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Es la aplicación de técnicas biotecnológicas para la protección y restauración de la calidad del medio

ambiente

Biotecnología ambiental

Comprender la dinámica de los ecosistemas

• Cadenas tróficas• Función de microorganismos

• Bacterias, Hongos, Virus, Protistas

• Ciclos de los nutrientes• Carbono, Nitrógeno, Fósforo,

Azufre, Agua

Los microorganismos permiten que los nutrientes estén disponibles para los

diferentes seres vivos

contaminación

Importante vincular las interacciones ecológicas microbianas con los ciclos de nutrientes y la contaminación ambiental considerando la alteración global de

biodiversidad y la pérdida de diversidad microbiana.

La biotecnología ambiental tiene múltiples aplicaciones relacionadas con:

• La producción de materiales menos persistentes y dañinos para el ambiente

• La limpieza de productos y procesos contaminantes.

• La conservación y protección del ambiente

• La protección de la salud pública

Biorremediación

• Uso de sistemas biológicos para la reducción de la contaminación en agua, aire y suelo

• Promueve la biodegradación del contaminante o la capacidad de recuperación del ecosistema mediante procesos biológicos

• Utiliza la diversidad genética y versatilidad metabólica de los microorganismos, para transformar contaminantes e integrarlos a los ciclos biogeoquímicos

Biorremediación

Ventajas

• costo más bajo que otros métodos

• se transfiere poca contaminación de un medio a otro.

• tecnología poco invasiva

• suele tener aceptación por parte de la opinión pública

• el ecosistema prácticamente no se altera; al contrario se recupera

Desventajas

• Si no es completa puede generar productos contaminantes iguales o superiores al producto inicial.

• Dificultad para determinar la duración exacta de esta metodología

Sitios donde se pueden aplicar la biorremediación:

• Suelos o sedimentos y lodos

• Aguas superficiales y subterráneas, aguas residuales

• Emisiones industriales, así como productos derivados del tratamiento de aguas o suelos.

• Según la localización de la aplicación, se clasifica en:

• In situ

• Se refiere a la aplicación en el lugar donde está el problema

• Ex situ

• Cuando el procedimiento se realiza fuera del lugar donde está la contaminación

Biorremediación in situ• Opción más adecuada para la

recuperación de suelos• no necesita la preparación y excavación

del material contaminado.

• Primero evaluar el impacto ambiental en la zona.

• Determinar las actividades industriales que se pueden afectar

• Peligro potencial de extensión de la contaminación.

• Costos comparativos con otros tratamientos.

• Dificultad de acceso a la zona contaminada para proveer de oxígeno y nutrientes.

• Velocidad del proceso.

Biorremediación ex situ

• cuando el procedimiento se realiza fuera del lugar donde está la contaminación

• En vía sólida se puede realizar por dos métodos:

• tratamiento en lechos

• tratamiento por compostaje.

Procesos de biorremediación

Técnicas asociadas con la biorremediación

Biodegradación

•Atenuación natural •Bajo costo.•Reduce la concentración de

los contaminantes para disminuir la contaminación.

Estudio previo para determinar la capacidad de atenuación del sitio

• Temperatura, pH, tipo de suelo

• Inventario de microorganismos

• Disponibilidad de nutrientes

• Control para asegurarse que no se producen compuestos tóxicos secundarios.

Bioestimulación

Modifica las condiciones para facilitar la proliferación y actividad de los microorganismos nativos, por medio de la adición de nutrientes, aceptores de electrones, surfactantes, o bien, oxígeno.

Factores a considerar• Tipo de suelo • pH• Humedad • Temperatura• Nutrientes presentes• Tipo de contaminantes

Se ha comprobado, por ejemplo, que la aplicación de fertilizantes favorece la degradación de compuestos de petróleo en el suelo.

Bioaumentación

Se incorporan microorganismos en el medio, para aumentar la degradación de los contaminantes cuando los microorganismos presentes no son suficientes en número o en su capacidad para degradar los compuestos tóxicos

• Más exitoso en pequeña escala: Biopilas

Recomendaciones:

• Preferible con especies autóctonas

• Seleccionar a los organismos más específicos

• Mantener un control estricto de las poblaciones de microorganismos introducidos

Bioventeo o inyección de aire

• Consiste en la ventilación forzada del suelo mediante la inyección a presión de oxígeno (aire)

• Cuando se incrementa la oxigenación del suelo se estimula la actividad bacteriana.

Biolabranza

• Comprende el uso del arado en el sitio contaminado, complementada con la adición de nutrientes y otros compuestos químicos que mejoren las características

• Exitosa para el tratamiento de contaminación con hidrocarburos y algunos plaguicidas

• El cuidado principal al aplicarla se debe centrar en el monitoreo de los mantos acuíferos y los efectos que pueda causar en las diferentes redes alimentarias que altere.

