleja en productos más simples ej. sino que se produce un cambio en el estado de oxidación del metal para su detoxificación. (Alexander. la biotecnología ha sido utilizada como una herramienta en la disolución y recuperación de los valores metálicos contenidos en menas.. 3) Fermentación de los mismos a acetato. Biotecnología en la disolución y recuperación de metales: Lixiviación bacteriana Introducción El empleo de sistemas biológicos en los procesos industriales. El tiempo de retención en el tanque puede ser de 2 semanas a un mes. y en el tratamiento de aguas residuales. mientras que bajo el suelo millones de microbios realizarían las tareas que en nuestros días se caracterizan por el rugido de las máquinas. El proceso puede ser resumido de la siguiente forma: 1) Digestión inicial de las macromoléculas por proteasas.. polisacaridasas y lipasas extracelulares hasta sustancias solubles.Tratamiento secundario: Estos son procesos que reducen la demanda bioquímica de oxigeno (DBO) de los desechos originales antes de verterlos a los cursos de aguas. consta de los siguientes procesos."una planta de extracción de minerales del futuro podría tener el aspecto de una actual de tratamiento de agua: libre de la suciedad y de los montones de escorias asociadas con las operaciones mineras. las bacterias metanogénicas. cerveza. Los procesos de descomposición operan en forma semicontinua en tanques cerrados llamados digestores de lodo. ha sido usada desde tiempos inmemoriales en la producción de vino. se seca y luego se quema o se entierra. conocida como Biotecnología. La descomposición anaeróbica se suele usar para el tratamiento de materiales con mucha sustancia orgánica insoluble como celulosa. La Lixiviación Bacteriana. 2) Fermentación de los materiales solubles hasta ácidos grasos. Proceso anaeróbico: Este proceso comprende procesos de digestión y fermentación básicamente realizada por bacterias. El proceso principal es la adsorción de los materiales solubles al material celular microbiano. Proceso aeróbico: El sistema aeróbico de tratamiento más común es el llamado de lodos activados. La formación de metano es llevada a cabo un grupo de microorganismos anaeróbicos obligados muy especializados. El tiempo de permanencia del residuo en los tanques de lodos activados es de 5 a 10 horas el cual es demasiado corto para la oxidación total del mismo. Biohidro-metalurgia o Biooxidación de Sulfuros. puede ser definida como un proceso natural de disolución que 14 . Aquí. bacterias formadoras de limo principalmente Zoogloea ramigera típica de este proceso y bacterias filamentosas. En el sector minero metalúrgico. los procesos microbianos han sido empleados en la lixiviación de cobre y uranio. CO2 y H2. entre otras aplicaciones. las aguas de desecho se mezclan y airean en un gran tanque con el fin de acelerar el proceso de degradación. Richard Manchee al respecto: . el ruido de los picos y el traslado de mineral". precipitación y cloración lo que permite reducir los niveles de fosfatos y nitratos del efluente final. Posteriormente el residuo sólido el cual está formado por material indigerible y masa bacteriana. dentro de los cuales se introduce el material no tratado y del cual se retira el material ya tratado a intervalos. se elimina periódicamente. El enorme potencial que representa el empleo de bacterias en los procesos mineros se grafíca con la afirmación que en 1979 brindara el Dr. CO2 y acetato. Mayormente. también conocida como Biolixiviación. fibra. 4) Formación de CH4 a partir de H2. en el mejoramiento de la extracción de metales preciosos contenidos en sulfuros refractarios. Tratamiento terciario: Es un proceso de elevado costo económico que involucra un tratamiento fisico-químico que incluye filtración. en la industria alimentaria. pan. El resultado final es la producción de CO2 y CH4 con lo que se logra una disminución del contenido de sustancia orgánica. En estos ambientes se desarrollan hongos. en la fabricación de antibióticos. etc. . de manera similar a las plantas verdes (Ciclo de Calvin-Benson). cobre... se encuentran encapsulados..resulta de la acción de un grupo de bacterias .5 O2 + H2O FeSO4 + H2SO4 . ferrooxidans presenta forma bacilar. 