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Los colores de la Biotecnología: La Biotecnología Gris

Escrito por Redacción el 14 marzo, 2008 en Reportajes
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Este artículo cierra la serie “los colores de la biotecnología” que inauguramos en el primer número de la revista Biotech Magazine. A lo largo de los números anteriores de Biotech Magazine hemos definido y descrito la biotecnología roja, blanca, verde y azul. En el presente número 6, trataremos acerca de la biotecnología gris que seguramente constituye la más desconocida de las aplicaciones de la biotecnología.

La biotecnología gris se refiere a las aplicaciones ambientales de la biotecnología, centradas en la creación de soluciones tecnológicas que ayuden a la protección del medioambiente. En este caso, los procedimientos biotecnológicos pueden ayudar al saneamiento del suelo, al tratamiento de las aguas residuales, a la depuración de los gases de escape y de los gases contaminantes, así como al reciclaje de los desechos y sustancias residuales.

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En ocasiones, los términos biotecnología blanca y gris se suelen emplear indistintamente. Hay que tener en cuenta que la aplicación de la biotecnología en la industria (la denominada biotecnología blanca o industrial) suele redundar en un menor impacto ambiental de las actividades industriales. Sin embargo, la biotecnología gris va más allá de los beneficios ambientales de las aplicaciones a nivel industrial de la biotecnología ya que la biotecnología puede ser aplicada directamente para producir beneficios medioambientales.

La biotecnología puede tener efectos beneficiosos sobre el medioambiente contribuyendo al mantenimiento de la biodiversidad, ayudando a la eliminación de contaminantes presentes en el ambiente o mediante el desarrollo de tecnologías limpias para el tratamiento de residuos peligrosos.

La contribución de la biotecnología al mantenimiento de la biodiversidad

La biodiversidad hace referencia a la diversidad de la vida y fue definido en el Convenio sobre la Diversidad Biológica de Rio como la variabilidad de organismos vivos de cualquier fuente, incluidos entre otras cosas, los ecosistemas marinos, terrestres, y otros ecosistemas acuáticos, así como los complejos ecológicos de los que forman parte; y comprende la diversidad dentro de cada especie, entre diferentes especies y entre los ecosistemas, lo que corresponde a los tres niveles jerárquicos fundamentales de la organización de la vida.

La biotecnología contribuye a la conservación de la biodiversidad a través del desarrollo de herramientas para su análisis, para su conservación y para su recuperación. En primer lugar, las modernas técnicas de biología molecular permiten detectar la variabilidad y analizar la diversidad de los ecosistemas. En segundo lugar, la biotecnología ha desarrollado técnicas que permiten conservar genomas en bancos u organismos vivos en colecciones de cultivos y bancos de germoplasma. En último lugar, se han desarrollado técnicas de clonación que en el futuro podrían permitir la clonación de especies extintas o en peligro de extinción, permitiendo su recuperación.

La biotecnología aplicada a la eliminación de contaminantes

En la actualidad, existen multitud de ambientes en los se encuentran contaminantes presentes bien en el suelo, en las aguas o en el aire. Los tratamientos que se pueden emplear para descontaminar estos ambientes pueden basarse en técnicas físico-químicas o biológicas. En ocasiones, se suelen aplicar ambos tipos de técnicas de manera combinada y coordinada.

Los seres vivos presentan actividades metabólicas que les permiten asimilar o modificar las diferentes sustancias presentes en el medioambiente. Los seres vivos, sean microorganismos, plantas o animales, pueden degradar sustancias presentes en el medio en presencia de oxígeno, un proceso denominado biodegradación aeróbica, o en ausencia de oxígeno, dando lugar a una biodegradación anaeróbica.

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Cuando las sustancias orgánicas se degradan hasta el punto de dar lugar a compuestos de naturaleza inorgánica, el proceso se denomina mineralización y suele dar lugar a compuestos inertes. En ocasiones, las sustancias no se degradan completamente y se transforman en otros compuestos que bien se incorporan al organismo o quedan en el medio, proceso que se denomina biotransformación.

Hay que tener en cuenta que no todos los compuestos contaminantes pueden ser metabolizados y en ocasiones, los organismos acumulan estos compuestos dentro de sus estructuras de forma inerte, disminuyendo su toxicidad en el medioambiente, este proceso se denomina bioacumulación.

La actividad del hombre ha generado multitud de compuestos con una estructura química no presente en la naturaleza. Debido a su estructura química inusual, algunos de dichos compuestos son difícilmente biodegradables y persisten mucho tiempo en el medioambiente. De hecho, muchos de estos compuestos fueron diseñados con una estructura química que presenta una gran estabilidad. Ello hace que las capacidades degradativas de los seres vivos, que se encuentran adaptadas a los compuestos naturales, actúen más lentamente sobre estos compuestos sintéticos.

Además, los compuestos tóxicos no siempre se encuentran biodisponibles. La biodisponibilidad hace referencia al grado de accesibilidad del compuesto para poder ser asimilado por los seres vivos. La biodisponibilidad de los compuestos depende tanto de las propiedades físico-químicas del compuesto como su solubilidad en líquidos, su capacidad para absorberse a sustancias sólidas o para volatilizarse.

Cuando una sustancia tóxica presente una elevada biodisponibilidad, su efecto nocivo sobre los seres vivos se verá reforzado. Sin embargo, una baja biodisponibilidad de los compuestos puede constituir una limitación importante a la recuperación de suelos contaminados por ciertos contaminantes ya que ralentiza los procesos de biodegradación de los mismos.

