Biotecnología Ambiental Y Desarrollo De Actividades Humanas
En el último siglo el desarrollo de múltiples actividades humanas (en la industria, el transporte y producción), el aumento del nivel de vida y la mayor demanda de suministros han aumentado la contaminación del aire (gases de efecto invernadero), agua (con contaminantes químicos, como derrames de petróleo, y biológicos), suelo (sobreexplotación de minas y uso de pesticidas), uso de productos desechables o no biodegradables, y la falta de instalaciones adecuadas para los desechos. Muchos de estos problemas pudieron ser ignorados por mucho tiempo, pero al comenzar a afectar el desarrollo humano, actividades económicas y ecosistemas importantes para el planeta se comenzó a buscar una solución a estas problemáticas. De esta forma se comenzó a gestar la biotecnología ambiental como una disciplina que pudiera dar respuesta a la actual contingencia, y que diferencia de los métodos convencionales no agrandara más el problema. En los últimos años se le ha estado dando un mayor enfoque al estudio de las áreas en las que la biotecnología ambiental pudiera generar oportunidades para atender problemas ambientales o implementar métodos alternativos a los que ya existen. Por los tanto será útil abordar las principales aplicaciones de esta rama biotecnología así como sus alcances y limitaciones.
Según Wang, L. (2010) la biotecnología ambiental es un sistema de conocimiento científico y de ingeniería relacionado con el uso de microorganismos y sus productos en la prevención de la contaminación ambiental mediante el tratamiento biológico de desechos sólidos, líquidos y gaseosos, la biorremediación de ambientes contaminados y la biomonitorización de procesos ambientales y de tratamiento. Esto ofrece un nuevo panorama en el tratamiento de residuos, uso de nuevos materiales y desarrollo de procesos industriales, ya que es posible la implementación de opciones diferentes a los antiguos métodos físicos, químicos o mecánicos que simplemente reducían temporalmente un problema o eran generadores de nuevos contaminantes.
Entre las aplicaciones de la biotecnología ambiental se encuentra la biorremediación, esta es un conjunto de métodos de tratamiento biológico aplicados para eliminar, degradar o desintoxicar la contaminación en medios ambientales, incluida el agua, aire, suelo y residuos sólidos (Gavrilescu, M. 2010). Estos contaminantes pueden degradarse o eliminarse por acción de microorganismos, plantas. Dando como resultado la generación de compuestos no agresivos o fácilmente removibles del medio. Esta opción requiere de un intenso monitoreo de las necesidades del organismo que se esté utilizando para llevar a cabo la biorremediación, ya que una deficiencia en ellas podría provocar una falla en el proceso. Un ejemplo de este proceso es la Fitoextracción o fitoacumulación que es el uso de plantas para acumular contaminantes en las raíces y brotes u hojas sobre el suelo. Ahorra costos de remediación al acumular bajos niveles de contaminantes que se pueden transportar para su eliminación o reciclaje
Otra aplicación son los biofiltros, que son sistemas biológicos que funcionan en condiciones normales de funcionamiento de temperatura y presión. Por tanto, son relativamente baratos. Estos tipos de reactores pueden eliminar simultáneamente mezclas complejas de contaminantes, que de otro modo requerirían una serie de tecnologías alternativas. (Cohen 2001; Cox et al. 2001). Aunque son baratos estos procesos funcionan más eficientemente cuando las corrientes de aire contaminado poseen una baja concentración del gas o partícula que se desea eliminar, por tanto una sobrecarga del contaminante podría reducir el rendimiento del método. (Gavrilescu et al. 2005; Andrés et al. 2006).
Un proceso parecido al último, pero aplicable a la eliminación de iones metálicos tóxicos de las aguas residuales es la biosorción. Usando biomasa viva o seca ofrece una alternativa a la remediación de desechos industriales, así como una forma de recuperar de metales contenidos en otros medios. Para poder monitorear el estado en el que se encuentra un ecosistema, un proceso industrial o un medio que quiera estudiarse también se han desarrollado alternativas biotecnológicas. Los biosensores ambientales son dispositivos analíticos compuestos de un elemento sensorial biológico o biomarcador que detecta la presencia de un sustrato y luego proporciona una señal que se puede cuantificar.
La señal puede ser eléctrica o en forma de un tinte que cambia de color. Comprenden un elemento de reconocimiento biológico tal como una enzima, anticuerpo o célula que reaccionará con el material a detectar. Este tipo de herramienta puede ayudar a agilizar los procesos de reconocimiento de contaminantes en un medio y reemplazar así otras técnicas fisicoquímicas que podrían alterar la lectura de lo que se está analizando, además al ser marcadores de origen biológico pueden ser producidos a grandes escalas.