2 El sulfato férrico es un oxidante fuerte capaz de disolver una amplia variedad de minerales sulfurados.. zinc. El tratamiento del creciente acumulo de minerales de baja ley en las minas los que no pueden ser económicamente procesados por los métodos tradicionales. El descubrimiento de bacterias acidófilas ferro. un metal de valor como uranio. los que le sirven de fuente primaria de energía. permitiendo la liberación de los valores metálicos contenidos en ellos. se puede señalar que la biolixiviación es una tecnología que emplea bacterias especificas para lixiviar. en la que el oro o la plata.. y a temperaturas que oscilan entre 25- 35ºC. Por mucho tiempo. T.. algunas cepas tienen flagelos. el término biooxidación es un utilizado para describir un proceso que emplea bacterias para degradar un sulfuro. Aspectos microbiológicos Thiobacillus ferrooxidans: Los microorganismos que son responsables de la disolución de los metales a partir de minerales son.Lixiviación Indirecta : Dos reacciones importantes mediadas por T. Relativa ausencia de polución o contaminación ambiental durante el proceso.. o ambos. mediado por agua y oxigeno atmosférico. cuya presencia fue demostrada por Colmer y Hinkle.. ferrooxidans son: Pirita FeS2 + 3. aunque no es la única. en el drenaje unas minas de carbón.con habilidad de oxidar minerales sulfurados. que reportaban altos contenidos de ácido y fierro. De otro lado... a comienzos de los años 50.0). gram negativas.7 µ. a. usualmente pirita o arsenopirita. o extraer..1 2 FeSO4 + 0..5 a 1... acidófilo (desarrolla en rangos de pH que varían entre 1. organismos quimiosintéticos y autotróficos pertenecientes al género Thiobacillus. Bajos costos de operación necesarios para las operaciones hidrometalúrgicas en comparación con los procesos convencionales..... La tecnología microbiana presenta ventajas sobre los métodos no biológicos. principalmente. En términos más globales.. se pensó que la disolución o lixiviación de metales era un proceso netamente químico. capaz de oxidar compuestos inorgánicos como iones ferroso (Fe(II)) y azufre. Mecanismos de Lixiviación Los principales mecanismos involucrados en el proceso de lixiviación bacteriana son: directa e indirecta. níquel y cobalto presente en las menas o en un concentrado mineral.y sulfo-oxidantes ha sido primordial en la definición de la lixiviación como un proceso catalizado biológicamente.... es quimioautotrófico. Es aerobio (requiere de O2 como aceptor final de electrones). El carbono necesario para su arquitectura celular lo obtiene por fijación de CO2...5 y 3. El producto final de la biolixiviación es una solución ácida que contiene el metal valor en su forma soluble.5 O2 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + H2O ..principalmente del género Thiobacillus . La lixiviación con Fe2(SO4)3 recibe el nombre de lixiviación indirecta porque se 15 . De las especies de Thiobacillus que se conocen la que más atención ha recibido es Thiobacillus ferrooxidans. de 0.. entre los que podemos encontrar: Requiere poca inversión de capital (las bacterias pueden ser aisladas a partir de aguas ácidas de minas)....... ferrooxidans según: 2 Sº + 3 O2 + 2 H2O 2 H2SO4 .. es por ello de mucha importancia el control de factores. siendo los más importantes el 9K y el TK. es posible que tanto la lixiviación indirecta como la directa ocurran de manera simultánea....Lixiviación Directa: Las bacterias ferrooxidantes también pueden lixiviar sulfuros metálicos directamente sin la participación del sulfato férrico producido biológicamente.. siendo incapaces de desarrollar sobre Fe+2 a un pH mayor de 3.. 3 Chalcocita Cu2S + 2 Fe2(SO4)3 2 CuSO4 + 4 FeSO4 + 2 Sº ....4 El mecanismo de lixiviación indirecta depende de la regeneración biológica del sulfato férrico (reacción 2). bacteria Pirita 2 FeS2 + H2O + 7.... El proceso se describe en la siguiente reacción : MS + 2 O2 MSO4 ..8 Dado que el hierro siempre está presente en ambientes de lixiviación natural.. la temperatura... 16 ... es responsable de la disolución o lixiviación de varios minerales sulfurados de cobre de importancia económica: Chalcopirita CuFeS2+ 2 Fe2(SO4)3 CuSO4 + 5 FeSO4 + 2 Sº ... b... la influencia de la luz. El dioxido de carbono es utilizado como fuente de carbono para la fabricación de su arquitectura celular......... Magnesio. Desarrollo Bacteriano El efecto de ciertos factores ambientales sobre el desarrollo y crecimiento de las bacterias juega un rol importante dentro del proceso de lixiviación bacteriana. ferrooxidans requiere de fuentes nutricionales para su óptimo desarrollo. T.. Normalmente los valores sobre el que los tiobacilos se desarrollan se ubican dentro del rango de 1...5 a 2....... Nutrientes: Como todos los seres vivientes.realiza en ausencia de oxígeno o de bacterias y... así generado........ tamaño de partícula. 7 bacteria Chalcopirita 2 CuFeS2 + 8..5 O2 + H2SO4 2CuSO4 + Fe2(SO4)3+ H2O . como el pH.. entre las que tenemos fuente de N 2 (amonio).5. etc.... No se conoce otro oxidante que pueda ser utilizado por los microorganismos en ambientes de lixiviación. Los medios de cultivo empleados presentan estos requerimientos.. y el efecto de inhibidores. 5 Este ácido sulfúrico... ferrooxidans... la presencia de oxigeno. entre otros.. iones metálicos (como Mg+).. de fosfato. pH: En general los T...... El azufre (Sº) generado en las reacciones 3 y 4 puede ser convertido en ácido sulfúrico (H2SO4) por T. los requerimientos nutricionales. de S.. 6 donde M representa un metal bivalente.... Oxígeno y CO2: La disponibilidad de oxígeno es un factor que controla la extracción de metales por bacterias.5 O2 Fe2(SO4)3 + H2SO4 . mantiene el pH del sistema a niveles favorables para el desarrollo de la bacteria. desarrollan bien en medios ácidos. es necesario para la fijación de CO2 y el fósforo es requerido para el metabolismo energético.0.... UO2+2 = 200 . tóxicas y no tóxicas. generalmente parte de la flora acompañante de Thiobacillus.muestradoc?p_item=5 17 . como herramienta para la lixiviación de sistemas no sulfurados.50 g/l. pueden ser descargadas al medio ambiente como consecuencia de las operaciones mineras. Debemos recordar que una amplia variedad de sustancias. Fuente de Energía: Los T. Los minerales que han podido se floculados con esta organismo incluye a la hematita. Muchos de estos compuestos son productos químicos complejos empleados en flotación y en procesos hidrometalurgicos. se ha reportado que una bacteria hidrofóbica es un excelente floculante para un número de sistemas minerales. También es de potencial importancia el empleo de ciertas especies vegetales en la prospección geológica de yacimientos minerales como en la limpieza y recuperación de suelos contaminados con iones metálicos pesados. Su empleo radica en la enorme ventaja que significa su rápida velocidad de crecimiento. Cu+2 = 15 g/l.cpm biotec. Otros incluyen a productos derivados del petróleo empleados de manera diversa en las operaciones mineras. Bibliografía www. Se reporta la capacidad de especies de Klebsiella y Pseudomonas en la degradación de reactivos de flotación. Los microorganismos pueden ser utilizados como agentes floculantes o como colectores en los procesos de flotación de minerales. ciertos lodos de fosfatos. Presencia de Inhibidores: En los procesos de molienda o por acción propia del agente lixiviante se liberan algunos iones que en ciertas concentraciones resultan tóxicas para las bacterias ferrooxidantes afectando el desarrollo bacterial. Luz: La luz visible y la no filtrada tienen un efecto inhibitorio sobre algunas especies de Thiobacillus. algunos de los cuales reseñaremos brevemente en las siguientes líneas. entre otras. este microorganismo es buen colector de hematita. La literatura señala que los niveles de tolerancia de las bacterias para ciertos metales es Zn +2 = 15 -72 g/l. Temperatura: El rango sobre el cual se desarrrollan se encuentran entre 25ºC y 35ºC. entre otros. Otra área de enorme interés es el empleo de microorganismos heterótrofos. ferrooxidans utilizan como fuente primaria de energía los iones ferroso y azufre inorgánico. Ag+ = 1ppb. en comparación con los autótrofos.monografias. La biodegradación de compuestos tóxicos orgánicos representa otro rubro importante de aplicación de los procesos biológicos. y puede ser empleado en reemplazo del colector químico.500 mg/l.exe/amgen/pak_bistec. pero el hierro férrico ofrece alguna protección a los rayos visibles. El hierro ferroso debe ser suplementado al medio cuando se trata de medios sintéticos.amgen. En caso de utilizar mineral. El uso de estas permitirá centrar su aplicación en áreas donde se tiene depósitos de relaves antiguos o en zonas urbanas caracterizadas por su alto grado de contaminación. no es necesario añadir Fe +2. Igualmente.es/cgi-bin/wdbcgi. Ni+2 = 12 . Perspectivas futuras Son numerosas las posibilidades que se presentan para la aplicación de los procesos biotecnológicos en el beneficio de los minerales. Por ejemplo. floculación selectiva de carbón en menas piritosas.