Bacterias Que Comen Metales:Microorganimos Combaten La Lluvia Ácida
Bacterias Que Comen Metales: Microorganismos Combaten La Lluvia Ácida
Las primeras células que aparecieron sobre la tierra fueron, seguramente, muy parecidas a las que hoy constituyen un grupo de microorganismos unicelulares que incluyen las bacterias y las cianobacterias.
Éstas células, denominadas procariotas, carecen de núcleo celular, es decir que el material genético se encuentra libre en el citoplasma, no están compartimentadas (en el citoplasma no hay organelas, salvo en los ribosomas).
Son organismos muy pequeños, sencillos, pertenecientes a tiempos muy remotos; por esto en ellas no se desarrollan ni la mitosis (división celular indirecta), ni la meiosis (Tipo especial de división celular).
Las bacterias pueden vivir en cualquier lugar de la tierra, desde lugares cálidos a fríos.
También pueden encontrarse libres en la tierra o en el agua, a veces en el aire o habitar dentro de un ser vivo; nutriéndose en cualquiera de los casos de forma muy variadas.
Bacterias que 'comen" Metales
La industria metalúrgica, y en particular la de las técnicas de galvanizado, elimina al ambiente residuos, entre los que se encuentran los metales pesados como el níquel y el cadmio.
Estos metales constituyen la fuente de contaminación más importante de toda la biosfera, en especial de las aguas: su impacto ambiental es superior al que provocan los compuestos clorados y los residuos radiactivos juntos.
Los metales pesados se encuentran diseminados en bajas concentraciones por todas partes, y su eliminación por métodos físicos o químicos resulta muy dificultosa.
Por otro lado, en el sorprendente mundo bacteriano existen bacterias capaces de "comer" petróleo, azufre, metano, y una gran variedad de sustancias químicas, entre ellas el hierro (en realidad, lo que hacen es incorporar y metabolizar estas sustancias).
Esta propiedad de algunas bacterias puede utilizarse para limpiar el ambiente, en especial las aguas contaminadas, pero en el caso de los metales pesados, hasta hace poco tiempo no podía ser aprovechada, ya que el níquel y el cadmio son residuos totalmente indigeribles e indestructibles.
La única solución era filtrarlos para su condensación y posterior almacenamiento en un lugar seguro.
En 1996, un grupo de investigadores españoles, encabezados por el doctor Víctor De Lorenzo, logró crear mediante técnicas de ingeniería genética una bacteria útil para afrontar este problema y, de paso, inventó una tecnología que podría servir también para "cosechar" metales preciosos.
La idea inicial en la que se inspira el trabajo de estos investigadores es que cualquier bacteria es capaz de retener metales, debido a que tienen muchas cargas eléctricas negativas en el exterior de su envoltura; esta habilidad natural no es suficiente, pero se puede incrementar por ingeniería genética.
El experimento consiste en introducir en el material genético de las bacterias Escherichia coli un grupo de genes para que las bacterias produzcan una pequeña molécula de la membrana.
Esta molécula, llamada polihistidina, tiene mucha avidez por "enganchar" metales pesados.
Al tener esta molécula en su membrana, las bacterias son capaces de retener diez veces más cantidad de átomos del metal que lo esperado.
El inconveniente de la técnica es que las bacterias modificadas crecen con facilidad en el ámbito del laboratorio, pero difícilmente lo hacen en el medio natural.
La idea para sortear este problema es recolectar bacterias del medio natural, modificarlas genéticamente y volverlas al medio para que limpien el agua contaminada.
BACTERIAS QUE COMBATEN LA LLUVIA ÁCIDA
La lluvia acida se debe principalmente a la formación de óxidos de carbono, nitrógeno y azufre que, en contacto con el agua, se convierten en ácidos que contaminan la atmósfera.
Provoca numerosos efectos perjudiciales; eleva la acidez de las aguas de los ríos y lagos afectando la flora y la fauna vinculadas a ellos; acidifica y desmineraliza los suelos, disuelve metales que contaminan las aguas, deteriora bosques y cultivos y también afecta materiales de construcción, etcétera.
Los óxidos de azufre provienen de diferentes fuentes de emisión: de las erupciones volcánicas, de los incendios de bosques y, sobre todo, de los procesos industriales metalúrgicos y de la combustión de combustibles fósiles.
La concentración natural en la atmósfera de óxidos de azufre -cuya fórmula es SO (donde x puede ser 2 o 3)- es muy baja: varía entre 0,001 a 0,01 ppm (partes por millón).