Existen grandes beneficios en cuanto a biorremediación se refiere, ya que como se ha hablado estas alternativas innovadoras además de contribuir a la mejora del medio ambiente también pueden ahorrar recursos económicos a quien las emplea, sin embargo es importante también mencionar algunas de las desventajas que pueden presentar. La mayoría de las biorremediaciones consisten en la degradación o captación de agentes contaminantes, para esto debe seleccionarse cuidadosamente al organismo que se hará cargo de la tarea, vigilando no solo que sea capaz de metabolizar las sustancias que encontrará en el medio, sino que también pueda adaptarse a las condiciones ambientales, concentraciones de sustancias orgánicas e inorgánicas, así como la disponibilidad de oxígeno (medios aerobios o anaerobios). Otro aspecto a considerar es el tiempo de tratamiento, existen organismos como las plantas o bacterias que para poner remediar una gran extensión requieren de condiciones específicas de temperatura, si estas están por debajo de su ideal el proceso se ralentizará y no será constante. De igual manera un proceso puede tener dificultades para ser monitoreado con métodos convencionales, esto en vez de una limitación podría tomarse como un área de oportunidad para el uso de bio-indicadores.
En general las ventajas son que se puede lograr la destrucción de los contaminantes, por lo general sin producir subproductos tóxicos, es usualmente menos costoso que otras tecnologías y se puede utilizar donde se encuentra el problema, casi siempre sin causar una interrupción importante de las actividades normales o naturales. Las desventajas son que un proceso de biorremediación está limitado a aquellos compuestos que sean biodegradables. Si los niveles de contaminantes orgánicos son demasiado altos estos pueden ser tóxicos para los microbios al igual que los metales pesados pueden inhibir la actividad microbiana. Además estos procesos deben ser cuidadosamente monitoreados para asegurar la efectividad. Al probarse primero a escala laboratorio es difícil poder escalarlos hasta una escala real y por lo general los proyectos solo llegan a efectuarse a escala pilota.
Desde que se empieza a buscar información sobre la biotecnología ambiental es evidente que esta rama de la biotecnología ha empezado su verdadero desarrollo hace apenas unas cuantas décadas, las fuentes bibliográficas que contienen la mayor parte de la información útil aún son reducidas y poco conocidas. A pesar de que la biotecnología moderna ha existido desde hace mucho tiempo puede observarse con facilidad como el mayor interés recae sobre las opciones para la producción industrial y crecimiento económico. La biotecnología farmacéutica por ejemplo se ha llevado las miradas últimamente, y es que pareciera que podría tener un impacto más significativo en la calidad de vida humana. La biotecnología ambiental, en contraste, trata temas aparente mente menos importantes, poco notorios, económicamente menos significativos o simplemente más fáciles de ignorar por la mayoría de la población.
Después de revisar métodos propuestos por la biotecnología ambiental queda claro que se requiere de un gran trabajo de ingeniería para poder optimizar las aplicaciones que tiene la disciplina (por ejemplo biorremediación, biofiltación), además de concientizar a la población y las diferentes áreas de la industria, ofreciendo implementar alternativas sostenibles y redituables basados en la biotecnología. De esta forma se lograría un desarrollo real e integral de la disciplina, consolidándola así como uno de los campos de la ciencia que deben ser forzosamente estudiados y empleados.
Blibliografía
- Andres Y, Dumont E, Le Cloirec P, Ramirez-Lopez E (2006) Wood bark as packing material in a biofilter used for air treatment. Environmental Technology 27, 1297-1301.
- Cohen Y (2001) Biofiltration – the treatment of fluids by microorganisms immobilized into the filter bedding material: a review. Bioresource Technology 77, 257-274.
- Cox HHJ, Deshusses MA, Converse BM, Schroeder ED, Patel DD, Vosooghi D, Iranpour R (2001) Odor and VOC treatment by biotrickling filters: pilot scale studies at the Hyperion Treatment Plant. Water Environment Research 74, 557-563
- Evans, G. & Furlong, J.. (2011). Introduction to Biotechnology. En Environmental biotechnology Theory and application(pp. 2-4). Chichester, West Sussex: Wiley. Gavrilescu M, Nicu M (2005) Source Reduction and Waste Minimization (in Romanian), second edition, EcoZONE Press, Iasi, Romania, 230 pp.
- Gavrilescu, M. (2010). Environmental Biotechnology: Achievements, Opportunities and Challenges. Global Science Books, Vol. 4, pp. 1-36. Wang, L., Ivanov, W., Joo-Hwa Tay & Hung, Y.. (2010). Applications of Environmental Biotechnology. En Environmental Biotechnology (Handbook of Environmental Engineering)(pp. 2-3). New York: Humana Press.
