Una mirada a la biorremediación de metales pesados

Reproducimos el informe del Dr. Gustavo Curuchet, publicado en la serie HOJITAS DE CONOCIMIENTO que edita el Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable (iEDS) de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), a quienes agradecemos la gentileza por compartirlo.

Bioprocesos

    En nuestro conocimiento cotidiano, sin duda tenemos incorporado el concepto de  bioprocesos, aunque no conozcamos el término académico. Podemos decir que son aquellos procesos en los que se utilizan microorganismos (bacterias, arqueas, hongos microscópicos y microalgas), para generar productos o servicios, algunos indispensables en nuestra vida diaria. Ejemplos de ellos son el yogurt, el kéfir y otros probióticos, el pan, los quesos, los antibióticos y las vacunas, el compostaje generado en el fondo de la casa con residuos orgánicos caseros para nutrir las plantas del propio jardín, y el tratamiento de efluentes, entre otros.

  Ciertos microorganismos, a partir de una fuente de carbono y energía (sustancias orgánicas), producen su propia biomasa y otros productos. Como ejemplo de ello, también podemos pensar en la levadura de cerveza, que agregada a la harina genera el dióxido de carbono que leva el pan.

Biorremediación de metales pesados

    Se denomina biorremediación a la utilización de microorganismos o enzimas derivadas de ellos, para recuperar un ambiente contaminado. Los metales pesados son elementos químicos de alta densidad. Varios de ellos son tóxicos para los seres vivos y además son bioacumulativos (no pueden ser eliminados de las células). Entre ellos podemos nombrar el plomo, el arsénico, el cromo, el mercurio y el cobre.

  Es raro pensar en interacciones entre microorganismos y metales, pero afortunadamente también existen muchos microorganismos capaces de desarrollar procesos útiles para la remediación de metales pesados y su recuperación como insumo valioso. También podemos nombrar el ejemplo de las “bacterias mineras” (Acidithiobacillus, la Sulfolobus y la Leptospirillum), nombre que le dio Isaac Asimov, allá por los años 70.

  Estos microorganismos obtienen su alimento (carbono) del dióxido de carbono atmosférico y su energía de la oxidación de algunos compuestos de azufre o hierro. Los productos generados en estas oxidaciones pueden interactuar con metales contenidos en residuos, sedimentos o minerales. A diferencia de los compuestos orgánicos, que pueden ser degradados hasta convertirlos en dióxido de carbono, los metales no se pueden degradar, lo que termina generando contaminación en el medio.

  Pero en cambio es posible “pasarlos de un compartimiento a otro”, realizando concentración y separación de los metales hasta el grado de ser posteriormente recuperados y reutilizados. Para ello se emplean procesos como la biolixiviación (reacción de disolución de algunos compuestos sólidos) y el proceso inverso, como es la bioprecipitación (reacción de precipitación, que convierte en sólidos algunos componentes disueltos en líquido).

La biolixiviación es usada desde hace décadas para la extracción de metales, como en el caso de la minería del uranio. Los metales extraídos (o lixiviados) pasan de ser compuestos sólidos a ser solución, y luego pueden ser recuperados mediante diferentes técnicas.

El proceso de bioprecipitación se usa en la descontaminación de efluentes industriales, donde bacterias reductoras de sulfato en condiciones anaeróbicas (sin oxígeno) producen transformaciones que hacen precipitar a los metales presentes en una solución, y luego pueden ser recuperados.

  La combinación de procesos de bioprecipitación y biolixiviación es una manera interesante y potencialmente apta para tratar efluentes y residuos contaminados con metales pesados, permitiendo la recuperación del metal valioso y cerrando el ciclo de manera ambientalmente amigable. Este tipo de recuperación también reduciría la necesidad de extraer metales a través de la minería.

Biorremediación de ríos y arroyos

   Un ejemplo de la actividad “in situ” de los microorganismos que aquí estudiamos es el tratamiento de los sedimentos contaminados de ríos y arroyos. Cuando cruzamos un curso de agua fuertemente contaminado, sentimos generalmente un olor desagradable, como de “huevo podrido”. Esto es debido a la presencia de sulfuro de hidrógeno, que se genera naturalmente en todo proceso anaeróbico de descomposición de materia orgánica. Incluso la más inocente sustancia, como es el azúcar de mesa, produce una alteración en los procesos de un ecosistema.

  Esta condición ambientalmente desagradable aporta la ventaja de hacer precipitar los metales pesados, acumulándolos “dormidos” en los sedimentos del río, reduciendo considerablemente su impacto en el ecosistema acuático y las fuentes de agua para consumo. Pero la biolixiviación, tan útil en sistemas controlados, pasa a ser ambientalmente desfavorable en un sistema descontrolado, como podría ser luego de un dragado mal realizado.

Los movimientos que genera el dragado incorporan oxígeno al agua, lo que hace que “las bacterias mineras despierten a los metales” liberándolos al agua, generando la consecuente contaminación en el medio. Por ello, los dragados de cursos de agua contaminados deben planificarse, previendo un proceso anterior de remediación que trate los sedimentos (por ejemplo, por medio de biolixiviación), en condiciones controladas del agua y de los efluentes vertidos.