Tecnología natural: plantas y barro para eliminar contaminantes

Los investigadores del CONICET Leonardo Martín Pérez y Lucas Salvatierra, las becarias posdoctorales Dana Loureiro (CONICET) y María Sol Herrero (UCA), y la licenciada en Química Industrial Daniela Bergara (UCA), integran el Grupo de Biotecnología de Materiales y Medioambiente (Bio&TecMA) con sede en el Departamento de Investigación Institucional de la Facultad de Química e Ingeniería del Rosario de la Pontificia Universidad Católica Argentina (UCA-campus Rosario) y trabajan en la caracterización de procesos de biorremediación de metales pesados y contaminantes emergentes mediante el empleo de bioadsorbentes naturales, como las plantas y de subproductos industriales, es decir, materiales o desechos que se encuentran abundantemente en la naturaleza o que se generan en grandes cantidades.

“A partir de la modelización de diferentes sistemas de estudio y de la modificación de las condiciones y las variables ambientales, queremos volcar estos resultados a situaciones reales de aplicación y a la obtención de nuevos desarrollos tecnológicos”, señala Salvatierra.

Plantas y plomo

“El objetivo de nuestras investigaciones es evaluar el potencial que posee el ecosistema natural que rodea al río Paraná, como las plantas vasculares de flotación libre que viven en los humedales, para cumplir funciones de depuración de contaminantes, proceso que se denomina fitorremediación, y trasladar este conocimiento al diseño de sistemas de tratamiento de efluentes industriales sustentables, donde pueda mimetizarse un ecosistema artificial que incluya estas especies vegetales con un fin depurativo puntual”.

Para elegir las plantas más aptas, el grupo de investigadores colectó de la costa del río Paraná las especies que abundaban, entre las cuáles se encontraban el Jacinto de agua, helecho y lenteja de agua y al respecto, Pérez cuenta “Primero evaluamos cuales eran capaces de crecer en condiciones de invernadero con un mínimo requerimiento nutricional, de modo de poder contar con material vegetal suficiente para el trabajo experimental”. A partir de la evaluación del grado de duplicación de la biomasa y de parámetros fisiológicos visibles relacionados con la coloración de las hojas y su turgencia, los investigadores continuaron trabajando con la especie Salvinia biloba. Para los ensayos de fitorremediación se inclinaron a la problemática de acumulación de metales pesados en el ambiente, como el cobre, el plomo y el cromo.

“Antiguamente el plomo era utilizado como aditivo antidetonante en las naftas, si bien hace tiempo se dejó de usar, de aquella época quedaron algunos suelos contaminados, como por ejemplo, los aledaños a ciertas rutas muy viejas o estaciones de servicio donde el plomo se acumuló debido al tránsito de autos y camiones” indica Salvatierra y agrega “Hoy en día, el plomo deriva de la industria minera y metalúrgica, y en menor medida a causa de su antigua presencia en pinturas o productos agrícolas. En aguas está asociado al impacto de los rellenos sanitarios, en donde se acumulan importantes cantidades de residuos electrónicos, que son una gran problemática ambiental porque poseen soldaduras en base a plomo y zinc, y también a causa del descarte de baterías ácidas” explica Salvatierra.

Del laboratorio a la aplicación

El trabajo de modelización que el grupo está desarrollando para el plomo se podría adaptar luego al estudio de remoción de otros contaminantes de gran relevancia para la región, como el arsénico o ciertos pesticidas.

“Esta investigación comienza por el análisis de un analito modelo y el conocimiento adquirido tanto sobre la dinámica del proceso y la persistencia del contaminante, pasando por el mecanismo de absorción y acumulación intracelular, hasta el desarrollo de técnicas analíticas que te permitan aumentar o mejorar la sensibilidad en la detección del contaminante, conforman un conjunto relevante de resultados que permiten luego avanzar en el estudio de otro analito de mayor complejidad”, explica Pérez.

