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Los colores de la BiotecnologA�a: La BiotecnologA�a Gris

Escrito por Redacción el 14 marzo, 2008 en Reportajes
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Este artA�culo cierra la serie a�?los colores de la biotecnologA�aa�? que inauguramos en el primer nA?mero de la revista Biotech Magazine. A lo largo de los nA?meros anteriores de Biotech Magazine hemos definido y descrito la biotecnologA�a roja, blanca, verde y azul. En el presente nA?mero 6, trataremos acerca de la biotecnologA�a gris que seguramente constituye la mA?s desconocida de las aplicaciones de la biotecnologA�a.

La biotecnologA�a gris se refiere a las aplicaciones ambientales de la biotecnologA�a, centradas en la creaciA?n de soluciones tecnolA?gicas que ayuden a la protecciA?n del medioambiente. En este caso, los procedimientos biotecnolA?gicos pueden ayudar al saneamiento del suelo, al tratamiento de las aguas residuales, a la depuraciA?n de los gases de escape y de los gases contaminantes, asA� como al reciclaje de los desechos y sustancias residuales.

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En ocasiones, los tA�rminos biotecnologA�a blanca y gris se suelen emplear indistintamente. Hay que tener en cuenta que la aplicaciA?n de la biotecnologA�a en la industria (la denominada biotecnologA�a blanca o industrial) suele redundar en un menor impacto ambiental de las actividades industriales. Sin embargo, la biotecnologA�a gris va mA?s allA? de los beneficios ambientales de las aplicaciones a nivel industrial de la biotecnologA�a ya que la biotecnologA�a puede ser aplicada directamente para producir beneficios medioambientales.

La biotecnologA�a puede tener efectos beneficiosos sobre el medioambiente contribuyendo al mantenimiento de la biodiversidad, ayudando a la eliminaciA?n de contaminantes presentes en el ambiente o mediante el desarrollo de tecnologA�as limpias para el tratamiento de residuos peligrosos.

La contribuciA?n de la biotecnologA�a al mantenimiento de la biodiversidad

La biodiversidad hace referencia a la diversidad de la vida y fue definido en el Convenio sobre la Diversidad BiolA?gica de Rio como la variabilidad de organismos vivos de cualquier fuente, incluidos entre otras cosas, los ecosistemas marinos, terrestres, y otros ecosistemas acuA?ticos, asA� como los complejos ecolA?gicos 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 jerA?rquicos fundamentales de la organizaciA?n de la vida.

La biotecnologA�a contribuye a la conservaciA?n de la biodiversidad a travA�s del desarrollo de herramientas para su anA?lisis, para su conservaciA?n y para su recuperaciA?n. En primer lugar, las modernas tA�cnicas de biologA�a molecular permiten detectar la variabilidad y analizar la diversidad de los ecosistemas. En segundo lugar, la biotecnologA�a ha desarrollado tA�cnicas que permiten conservar genomas en bancos u organismos vivos en colecciones de cultivos y bancos de germoplasma. En A?ltimo lugar, se han desarrollado tA�cnicas de clonaciA?n que en el futuro podrA�an permitir la clonaciA?n de especies extintas o en peligro de extinciA?n, permitiendo su recuperaciA?n.

La biotecnologA�a aplicada a la eliminaciA?n 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 tA�cnicas fA�sico-quA�micas o biolA?gicas. En ocasiones, se suelen aplicar ambos tipos de tA�cnicas de manera combinada y coordinada.

Los seres vivos presentan actividades metabA?licas 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 oxA�geno, un proceso denominado biodegradaciA?n aerA?bica, o en ausencia de oxA�geno, dando lugar a una biodegradaciA?n anaerA?bica.

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Cuando las sustancias orgA?nicas se degradan hasta el punto de dar lugar a compuestos de naturaleza inorgA?nica, el proceso se denomina mineralizaciA?n 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 biotransformaciA?n.

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 bioacumulaciA?n.

La actividad del hombre ha generado multitud de compuestos con una estructura quA�mica no presente en la naturaleza. Debido a su estructura quA�mica inusual, algunos de dichos compuestos son difA�cilmente biodegradables y persisten mucho tiempo en el medioambiente. De hecho, muchos de estos compuestos fueron diseA�ados con una estructura quA�mica que presenta una gran estabilidad. Ello hace que las capacidades degradativas de los seres vivos, que se encuentran adaptadas a los compuestos naturales, actA?en mA?s lentamente sobre estos compuestos sintA�ticos.

AdemA?s, los compuestos tA?xicos 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 fA�sico-quA�micas del compuesto como su solubilidad en lA�quidos, su capacidad para absorberse a sustancias sA?lidas o para volatilizarse.

Cuando una sustancia tA?xica presente una elevada biodisponibilidad, su efecto nocivo sobre los seres vivos se verA? reforzado. Sin embargo, una baja biodisponibilidad de los compuestos puede constituir una limitaciA?n importante a la recuperaciA?n de suelos contaminados por ciertos contaminantes ya que ralentiza los procesos de biodegradaciA?n de los mismos.

