Con el objetivo de proteger mejor el medio ambiente, es necesario elaborar
urgentemente nuevos enfoques de industrialización sostenible. La biotecnología
ofrece la posibilidad de reducir el consumo de materias primas y de energía,
así como una reducción de la contaminación y residuos reciclables y biodegradables
para un nivel dado de producción industrial. La biotecnología es una potente
tecnología que permite el desarrollo de productos y procesos industriales limpios,
como la biocatálisis. Se han demostrado sus ventajas en industrias tradicionales
como la textil, la del cuero y la del papel. También se han demostrado las posibilidades
de las técnicas de biorremediación para limpiar el aire, el suelo y el agua
contaminados: durante unos años se han utilizado bacterias para descontaminar
los derrames de petróleo o purificar las aguas residuales. En el sector energético,
se quieren sustituir las tecnologías contaminantes que utilizan grandes cantidades
de energía por procesos actualmente en desarrollo, como la biodesulfatación
y el uso de biodiesel o bioetanol; este potencial positivo todavía no está suficientemente
explotado. Los estudios de la OCDE sugieren que muchas fábricas podrían reducir
el impacto medioambiental y mejorar su rentabilidad si adoptaran procesos basados
en la biotecnología. Por otro lado, también deben tenerse en cuenta los potenciales
riesgos a largo plazo para el medio ambiente, particularmente para la biodiversidad,
que entrañan algunas aplicaciones de la biotecnología.
Así se puede definir la biotecnología medioambiental como el uso de microorganismos
vivos para el tratamiento y el control de la contaminación. El metabolismo microbiano
permite a los microorganismos transformar compuestos orgánicos o inorgánicos
para obtener la energía celular. Estos compuestos sufren por lo tanto, una biotransformación
y pueden ser biodegradados a compuestos más simples. La biodegradación puede
ser aprovechada por el hombre para obtener diferentes compuestos o productos
de utilidad. Como los compuestos simples resultantes de la biodegradación muchas
veces son inocuos o menos tóxicos que los compuestos que se metabolizan, se
puede emplear estas actividades microbianas en la biorremediación. Históricamente,
el compostaje fue una primitiva forma de biorremediación, donde los residuos
derivados de la recolección domiciliaria (restos orgánicos, inorgánicos, residuos
industriales, etc.) eran incluidos en contenedores para ser biodegradados por
microorganismos.
Existen varias clases de Biorremediación:
- Biorremediación enzimática: las enzimas son estructuras biológicas que
aceleran cambios químicos, induciendo reacciones de transformación química
con un gasto energético mínimo y con una elevada velocidad de reacción. Las
enzimas son producidas por células como resultado de los procesos que acompañan
a la traducción de la información genética. Mediante el uso de técnicas de
biología molecular, se puede inducir la producción de enzimas en sistemas
bacterianos con características genéticas que permiten una expresión del gen
enzimático en forma constante. Con esto se logra obtener un sistema productor
de enzima a gran escala, proceso éste biotecnológico. En la protección medioambiental,
muchas empresas ofrecen tanto enzimas que degradan sustancias de importancia
ambiental como sistemas bacterianos inmovilizados en determinados soportes
(biofiltros).
- Biorremediación microbiana: la utilización de microorganismos que degradan
o transforman diferentes compuestos nocivos en otros de menor impacto ambiental
ha experimentado un gran desarrollo en años recientes. Actualmente, tanto
la microbiología ambiental como la genética bacteriana contribuyen al diseño
de sistemas microbianos con capacidades metabólicas mejoradas y aumentadas.
- Fitorremediación: plantas que poseen metabolismos capaces de eliminar xenobióticos.
Específicamente, se ha comenzado ha investigar plantas y especies arbóreas
específicamente capacitados para retener metales pesados. Esta novedosa tecnología
tiene muchas ventajas con respecto a los métodos convencionales de tratamientos
de lugares contaminados: es una tecnología económica, posee un impacto regenerativo
en los lugares donde se aplica y capacidad extractiva se mantiene debido al
crecimiento vegetal.
- Biolixiviación: metodología de solubilización de metales a partir
de matrices complejas utilizando la acción directa o indirecta de microorganismos.
En el caso de los minerales sulfurados de metales de transición, los microorganismos
más frecuentemente usados son bacterias quiomioautotrófas y mesófilas. El
uso de estas especies de bacterias en aplicaciones industriales está asociado
directamente a su carácter acidófilo y a los escasos requerimientos de nutrientes
e infraestructura necesarios (debido a que no requieren fuentes orgánicas
de energía ni mantenimiento de temperaturas elevadas) lo que permite que el
proceso sea económicamente factible para la recuperación de diferentes metales
a partir de minerales.
- Biofiltración: los biofiltros remueven y destruyen hidrocarburos aromáticos
y alifáticos responsables de los olores de los gases procedentes de descarga
de las corrientes del proceso, tanques de venteo, válvulas de seguridad, extracción
en suelo con vapor, tratamiento de aguas residuales, etc. Los biofiltros pueden
ser un sustituto para los oxidantes catalíticos y térmicos, así como las unidades
de carbón activado. Los costos de biofiltración son significativamente menores
que los de otras tecnologías de control de contaminación del aire. Los filtros
son reactores biológicos de capa fija que actúan como oxidantes catalíticos
a bajas temperaturas. Como el aire está cargado con contaminantes, fluye lentamente
a través de los poros del medio biofiltrante, en donde los microbios residentes
consumen los contaminantes y los oxidan generando CO2 y agua. Los
catalizadores son enzimas e hierro coloidal, aluminio, titanio y óxido de
manganeso, alumininosilicato y cal superficial. Estos catalizadores son tan
efectivos que no se requiere combustible o compuestos químicos. No se generan
contaminantes secundarios o residuos.
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