Fitorremediación

uso de plantas en procesos de biorremediación

Las tecnologías de fitorremediación se pueden utilizar como:

Medio de contención • rizofiltración• fitoestabilización• fitoinmovilización

Medio de eliminación

• fitodegradación• fitoextracción• fitovolatilización

Arabidopsis

thaliana

hiperacumulacobre y zinc.

El girasol absorbe grandes cantidades de uranio

Amaranthus

retroflexus

absorbe cesio-radiactivo

Pteris vittata

absorbe arsénico, lo concentra hasta 200 veces

Plantas para descontaminar el aire de interiores

Para un período de 8 horas de exposición hay apreciable efectividad del

Hule (60.8% ben; 30.4% TCE),

Mala Madre (29.4% ben; 47.6% TCE

Pelargonium domesticum eliminó 95% de benceno

Kalanchoe blossfeldiana (eliminó 85%)

Biofiltración

Contaminantes eliminados con biofiltros

• BTX (benceno, tolueno, xileno)

• Formaldehídos, Terpenos

• Gases organosulfurados,

• Metanol

• Utiliza la biofiltración para la eliminación de los contaminantes aéreos

• Se denomina biofiltroa los microorganismos que se usan para filtrar y metabolizar los contaminantes volátiles tanto orgánicos como inorgánicos.

Biosorción

• conlleva la captura de metales por biomasa viva o muerta

• Implica mecanismos físicos y químicos como la adsorción

• Se aplica como una técnica de filtración y resulta muy útil:

• bacterias y cianobacterias

• hongos, algas y plantas

• Importante para aprovechar la biomasa que se encuentre en grandes cantidades en el medio:

• lodos activados

• Residuos de industria alimentaria

Saccharomyces cerevisiae

Chlorella vulgaris

Uso de enzimas

• En muchos casos, resulta más conveniente la aplicación de enzimas comerciales que contribuyan con las diferentes técnicas de biorremediación

• Muchas de ellas han sido obtenidas de grupos de bacterias y hongos de eficacia comprobada

• O también a partir de procesos de ingeniería genética, donde se han mejorado

• Su uso se prefiere en situaciones donde los compuestos son excesivamente peligrosos y tóxicos y se dificulta la obtención de microorganismos que puedan soportar estas condiciones

• lipasas (enzimas que convierten las grasas en compuestos más simples),

• hidrolasas (que rompen enlaces químicos con participación del agua)

• peroxidasas (catalizan reacciones de óxido reducción)

Algunos organismos aplicados en procesos de biorremediación

Degradadores de Cianuro

Pseudomonas aeruginosa

P. putida

P. fluorescens

Bacillus pumilus

Degradadores de plástico

Pestalotiopsis microspora

Descontaminar aguas con sustancias radiactivas

Geobacter sulfurreducens

Degradar fenoles, plaguicidas, colorantes entre otros

Phanerochaete chrysosporium,P. sordia

Pleurotus ostreatus

Chrysosporium lignosum

Biosensores

http://www.residuosprofesional.com/cientificos-argentinos-desarrollan-un-biosensor-que-detecta-metales-toxicos-en-el-agua-en-tiempo-real/mercurio, plomo y cadmio en el agua

Control biológico

Es una estrategia de manejo de

• enfermedades

• plagas y

• plantas espontáneas o

arvenses

que usa organismos vivos como

medio de supresión o control

de las poblaciones de seres

vivos consideradas perjudiciales

para la agricultura y otras

actividades humanas

Se basa en la ecología misma de las poblaciones y comunidades que componen los diferentes ecosistemas o agro-ecosistemas que varían según:

• tipo de agricultura realizada,

• ambiente que rodea a la finca,

• cultivos que lo componen,

• entradas y salidas de energía e insumos y

• prácticas realizadas por parte de los productores

Problemas fitosanitarios asociados a los agro-ecosistemas

Estrategias básicas de Control biológico

Control biológico

Insectos depredadores

Insectos parasitoides

Bio entomopató

genos

Bio antagonistas

Bio herbicidas

Bio

nematicidas

Enlacess.a. Biorremediación de suelos, agua y aire (sf)

http://es.slideshare.net/nataliaosinaga/biorremediacion-de-suelos-agua-y-aire

Coria, L.; Toro, A. Biosensores para la detección de mercurio en suelos contaminados.

http://es.slideshare.net/nanito_kmk3/biosensores-para-la-deteccion-de-hg-en-suelos-contaminados

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