Fenollar Penadés, Alejandro

Universitat Autònoma de Barcelona. Facultat de Biociències

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Autor: Alejandro Fenollar Penadés Universitat Autònoma de Barcelona, 4º curso Grado de Microbiología Contacto e-mail: alejandro.fenollar@e-campus.uab.cat La acumulación de metales es un gran problema a nivel tanto ambiental como de salud humana y son liberados en muchos casos por la acción del hombre (en residuos industriales, actividades mineras, etc.). En el caso de la salud humana, la afectación dependerá del metal; así, el cobre (Cu) principalmente afecta a los enzimas mientras que el mercurio (Hg) es altamente tóxico para el sistema nervioso e inmune y el arsénico (As) es cancerígeno y altamente tóxico. Entre los problemas medioambientales destaca la elevada toxicidad de muchos metales para los seres vivos, pero también el drenaje de minas ácidas, donde se produce ácido sulfúrico y las aguas acidificadas pueden atacar otros minerales presenten y liberar metales al medio (como el As). Para su eliminación se puede usar la biorremediación. Esta consiste en el uso de microorganismos o enzimas para la recuperación de zonas contaminadas. A continuación se expondrán diferentes métodos de biorremediación aprovechando las características metabólicas y fisiológicas de los microorganismos.  1.Madsen L. Eugene. 2008. Environmental Microbiology: From gens to biogeochemistry. 1ed. Blackwell Publishing. Cornwell University (p373-398)  2.Gadd M. Geofrey. Microbial interactions with metals/ radionucleides: the basis of bioremediation. En: Keith-Roach J. Miranda and Livens R. Francis. Interactions of microorganisms with radionuclides. Elsevier Science Ltd. 2002. p179-195  3.Church D. Clinton, Wilkin T. Richard, Alpers N. Charles, Rye O. Robert and McCleskey R. Blaine. 2007. Microbial sulfate reduction and metal attenuation in pH 4 acid mine wa-ter. Geochemical Transactions 8:10 4.Natarajan K.A. 2008. Microbial aspects of acid mine drain-age and its bioremediation. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 18:1352-1360  Una de las principales aplicaciones del campo de la biorremediación es la restauración de los drenajes de minas ácidas (DMA). Se originan por la oxidación de minerales sulfurosos (como la pirita) en presencia de bacterias, aire y agua. La oxidación bacteriana de minerales de sulfuro genera acidificación. Son las BRS (junto con bacterias reductoras de metales) las que tienen la capacidad de revertir las reacciones causantes del DMA. Del proceso de reducción de sulfato se obtienen sulfuro, y el sulfuro resultante, puede precipitar junto con metales de los DMA como son el Cd, Cu, Fe, etc. Este proceso causa un incremento del pH del agua y además atenúa la concentración de metales.(3) El uso de las bacterias presentes en el ambiente es una herramienta útil, barata y ecológica para el tratamiento de ambientes contaminados por metales. Se pueden eliminar los contaminantes usando el mecanismo bacteriano más adecuado para el tipo de contaminación. Es un campo en el que valdría la pena seguir investigando, ya que la gran versatilidad metabólica delos microorganismos los hace útiles para muchas situaciones. Además, la relativa facilidad de manipulación genética de los microorganismos podrían potenciar enormemente los métodos, dando  lugar a cepas más eficientes, resistentes a determinadas condiciones ambientales y más rápidas en su actuación. La biorremediación puede ser tanto intrínseca (los microorganismos ya tienen la capacidad de metabolizar y eliminar los contaminantes) como dirigida (se incrementan las capacidades de los microorganismos para la eliminación de los contaminantes mediante modificaciones, en estos o en el ambiente, para incrementar la velocidad de eliminación) (1). Los microorganismos pueden realizar diferentes procesos: Movilizar metales: permite la eliminación del contaminante. •Lixiviación de metales: permite la solubilización de los metales des de matrices sólidas. Es consecuencia del metabolismo de bacterias autotróficas y acidofílicas. Inmovilización de metales: permite la conversión in situ en formas insolubles y químicamente inertes. Útil para eliminar contaminantes en las aguas. •Biosorción: captación microbiana de metales. Mediante la membrana celular o por compuestos producidos por las bacterias, y que pueden ser: específicos, si son producidos como respuestas a concentraciones elevadas de metales; inespecíficos, cuando son producidos por el metabolismo normal de las bacterias y que suelen ser sustancias poliméricas de sacáridos y proteínas. •Precipitación de metales por bacterias reductoras de sulfato(BRS): son bacterias que pueden reducir sulfato y sulfito a sulfuro. Pueden reducir también otros metales oxidados de forma indirecta haciéndolos precipitar e inmovilizarlos. (2)  USO DE MICROORGANISMOS EN LA BIORREMEDIACIÓN DE AMBIENTES CONTAMINADOS POR METALES    INTRODUCCIÓN  CONCLUSIONES APLICACIONES Figura 1. Factores que afectan a la biorremediación  Fuente: www.inw.gob.mx Eliminación de As: El As es un metal altamente tóxico que es liberado en muchos casos como consecuencia de la acidificación de las minas y los DMA. Para su eliminación pueden usarse bacterias presentes en los ambientes de los DMA, como por ejemplo Thiomonas sp, que es capaz de oxidar el arsenito (la forma más tóxica) a arsenato. Si se encuentra Thiobacillus ferrooxidans, se incrementará la tasa de oxidación del hierro (Fe) presente en los minerales, originando Fe férrico (Fe (III)) que favorece la oxidación de la arsenopirita (mineral de Fe, As y S). Parte del férrico reaccionará con el arsenito disuelto y precipitará como escolecita. En la biooxidación de los compuestos de As, el As(III) se oxida a As(V) mediante la acción de Acidithiobacillus y por acción de Thiomonas el As(V) forma arseniato (AsO4 )3- y el Fe (III), por mediación de Thiomonas, reacciona con el arseniato formando precipitados de Fe. Así, la eliminación biológica del As se puede dar mediante los siguientes métodos:  •A través de la oxidación directa de la forma más tóxica de As, el arsenito a arsenato, usando Thiomonas spp •Papel de las BRS en la precipitación del As disuelto como sulfuro. El sulfuro producido durante su crecimiento ayuda a la precipitación de los iones metálicos en forma de sulfuros metálicos.  •Adsorción del As a diferentes minerales por cambios en su estado de oxidación. •Adsorción a la pared de bacterias y compuestos poliméricos de estas. (4) Figura 2. Diagrama de los procesos de la precipitación del As Fuente: Natarajan K.A. 2008. Microbial aspects of acid mine drain-age and its bioremediation  REFERENCIAS Arsenopyrite-pirite in  Tailings/overburden/ abandoned mines As(III)-Fe(III)     As(V)     FeAsO4 Thiomonas, etc Acidithiobacillus MÉTODOS 

Uso de microorganismos en la biorremediación de ambientes contaminados por metales

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Uso de microorganismos en la biorremediación de ambientes contaminados por metales

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