Por otro lado, determinados compuestos tóxicos no pueden ser biodegradados. Éste es el caso de los metales pesados, que constituyen contaminantes de gran importancia en zonas de actividad minera y siderometalúrgica. De hecho, la contaminación ambiental por metales pesados supera la suma del resto de tipos de contaminación química de ecosistemas acuáticos y terrestres. La naturaleza química de los metales pesados, imposibilita su degradación o destrucción.

Sin embargo, la biotecnología puede aportar soluciones a áreas contaminadas por metales pesados ya que puede permitir inmovilizar los metales pesados reduciendo su biodisponibilidad, concentrar los metales pesados en seres vivos destinados a este fin, transformar iones y compuestos metálicos en formas químicas más inocuas o incluso volatilizar los metales pesados para eliminarlos del suelo.

El empleo de seres vivos para recuperar una zona terrestre o acuática se denomina como biorremediación. La biorremediación puede ser aplicada como acción complementaria tras haber aplicado procedimientos mecánicos y físico-químicos para eliminar la mayor parte de la contaminación. Los procedimientos de biorremediación pueden ser aplicados bien in situ, en la zona a tratar, o ex situ, sobre material aislado del entorno.

Cuando la biorremediación se realiza in situ, se puede optar por estimular las capacidades degradativas de los organismos presentes de forma natural en ese medio, o se pueden añadir organismos con capacidades degradativas específicas. Tal y como hemos expuesto anteriormente, hay contaminantes que no pueden ser degradados por los organismos vivos como es el caso de los metales pesados. En estos casos, se puede recurrir al empleo de organismos que acumulen el contaminante en su interior y posteriormente recolectar el organismo acumulador para proceder a su tratamiento y almacenamiento seguro.

La biorremediación suele emplear microorganismos y especies vegetales para el tratamiento de zonas contaminadas. En el último caso, se suele hablar de procedimientos de fitorremediación que incluye el empleo de plantas para cualquier proceso que ayude a la absorción, secuestro y degradación de contaminantes. En función del lugar y la forma de actuación, existen diferentes estrategias de fitorremediación:

– Fitodegradación: Consiste en el empleo de plantas para transformar los contaminantes en sustancias inocuas.
– Fitoextracción: Consiste en el empleo de plantas que acumulen los contaminantes en su parte aérea para ser recolectadas y extraer la contaminación de medio.
– Fitoestabilización: Consiste en el empleo de plantas para contener la contaminación y evitar su dispersión.
– Riozofiltración: Consiste en el empleo de plantas cuyas raíces extraigan contaminantes de ambientes acuosos.

Si bien la fitorremediación constituye una alternativa barata, fácil y respetuosa con el entorno para el tratamiento de suelos contaminados, su principal inconveniente estriba en la lentitud del proceso de acumulación o eliminación de los contaminantes por parte de las mismas. Aún así su utilidad puede ser importante en lugares con niveles de contaminación moderados cuyo uso no requiera de una descontaminación rápida.

La biotecnología orientada al desarrollo de tecnologías limpias para el tratamiento de residuos peligrosos

La biotecnología permite el tratamiento de residuos de diferente tipo con el objetivo de eliminar componentes tóxicos, para su reciclaje o su valorización. Los organismos vivos permiten principalmente tratar residuos de origen orgánico y se pueden obtener los productos principales de aprovechamiento: el biogás y el compost. El biogás se produce por fermentación anaeróbica de los residuos orgánicos y constituye una fuente de energía interesante para su combustión. Por otro lado, el compost se obtiene por fermentación aeróbica de los residuos orgánicos y puede ser aprovechado como fertilizante.

Por ilustrar con un ejemplo real, las plantas de tratamiento de aguas residuales realizan procesos de fermentación con los lodos obtenidos como residuos en sus procesos de depuración. De este modo, se consigue reducir el volumen de residuos, estabilizar los mismos, y generar biogás aprovechable para la generación de energía eléctrica y compost para uso en jardinería.

Por otro lado, los biofiltros son filtros que emplean microorganismos para retener o eliminar contaminantes de vertidos gaseosos o acuosos. De este modo, el efluente que sale del filtro presenta un menor contenido en contaminantes. Los biofiltros pueden ser empleados para el tratamiento de los humos procedentes de fábricas y para la eliminación de pesticidas, disolventes y residuos industriales de aguas de vertido.

Por último, cabe mencionar que los beneficios de la aplicación de la biotecnología gris no se reducen beneficios de carácter meramente medioambiental. De hecho, los organismos pueden permitir extraer contaminantes ambientales del suelo que constituyen compuestos de interés industrial. Tal es el caso del empleo de bacterias como Thiobacillus ferrooxidans para la extracción de metales como el cobre y el oro a partir del mineral crudo y de aguas que contienen iones de estos metales. De hecho, el 25% de la producción del cobre a nivel mundial se genera con esta tecnología. De este modo, se eliminan iones metálicos de efluentes que constituirían una fuente potencial de contaminación a la vez que se precipita el metal y se facilita su aprovechamiento industrial.

No cabe duda de que la biotecnología gris constituye una herramienta interesante para la lucha por la conservación del medioambiente y la recuperación de ambientes contaminados por acción del ser humano. En el contexto actual, en el que existe una creciente preocupación social por el cuidado del medioambiente y la conservación de nuestro planeta, la biotecnología constituye una disciplina de importancia creciente. BM

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Comentarios
  • Biotecnología gris: La más desconocida de las aplicaciones de la biotecnología – Trichodex 12 mayo, 2017

    […] La biotecnología gris se refiere a las aplicaciones ambientales de la biotecnología, centradas en la creación de soluciones tecnológicas que ayuden a la protección del medioambiente. En este caso, los procedimientos biotecnológicos pueden ayudar al saneamiento del suelo, al tratamiento de las aguas residuales, a la depuración de los gases de escape y de los gases contaminantes, así como al reciclaje de los desechos y sustancias residuales. […]

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