Según la OMS (Organización Mundial de la Salud), es tolerable una concentración inferior a 0,03 ppm de promedio anual o 0,14 ppm de promedio diario (que corresponde a una concentración aproximada de 365 mg de óxido por metro cúbico de aire).
Lamentablemente, hoy en día, en la mayoría de los centros urbanos con alta densidad de población se superan estos márgenes, con el consiguiente riesgo para la salud humana.
El dióxido de azufre es soluble en las partes húmedas del sistema respiratorio.
Se absorbe en las vías respiratorias superiores y provoca su irritación y -si se encuentra en altas concentraciones- produce edemas pulmonares.
Estos efectos semas notorios en ancianos, niños y personas con afecciones cardiovasculares y respiratorias.
Estudios científicos realizados por organismos internacionales han comprobado que una exposición prolongada a este gas puede incrementar la mortalidad por enfermedades respiratorias agudas.
Además, ambos gases afectan a los asmáticos y/o personas que padecen de bronquitis crónica.
Durante los procesos metalúrgicos (mediante los cuales se preparan metales a partir de minerales, en general en forma de sulfuros) en la etapa de tostadón, se obtiene un óxido del metal que luego se reduce con carbono y dióxido de azufre gaseoso (SO.).
Este gas, en contacto con el oxígeno, se transforma en trióxido de azufre, S03 (g), que luego se combina con el agua para dar ácido sulfúrico (H2S04), proceso que se representa mediante las siguientes ecuaciones:
2 S02 + 02 --------► 2 S03
S03 + H20 --------► H2S04
El ácido sulfúrico es uno de los componentes de la lluvia acida, de allí que resulta imprescindible tratar de impedir la emisión de dióxido de azufre a la atmósfera.
Se ha propuesto como solución a este problema utilizar las técnicas hidrometalúrgicas -recuperación de los metales de soluciones acuosas- pero presentan el inconveniente de que también producen cierta contaminación ambiental.
En la combustión de combustibles fósiles, se oxidan compuestos inorgánicos y orgánicos de azufre, liberando también dióxido de azufre.
Las naftas presentan una cantidad variable de azufre, que luego de la combustión se convertirá en óxidos y más tarde precipitará como ácido sulfúrico en la lluvia acida.
Además, el azufre se deposita sobre los metales, que actúan como catalizadores de escape de los vehículos que funcionan con nafta (platino, iridio, rodio), impidiendo la acción descontaminante de los mismos.
Esta contaminación podría evitarse eliminando los compuestos de azufre antes de realizar la combustión, pero resulta muy costoso.
La biotecnología aporta para estos casos una efectiva solución, algo lenta, sí, pero menos contaminante y más económica.
Las bacterias del género Thiobacillus, en particular las especies Thiobacillus ferrooxidans y Thiobacillus thiooxidans, son capaces de catalizar la oxidación de los compuestos reducidos de azufre a la forma sulfato
(so42-).
Estos microorganismos se encuentran, precisamente, en las minas de carbón que contienen sustancias azufradas y en las regiones mineras con alta presencia de azufre.
Para la recuperación de metales a partir de los sulfuras propios, si los sulfates de los metales son insolubles es posible reemplazar el proceso metalúrgico por la denominada biolixiviación, mediante la cual se produce azufre elementa! y se logra la disolución del metal como ion positivo, por un mecanismo denominado directo.
Las bacterias favorecen la oxidación del azufre hasta sulfato.
Cuando el mineral contiene hierro, se usa el Thiobacillus ferrooxidans que, como su nombre lo indica, cataliza la oxidación del catión ferroso (Fe2+) a catión férrico (Fe3+).
El Fe3+ formado oxida el sulfuro metálico, se libera el azufre y se forma otra vez el Fe2+; el mecanismo es indirecto ya que el microorganismo no actúa sobre el sulfuro.
El proceso resulta cíclico, porque el Fe2+ puede ser reutiliza-do por la bacteria para ser oxidado.
En los combustibles fósiles, el compuesto sulfurado más abundante es la pirita (FeS2).
En estos casos, ambos Thiobacillus oxidan el azufre y el hierro e impiden la formación de dióxido de azufre.
También intervienen en la oxidación del azufre hasta sulfato en los compuestos orgánicos sulfurados (como el tiofeno).
En estos procesos, las bacterias se ponen en contacto con el carbón antes de la combustión del mismo, evitando así la lluvia acida.
Fuente Consultadas:
Sitios de Internet:
http://www.bp.com/saw/spanish/resource/acidunk
http://www.doc.mmu.ac.uk/aric/index
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Enlace Externo:• Investigadores descubren una rara bacteria que comen metales
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