La reacción de las plantas

Las especies elegidas por el grupo de científicos respondieron muy bien en la remediación del metal. “En función de los resultados, demostramos que la eficiencia en la remoción de plomo por en muestras de agua contaminadas artificialmente con concentraciones hasta 100 veces superiores a los máximos exigibles por la legislación vigente fue superior al 90% en tan sólo 24 horas. A los 7 días, la extracción del metal por las plantas era total”, indica Pérez.

Los investigadores observaron que la especie acuática es muy robusta, es decir, podía estar hasta 40 días recibiendo descargas diarias de agua contaminada con plomo sin verse afectadas su características fisiológicas ni alterada la eficiencia de la remoción del metal. “Estos estudios son bastantes innovadores en cuanto a la metodología aplicada, ya que no encontramos reportes previos en donde se haya utilizado el tipo de diseño experimental que nosotros utilizamos en la evaluación a largo plazo de procesos de fitorremediación”, acentúa Pérez.

Los metales pesados persisten en el ambiente porque no son biodegradables, por lo tanto, la planta actúa adhiriendo el metal a la superficie radicular o acumulándolo intracelularmente. “Cuando el almacenamiento llega a niveles tóxicos, la planta comienza a deteriorarse. Uno de nuestros recientes hallazgos fue demostrar que si la dosificación del contaminante se hace lentamente, el vegetal resiste por mucho más tiempo, incluso aún en presencia del contaminante los especímenes pueden multiplicarse generando nuevos individuos con capacidad de captar el metal”, señala Salvatierra.

“Una de las ventajas de este tipo de tecnología de saneamiento es que todo el contaminante que está disperso en un cuerpo de agua puede ser concentrado en un vegetal, esto es importante porque una vez contenido en una cantidad de biomasa reducida, la carga contaminante se puede disponer de manera más controlada” agrega Loureiro.

Barro que limpia: reutilización de residuo industrial

Otra línea de investigación en biotecnología aplicada en la que los investigadores trabajan se focaliza en procesos de biorremediación por medio de bacterias, “que, son capaces de metabolizar una gran cantidad de sustratos y de adaptarse a diferentes condiciones ambientales”, como indica Salvatierra y añade “estudiamos la reutilización de desechos industriales para remoción de contaminantes orgánicos, tales como combustibles, como nafta y diésel, analgésicos y pesticidas.

La investigación comenzó a partir de una idea madurada entre los científicos y la empresa local Solamb S.R.L., que hace tratamientos de biodigestión anaeróbica de residuos orgánicos industriales no peligrosos, por lo tanto, poseen una matriz biológica con una gran carga bacteriológica que “más que en un residuo, deberíamos pensar en este subproducto como una especie de empleado”, como indica Pérez, haciendo referencia al barro, la matriz de lodo compleja que dispone la empresa y que está compuesta por una multiplicidad de bacterias con capacidad para generar metano, un gas que puede ser convertido en energía térmica o eléctrica.

Periódicamente, el lodo se empieza a acumular y se necesita removerlo para que los biodigestores sigan cumpliendo su función. “Nuestra idea es estudiar cómo utilizar todo el potencial metabólico de los microorganismos presentes en este lodo. Una de las opciones es poder aplicarlo en protocolos de remediación in situ de sitios contaminado con hidrocarburos” explica Pérez, y añade que “en las periferias de las petroleras donde suele haber tanques o cisternas que acumulan grandes cantidades de hidrocarburos siempre hay pérdidas que ocasionan la contaminación de los suelos, por lo tanto, existe la posibilidad de hacer tratamientos in situ mediante la aplicación de consorcios bacterianos con capacidad de degradar hidrocarburos para la recuperación de esas tierras”.

En este momento el grupo de investigación lleva adelante proyectos en conjunto con Solamb S.R.L., que han recibido subsidios nacionales (FONTAR, UNR) y provinciales (ASaCTeI), en donde se dedican al estudio de la problemática asociada a la contaminación con hidrocarburos, pero conociendo el gran potencial de las bacterias y su enorme capacidad de adaptación en función de lo que se les suministra, ese conocimiento les permite visualizar un horizonte de posibilidades para ampliar sus estudios en esta línea de investigación, “abriendo el juego al estudio de problemáticas de otras industrias, y no sólo de las petroquímicas o de las aceiteras”, concluye Salvatierra.