Biotecnología Ambiental Y Aplicación De Herramientas Y Métodos Biotecnológicos

Se entiende como biotecnología ambiental a la aplicación de herramientas y métodos biotecnológicos empleados para la resolución de los problemas ambientales, donde también se incluyen aquellas biotecnologías que utilizan la naturaleza (biotecnología vegetal, marina, agropecuaria, acuicultura, etc.). Como primera definición, la biotecnología ambiental puede considerarse la unión de dos grandes disciplinas, la biotecnología, con sus procesos y herramientas (ingeniería genética, genómica, metabolómica, proteómica, enzimas, uso de microorganismos, etc.) y de la ecología (estudio de los ecosistemas y sus relaciones con los seres vivos). La combinación de estas disciplinas (y sus ramas) son de gran importancia en el futuro ya que como sabemos, desgraciadamente, los problemas medioambientales se encuentran en aumento junto a la población humana y su relación poco sostenible con el planeta.

El interés por la Biotecnología Ambiental y su impacto sobre la actividad económica se encuentra en una marcha creciente dado el continuo incremento de la contaminación ambiental y el incremento en las normativas ambientales, que convierten procesos productivos contaminantes, antes permitidos, en procesos económicamente prohibitivos (por ejemplo el manejo de residuos en el ámbito hotelero). Sin embargo, a pesar de haber normativas que prohíben dichos actos contaminantes, el empleo de la biotecnología ambiental sigue viéndose opacada por el escaso o nulo interés de la población a la información y cuidado del medio ambiente.

La mayor parte de la biotecnología ambiental se basa en la gestión de los residuos y de la contaminación, evitándola o reduciéndola, así como el empleo de técnicas para recuperar y cuidar los hábitats contaminados. Para esto es importante que los biotecnólogos ambientales trabajen simultáneamente con un amplio rango de organismos, desde virus hasta organismos superiores como plantas o animales. Como se mencionó anteriormente, la biotecnología ambiental debe trabajar mano a mano con la ecología, además de los procesos biológicos de cada organismo (metabolismo) y abordando los procesos que regulan la abundancia de estos organismos en el medio ambiente (autoecología). Otros aspectos de aplicación en la biotecnología ambiental son las interacciones inter e intraespecíficas, los procesos que favorecen la biodiversidad de una comunidad o la estabilidad de la misma frente a las perturbaciones, los principios que regulan los ciclos de materia y energía.

En los últimos años la biotecnología ambiental ha adquirido un papel importante entre las diferentes actividades de la biotecnología debido a los principales retos del siglo XXI: el agua y la energía. Actualmente, disponer de agua adecuada para los diferentes usos y demandas de las actividades humanas, presenta socialmente, un compromiso de calidad, que a menudo implica distintos tratamientos para eliminar o mitigar riesgos sanitarios (Sistemas de Gestión de Calidad) y mejorar las características del agua. Esta manipulación y consumo tiene que realizarse de manera continua y sostenible. Eso nos compromete asegurar el retorno del agua usada a la naturaleza manteniendo la misma calidad para garantizar un impacto limitado o controlado en los ecosistemas naturales (por ejemplo AGUAKAN).

La necesidad de energía para las distintas actividades humanas, tanto las domésticas como las industriales, agrícolas y ganaderas, etc., el incremento de la población mundial y una mejor calidad de vida para esta población en crecimiento, han hecho que en las últimas décadas la utilización de fuentes energéticas fósiles se estén acelerando (más plástico, más gasolina) y, debido a su disponibilidad limitada y el planteamiento de sostenibilidad, nos vemos obligados a buscar la disponibilidad de fuentes energéticas renovables y que resulten verdaderamente alternativas. La biotecnología ambiental puede contribuir en gran parte al desarrollo estos procesos, que nos permitan disponer de fuentes energéticas renovables. Estas energías renovables pueden aligerar la crisis energética global, fomentando la producción de energía a partir de recursos renovables con bajas emisiones de dióxido de carbono (CO2), el cual tiene graves repercusiones en nuestro planeta (como el calor en Yucatán).

Las áreas de aplicación de la biotecnología ambiental se relacionan con la gestión del medio ambiente y/o con el aprovechamiento de los recursos naturales. Estas acciones se realizan en los ecosistemas (sistemas biológicos) con un objetivo final de prevenir, mitigar o eliminar la presencia de compuestos contaminantes en el medio ambiente (Blanch, 2007).

Actividades de interés actual en la biotecnología ambiental

Se diferencian cinco grandes ámbitos de aplicación de la biotecnología ambiental, en la que probablemente veremos las contribuciones más destacables durante los próximos años:

1. El cambio climático. El control de las emisiones de CO2 por el suelo así como la posibilidad de secuestrar cantidades importantes de carbono mediante cambios significativos en las prácticas agrícolas rutinarias, pueden convertirse en una de las contribuciones de la biotecnología ambiental (Rosenberg e Izaurralde, 2001). Otro aspecto relacionado con este ámbito es el control o la prevención de las emisiones de metano procedente de residuos, de prácticas agrícolas y de sistemas naturales. Aunque están en fase de estudio, existen algunas metodologías para intentar eliminar metano atmosférico a través de bacterias metanotróficas del suelo (Boecks et al., 1997; Mohanty et al., 2006).
2. Energías alternativas. Hay que indicar que hasta ahora las posibles contribuciones por parte de microorganismos son limitadas. Muchas de las propuestas se han quedado a escala experimental de laboratorio o como mucho en ensayos de planta piloto. No obstante, no podemos despreciar algunas aportaciones potenciales, como por ejemplo la síntesis de hidrógeno por parte de nuevas cepas de arqueobacterias o la producción de la llamada bioelectricidad mediante los generadores microbianos de energía dentro de una escala muy modesta (microbial fuel cells). Otras potenciales fuentes energéticas alternativas están considerando la utilización del metabolismo microbiano para producir gas natural (metano), etanol o hidrógeno. Estas unidades están basadas en generar electricidad directamente a partir de la oxidación de compuestos orgánicos por el metabolismo bacteriano (Lovley, 2006; Du et al., 2007). También habrá que valorar en un futuro los progresos de técnicas que se consigan con el fin de aumentar el rendimiento energético a gran escala de las diferentes fuentes de bioenergía, principalmente la síntesis de metano, etanol e hidrógeno.
3. Procesos de reciclaje. El reciclaje efectivo de muchos elementos y compuestos en los ecosistemas nos determina la sostenibilidad medioambiental de determinadas actividades humanas. La comprensión de la estructura y de las funciones de los microorganismos nos puede proporcionar herramientas para la descontaminación de suelos y sedimentos, la eliminación de contaminantes en el aire y la degradación de compuestos recalcitrantes procedentes de diferentes actividades humanas. Podemos destacar en este ámbito la biodegradación microbiana de compuestos aromáticos derivados de las actividades industriales que resulta esencial para mantener el ciclo del carbono en el planeta (Díaz et al., 2001).
4. Los recursos hídricos. La calidad en el suministro de agua potable, el saneamiento de las aguas y su potencial regeneración se están convirtiendo en un reto primordial para poder garantizar este recurso con la calidad adecuada que requieren las distintas actividades humanas en muchas zonas del planeta con recursos hídricos limitados o muy variables (Jofre, 2007). Resulta cada vez más importante la identificación de las contaminaciones de las aguas en su origen. Las aportaciones de materia orgánica se encuentran entre las contaminaciones más importantes que reciben las aguas y, dentro de esta aportación, tiene una proporción muy importante la contaminación fecal, que llega proveniente principalmente de las aguas residuales urbanas, los lixiviados y las escorrentías de actividades ganaderas, de efluentes de mataderos y de plantas de procesamiento y manufactura de alimentos de origen animal. En los últimos años se están haciendo esfuerzos importantes en el desarrollo de metodologías por detectar el origen de la contaminación fecal en las aguas superficiales y poder detectar, contener y eliminar este tipo de contaminación fecal estrechamente ligado a las enfermedades de transmisión hídrica (Blanch et al., 2006). También ha habido más interés por la detección de contaminantes y patógenos en el agua con el fin de determinar los riesgos sanitarios y tomar medidas para su control y/o eliminación.
5. Salud y medio ambiente. El uso excesivo de antibióticos ha dado como resultado la selección de resistencias a algunos de ellos por parte de algunas poblaciones bacterianas en el trato intestinal de los animales que se utilizan en la cadena alimenticia humana. Eso ha contribuido a la aparición de cepas de patógenos resistentes a los antibióticos en la medicina humana. En consecuencia, el conocimiento y la gestión de las poblaciones bacterianas intestinales –tanto de los humanos como de los animales relacionados con la cadena alimenticia– y de otras poblaciones microbianas extraintestinales, ya sean simbiontes o comensales, que están directamente o indirectamente relacionadas con el estado sanitario, están adquiriendo un papel esencial. Los recientes conocimientos en este ámbito permiten establecer nuevos procesos activos y alternativos de prevención y control de los agentes causantes de enfermedades (Waters y Bassler, 2005). Hace falta añadir que el incremento de la movilidad de las personas por todo el planeta, acompañado por una economía globalizada que permite una movilidad más fácil y más recursos materiales y consecuentemente más microorganismos, ha facilitado la extensión de determinadas enfermedades infecciosas que estaban limitadas territorialmente y, al mismo tiempo, también ha contribuido a la aparición de los llamados patógenos emergentes. Nos hacen falta nuevas técnicas de control de los agentes infecciosos no sólo en el entorno clínico o sanitario sino también en el medio ambiente.

Conclusiones

En los últimos años la biotecnología ambiental nos ha facilitado nuevas herramientas para la gestión sostenible de los recursos naturales y del medio ambiente, que al mismo tiempo generan una mejora global de la calidad de vida para todos los seres vivos. Es importante el uso de los conocimientos provenientes de diferentes campos científicos y la iniciativa por parte de los futuros biotecnólogos, lo que en conjunto nos permite desarrollar nuevas aplicaciones biotecnológicas en el control de los contaminantes, la regulación del ciclo de los elementos, la gestión de los recursos hídricos y energéticos y la mejora climática. Es necesario saber el origen de los cambios en nuestro planeta y como remediar los daños causados.

Referencias Bibliográficas

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