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Hace unos días saltó la noticia de la condena de Rubén Figueredo de la Fundación Itá Enramada. Lo condenaron a 2 años de cárcel por delitos ambientales, y es que en la fundación se recibían pilas que eran colocadas en bidones y cubiertas con cemento para luego ser enterradas.

Luego de la condena, la Fiscalía ordenó la destrucción de los desechos. La pregunta, más allá de emitir un juicio sobre Figueredo (ya que ésta no es la manera ideal de deshacerse de estos desechos) es, ¿qué planea hacer la Secretaría del Medio Ambiente con las pilas? Si nunca existió una política de reciclaje para las pilas —o para cualquier otro tipo de desecho, en realidad— en Paraguay, ¿enterrararán las pilas en el Chaco o las tirarán en Cateura? ¿O las quemarán?

Las pilas o baterías contienen metales como zinc, manganeso, litio, mercurio, níquel, cadmio, entre otros. Una vez concluida su vida útil, se suele llevar a desecharlas con la basura común, y ésta es quemada o va a parar a vertederos y arroyos. Los metales que contienen las pilas se liberan al ambiente por la degradación de su recubrimiento y contaminan el suelo y el agua, siendo persistentes en el medio ambiente.

La contaminación por metales tiene varias aristas: éstos se acumulan en los sedimentos de los ríos y arroyos, en plantas e incluso en animales (un ejemplo común es el mercurio que se acumula en peces que luego son consumidos, como el atún). Además de llegar a nosotros a través de la cadena alimenticia o del agua de la canilla, al afectar a animales y plantas, los metales también pueden alterar los ciclos geoquímicos causando gran impacto en los ecosistemas. También, el costo de tratar el agua para hacerla apta para consumo humano se eleva (Choudhary y cols, 2017; Po-Keung & Man, 2013).

Algunos metales son esenciales para la célula (ej.: cobre, zinc, cromo), pero en exceso resultan tóxicos por diversos mecanismos. Además, la mayoría de los metales se acumulan en el cuerpo haciendo más difícil eliminarlos. Pueden causar daño hepático, neurológico, malformaciones en fetos e incluso cáncer, afectando más gravemente a niños (Choudhary y cols, 2017).

La contaminación por metales viene no solo de pilas o baterías, sino también de desechos electrónicos, industrias metalúrgicas, farmacéuticas, agricultura y actividades de minería (Po-Keung & Man, 2013).

Los métodos tradicionales para la remoción de estos iones involucran precipitación, intercambio iónico, electrocoagulación, osmosis reversa, cementación, etc. donde se utilizan sustancias químicas, membranas o corriente eléctrica para extraer los metales del líquido en el que están disueltos. Sin embargo, presentan el problema de requerir infraestructura compleja y costosa (Gaur y cols, 2014).

En Paraguay no existe una recicladora de pilas.

¿Qué opciones ofrece la biotecnología para la recuperación de metales pesados?

La biorremediación es el uso de organismos (bacterias, arqueas, protozoos o plantas) o sus enzimas para la remoción de contaminantes del medio ambiente. Metales pesados, desechos orgánicos, pesticidas, colorantes e incluso desechos radiactivos pueden ser eliminados mediante esta estrategia (Choudhary y cols, 2017).

Una de las ventajas del uso de la biorremediación para la recuperación de metales es que se evita la generación de desechos secundarios, además de ser un proceso que puede llevarse a cabo in situ o ex situ (Verma & Sharma, 2017).

En el caso de los metales pesados, se citan algunos de los métodos utilizados:

  • Bioacumulación intracelular: generalmente por bacterias acumuladoras de metales.
  • Bioadsorción en la masa de células: se pueden usar algas, filtros bacterianos, biopelículas, etc.
  • Rizofiltración: los contaminantes se van acumulando en la raíz de la planta, que se va cortando y dando lugar a nuevas raíces que sigan filtrando.
  • Biotransformación de un compuesto tóxico a otro menos dañino: en el caso de metales generalmente cambiando el estado de oxidación.
  • Volatilización: en el caso del mercurio, al cambiar su estado de oxidación, cambia de estado a gaseoso y se disipa en la atmósfera.
  • Bioextracción: se utilizan bacterias y arqueas para la obtención de metales a partir de sus minerales, en un proceso llamado biolixiviación, que es más amigable con el medio ambiente que la minería tradicional.

Los microorganismos utilizados poseen mecanismos de resistencia a metales que les permite vivir en un ambiente donde las concentraciones de estos iones resultarían tóxicas para otros, y que han sido adquiridos por presión evolutiva.

Por ejemplo, Acidithiobacillus ferrooxidans, una bacteria gramnegativa, puede soportar hasta 800 mM de cobre y 1.000 mM de níquel, mientras que Escherichia coli K1 resiste solamente 1 mM de cada uno de estos metales (Navarro y cols, 2013). Para resistir estas condiciones, utilizan transportadores de metales que expulsan el metal de la célula evitando que hagan daño, también poseen proteínas que atrapan los metales y enzimas que cambian de estado de oxidación al metal, como el operón mer que ayuda a la volatilización del mercurio (Nies, 1999).

Existen varios mecanismos de resistencia descritos, y otros por descubrir. Los mecanismos de resistencia pueden modificarse y/o clonarse y expresarse a fin de producir proteínas para ser usadas puras o a fin de que el organismo donde se expresa adquiera una mayor o nueva tolerancia a metales (Das y cols, 2016).

Los microorganismos resistentes a metales se pueden utilizar para la obtención a partir de otras fuentes. En Chile, el mayor productor de cobre del mundo, algunas empresas mineras utilizan bacterias, arqueas y hongos para la obtención de este metal a partir de sus minerales, reduciendo así el uso de ácido y otros compuestos contaminantes como el cianuro. Aunque este proceso aún es lento y costoso, sí resulta rentable para la lixiviación de minerales que poseen baja concentración de metal, y cuya explotación por los métodos tradicionales sería más costosa. Este proceso se denomina biolixiviación (Jerez, 2017).

Como los metales son recursos no renovables y son cada vez más necesarios para la producción de tecnologías, es importante pensar no solo en su obtención a partir de minerales, sino también en su recuperación. Se pueden recuperar no solo de pilas, sino también de desechos electrónicos.

En el caso de las tierras raras (escandio, itrio y elementos del grupo de los lantánidos), éstas se pueden recuperar a partir de relave minero. Incluso se pueden recuperar metales a partir de aguas residuales, dándole un valor agregado al tratamiento de las aguas.

Eliminar metales ya no sería solo para cumplir con la legislación ambiental, sino también generaría reditúo económico, logrando que industrias como las curtiembres e incluso las farmacéuticas se interesen en el uso de esta tecnología.

Si bien existen estudios con bacterias, arqueas e incluso hongos para la bioadsorción o acumulación de metales, o la solubilización de los mismos a partir de sus minerales, la gran limitante sigue siendo llevarlo a escala a nivel real. Pocos experimentos se han llevado a cabo en condiciones reales como aguas residuales no sintéticas (Zhuang y cols, 2015). Sin embargo, la gran cantidad de patentes presentadas sobre estos métodos de biorremediación dan cuenta del interés de la comunidad científica por resolver este problema de importancia mundial.

 

Referencias

Choudhary, M., Kuman, R., Datta, A., Nehra, V. & Garg, N. (2017) Bioremedation of heavy metals by microbes. En: Arora, S., Singh, A. K. & Sigh, Y. P. (editores) Bioremediation of salt affected soils: An indian perspective (pp. 233-255). Springer.

Das, S., Dash, H. R., Chakraborty, J. (2016) Genetic basis and importance of metal resistant genes in bacteria for bioremediation of contaminated environments with toxic metal pollutants. Appl Microbiol Biotechnol. 100: 2967-2984.

Jerez, C. A. (2017) Biomining of metals: how to access and exploit natural resource sustainably. Microb Biotechnol 10(5): 1191–1193.

Navarro, C. A. , von Bernath, D. & Jerez, C. A. (2013) Heavy metals resistance strategies of acidophilic bacteria and their acquisition: Importance for biomining and bioremediation. Biol Res 46: 363-371.

Nies, D. H. (1999) Microbial heavy metal resistance. Appl Microbiol Biotechnol 51: 730-750.

Po-Keung, W. & Man, C. L. (2013) Industrial Wastewater Treatment. En: L. Yuan Kun (editor) Microbial Biotechnology: Principles and Applications (pp. 719-752). Singapur: World Scientific.

Rawlings, D. (2005) Characteristics and adaptability of iron- and sulfur-oxidizing microorganisms used for the recovery of metals from minerals and their concentrates. Microb Cell Fact 4(13).

Zhuang, W., Fitts J. P. , Ajo-Franklin, C. A. , Maes S. , Alvrez-Cohen L. & Hennebel T. (2015) Recovery of critical metals using biometallurgy. Curr Opin Biotechnol 33: 327-335.

 

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3 Comentarios

  1. Muy interesante el tema de este artículo, pero se debería corregir el listado de metales que fueron considerados como pesados dentro del artículo, porque no todos los citados lo son.

    • Hola Diana, tenes razón. Estaba citando los metales contenidos en las pilas entre los que está el litio (en algunos tipos de estas) que no es un metal pesado, pero que es tóxico para las plantas de igual manera y para el cual también existen mecanismos de resistencia en diversos organismos.
      Gracias por el comentario

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