Por otro lado, determinados compuestos tA?xicos no pueden ser biodegradados. A�ste es el caso de los metales pesados, que constituyen contaminantes de gran importancia en zonas de actividad minera y siderometalA?rgica. De hecho, la contaminaciA?n ambiental por metales pesados supera la suma del resto de tipos de contaminaciA?n quA�mica de ecosistemas acuA?ticos y terrestres. La naturaleza quA�mica de los metales pesados, imposibilita su degradaciA?n o destrucciA?n.

Sin embargo, la biotecnologA�a puede aportar soluciones a A?reas 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 metA?licos en formas quA�micas mA?s inocuas o incluso volatilizar los metales pesados para eliminarlos del suelo.

El empleo de seres vivos para recuperar una zona terrestre o acuA?tica se denomina como biorremediaciA?n. La biorremediaciA?n puede ser aplicada como acciA?n complementaria tras haber aplicado procedimientos mecA?nicos y fA�sico-quA�micos para eliminar la mayor parte de la contaminaciA?n. Los procedimientos de biorremediaciA?n pueden ser aplicados bien in situ, en la zona a tratar, o ex situ, sobre material aislado del entorno.

Cuando la biorremediaciA?n 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 aA�adir organismos con capacidades degradativas especA�ficas. 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 biorremediaciA?n suele emplear microorganismos y especies vegetales para el tratamiento de zonas contaminadas. En el A?ltimo caso, se suele hablar de procedimientos de fitorremediaciA?n que incluye el empleo de plantas para cualquier proceso que ayude a la absorciA?n, secuestro y degradaciA?n de contaminantes. En funciA?n del lugar y la forma de actuaciA?n, existen diferentes estrategias de fitorremediaciA?n:

– FitodegradaciA?n: Consiste en el empleo de plantas para transformar los contaminantes en sustancias inocuas.
– FitoextracciA?n: Consiste en el empleo de plantas que acumulen los contaminantes en su parte aA�rea para ser recolectadas y extraer la contaminaciA?n de medio.
– FitoestabilizaciA?n: Consiste en el empleo de plantas para contener la contaminaciA?n y evitar su dispersiA?n.
– RiozofiltraciA?n: Consiste en el empleo de plantas cuyas raA�ces extraigan contaminantes de ambientes acuosos.

Si bien la fitorremediaciA?n constituye una alternativa barata, fA?cil y respetuosa con el entorno para el tratamiento de suelos contaminados, su principal inconveniente estriba en la lentitud del proceso de acumulaciA?n o eliminaciA?n de los contaminantes por parte de las mismas. AA?n asA� su utilidad puede ser importante en lugares con niveles de contaminaciA?n moderados cuyo uso no requiera de una descontaminaciA?n rA?pida.

La biotecnologA�a orientada al desarrollo de tecnologA�as limpias para el tratamiento de residuos peligrosos

La biotecnologA�a permite el tratamiento de residuos de diferente tipo con el objetivo de eliminar componentes tA?xicos, para su reciclaje o su valorizaciA?n. Los organismos vivos permiten principalmente tratar residuos de origen orgA?nico y se pueden obtener los productos principales de aprovechamiento: el biogA?s y el compost. El biogA?s se produce por fermentaciA?n anaerA?bica de los residuos orgA?nicos y constituye una fuente de energA�a interesante para su combustiA?n. Por otro lado, el compost se obtiene por fermentaciA?n aerA?bica de los residuos orgA?nicos y puede ser aprovechado como fertilizante.

Por ilustrar con un ejemplo real, las plantas de tratamiento de aguas residuales realizan procesos de fermentaciA?n con los lodos obtenidos como residuos en sus procesos de depuraciA?n. De este modo, se consigue reducir el volumen de residuos, estabilizar los mismos, y generar biogA?s aprovechable para la generaciA?n de energA�a elA�ctrica y compost para uso en jardinerA�a.

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 fA?bricas y para la eliminaciA?n de pesticidas, disolventes y residuos industriales de aguas de vertido.

Por A?ltimo, cabe mencionar que los beneficios de la aplicaciA?n de la biotecnologA�a gris no se reducen beneficios de carA?cter meramente medioambiental. De hecho, los organismos pueden permitir extraer contaminantes ambientales del suelo que constituyen compuestos de interA�s industrial. Tal es el caso del empleo de bacterias como Thiobacillus ferrooxidans para la extracciA?n 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 producciA?n del cobre a nivel mundial se genera con esta tecnologA�a. De este modo, se eliminan iones metA?licos de efluentes que constituirA�an una fuente potencial de contaminaciA?n a la vez que se precipita el metal y se facilita su aprovechamiento industrial.

No cabe duda de que la biotecnologA�a gris constituye una herramienta interesante para la lucha por la conservaciA?n del medioambiente y la recuperaciA?n de ambientes contaminados por acciA?n del ser humano. En el contexto actual, en el que existe una creciente preocupaciA?n social por el cuidado del medioambiente y la conservaciA?n de nuestro planeta, la biotecnologA�a 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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