Biorremediación aeróbica y anaeróbica

Biorremediación y metabolismo

La limpieza de contaminantes ambientales es un problema importante al que se enfrenta la humanidad. La logística y el costo de la limpieza pueden ser abrumadores. Afortunadamente, tenemos algunos ayudantes naturales ahí fuera. La biorremediación es el metabolismo o inmovilización de contaminantes ambientales por organismos biológicos. Cuando los organismos usan un compuesto químico para el metabolismo , lo descomponen para obtener energía o modifican el químico para poder usarlo para el crecimiento o el mantenimiento celular. Durante la biorremediación, organismos como bacterias y hongos pueden producir moléculas de proteínas que catalizan reacciones químicas, llamadas enzimas , que descomponen los contaminantes ambientales.

Aeróbico versus anaeróbico

Incluso los organismos diminutos como las bacterias y los hongos pueden respirar. Cuando los organismos descomponen los contaminantes ambientales para obtener energía, el proceso generalmente está relacionado con la respiración (la respiración) del oxígeno o de alguna otra molécula inorgánica. Cuando un organismo requiere oxígeno para descomponer un contaminante ambiental, lo llamamos biorremediación aeróbica . Y, cuando un organismo que realiza la biorremediación puede respirar alguna otra molécula además del oxígeno, lo llamamos biorremediación anaeróbica . La parte significa sin o ausente, y la parte aeróbica se refiere al oxígeno. Entonces, lo aeróbico usa oxígeno y lo anaeróbico no.

Cuando un organismo que realiza una biorremediación aeróbica tiene oxígeno y un contaminante disponible, es amor a primera vista. El organismo tiene energía para el crecimiento y la reproducción y estamos felices porque eso significa que el contaminante se descompone y elimina del medio ambiente.

Ilustración de la diferencia entre biorremediación aeróbica y anaeróbica

Cuando un organismo que realiza la biorremediación anaeróbica tiene un contaminante y alguna otra molécula (¡no oxígeno!) Para respirar, está amando la vida. Hay energía disponible para que el organismo crezca y se reproduzca y el contaminante sirve como fuente de alimento. El truco en la biorremediación anaeróbica es que los organismos normalmente no pueden llevar a cabo la biorremediación si hay oxígeno presente. En muchos casos, el oxígeno interfiere con la producción o actividad de las enzimas necesarias para la biorremediación anaeróbica.

Condiciones ambientales

Ahora que tenemos una idea de cómo funciona la biorremediación aeróbica y anaeróbica, pensemos en lo que está sucediendo en el medio ambiente. Las condiciones ambientales cambian constantemente. Hay muchos organismos viviendo por ahí que podrían ayudarnos en la biorremediación, dependiendo del tipo de enzimas que produzcan y de las condiciones ambientales.

Podemos imaginar un ambiente de suelo contaminado (Ambiente 1) que tiene oxígeno presente. Entre los muchos organismos que viven en el suelo, hay dos, el rosa y el verde, que tienen la capacidad de descomponer el contaminante. El truco es que el organismo rosado puede descomponer el contaminante usando oxígeno y el verde descompone el contaminante sin usar oxígeno (y no puede hacerlo si hay oxígeno). Entonces, en este caso el organismo rosado realizará la biorremediación aeróbica y será el responsable de ayudarnos a deshacernos del contaminante.

Entornos de ejemplo para biorremediación aeróbica y anaeróbica

Ahora, imaginemos otro ambiente de suelo (Ambiente 2) donde el mismo contaminante está presente, pero ahora no hay oxígeno en el suelo. En este caso, el organismo rosado no tendrá oxígeno para apoyar la biorremediación aeróbica, por lo que no contribuirá a eliminar el contaminante. Pero ahora, si hay otra molécula disponible para que el organismo verde respire, puede intervenir y descomponer el contaminante (biorremediación anaeróbica). En ambos entornos terminamos con el mismo resultado; el contaminante se descompone. Sin embargo, ese proceso ocurre de maneras muy diferentes y por diferentes organismos dependiendo de las condiciones ambientales.

Intervenciones humanas para apoyar la biorremediación

En nuestros escenarios ambientales muy simples, teníamos dos organismos ficticios que actuaban en la biorremediación aeróbica y anaeróbica. Pero, en el mundo real, las cosas no siempre son tan simples. En algunos casos, hay organismos presentes que pueden realizar la biorremediación aeróbica, pero el medio ambiente no lo apoya porque no hay oxígeno disponible. Esto puede suceder en el suelo cuando está anegado y el oxígeno no puede difundirse. En este caso, podemos intervenir y ayudar aireando (agregando oxígeno) el suelo. Esto puede ser tan simple como mezclar el suelo labrando o perforando agujeros en el suelo para permitir que el oxígeno penetre más profundamente.

En algunos casos, la mejor opción es la biorremediación anaeróbica, pero no funcionará porque hay demasiado oxígeno alrededor. A veces podemos ayudar instalando biorreactores , grandes contenedores donde se pueden mezclar tierra y agua contaminadas en condiciones controladas. En un biorreactor podemos controlar la cantidad de oxígeno y nutrientes presentes para apoyar la biorremediación. En el medio ambiente, podemos ayudar a la biorremediación anaeróbica al no airear el suelo (sin labrar, sin agujeros, sin mezclar).

Resumen de la lección

La biorremediación es el uso de organismos biológicos para descomponer los contaminantes ambientales. Los organismos utilizan los contaminantes como parte de su metabolismo y producen enzimas capaces de romper o cambiar la estructura de los contaminantes. Los organismos que utilizan contaminantes ambientales para obtener energía mientras respiran oxígeno llevan a cabo una biorremediación aeróbica . Organismos que realizan biorremediación anaeróbicaRespire alguna otra molécula además del oxígeno mientras descompone el contaminante para obtener energía. Las condiciones ambientales determinan si se favorece la biorremediación aeróbica o anaeróbica. Podemos ayudar a apoyar la biorremediación aeróbica aireando los suelos para garantizar que haya oxígeno disponible. Podemos ayudar a respaldar la biorremediación anaeróbica al no airear los suelos o al instalar biorreactores para controlar la cantidad de oxígeno presente.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador