biorremediacion
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BiorremediaciBiorremediaciónón
1
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El El problemaproblema de la de la contaminacióncontaminación
Hay una presencia creciente de sustanciastóxicas, tales como como los compuestosalifáticos halogenados, hidrocarburosaromáticos, bifenilos policlorados y otroscompuestos orgánicos e inorgánicos quecontaminan agua, aire y suelo
Algunas sustancias llegan al ambiente enbajas concentraciones, pero son sujetas abioacumulación o biomagnificación durantesu paso por la cadena alimentaria
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QueQue hacerhacer??
• Identificar el problema
• Establecer la naturaleza y el grado del riesgo
• Decidir la mejor acción de remediación
Ventajas de la biorremediación
• Menor costo que otras alternativa Costo de incineración para todos los sitios en EEUU: $1.7.1012
• Se trata en general de una solución permanente Muchas veces se logra mineralización en lugar de transferencia entre fases
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CELULA
Sistemasenzimáticos
sustratoCompuesto químico(contaminante)
aceptor deelectrones
• Oxígeno• Nitrato• Sulfato• otros nutrientes
• Nitrógeno• fósforo• metales (trazas)
transformaciónCompuesto modificadopero no completamente
eliminado
Contaminante destruídoformación de CO2 + H2O
mineralización
ProcesosProcesos celularescelulares
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Reacciones catalizadas porReacciones catalizadas pormicroorganismosmicroorganismos
• Deshalogenación: un átomo de cloro es remplazado por un átomo dehidrógeno Cl2C = CHCl + H+ ClHC = CHCl + Cl-
• Hidrólisis: ruptura de una molécula orgánica con adición de aguaRCOOR’ + H2O RCOOH + R’OH
• Clivaje: División de una cadena orgánica en dos segmentos RCOOH RH + CO2
• Oxidación: Reacción con formas nucleofílicas de oxígeno (H2O, OH-) CH3CHCl2 + H2O CH3CCl2OH + 2H+ + 2e-
• Reducción: Reacción con formas electrofílicas de hidrógeno (H+) CCl4 + H+ + 2e- CHCl3 + Cl-
• Deshidrohalogenación CCl3CH3 CCl2CH2 + HCl5
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DiversidadDiversidad en la en labiodegradaciónbiodegradaciónde de toluenotolueno
VíasVías catabólicascatabólicas
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http://umbbd.msi.umn.edu/index.htmlMicrobial biocatalytic reactions andbiodegradation pathways
• 188 pathways• 1293 reacciones• 1199 compuestos• 833 enzimas• 467 microorganismos• 50 grupos funcionales orgánicos
VíasVías catabólicascatabólicas
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AnálisisAnálisis previosprevios
Un requisito previo en cualquier estrategia de remediación esla caracterización del sitio, respecto a los factores que puedanafectar el proceso
La biorremediación es un procedimiento con rigor científico,que debe ser ajustado específicamente para cada condiciónparticular, para minimizar las limitaciones cinéticas yambientales.
Por lo tanto, los costos iniciales para caracterización del sitio,evaluación de factibilidad pueden ser mayores a los costosdasociados con tecnologías más convencionales
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CaracterizaciónCaracterización de de aceptoresaceptores de deelectroneselectrones
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En acuíferos, suelos ysedimentos predominan
condiciones anóxicas
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CaracterizaciónCaracterización de de otrosotros componentescomponentesabióticosabióticos
1. Disolución y precipitación de CaCO3, que cambia la alcalinidady afecta la concentración de Ca2+
2. Conversión de FeS en pirita (FeS2), que lleva a la pérdida deH2S
3. Disolución reductiva de Fe(III) por oxidación de S2-, que consume H2S produciendo Fe2+ soluble y SO4
2- o S0
Maurer and Rittmann, 2004 Biodegradation 15: 419–43410
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CaracterizaciónCaracterización de de laslas comunidadescomunidadesmicrobianasmicrobianas autóctonasautóctonas
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• Como parte de la caracterización del sitio paradeterminar la estrategia de remediación apropiada
• Como parte del monitoreo del progreso y la efectividaddel proceso de remediación
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EcologíaEcología de la de la degradacióndegradación
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DiagramaDiagrama de de biorremediaciónbiorremediación
Adding Oxygen
-Bioventing
-Biosparging
Adding Oxygen
and Nutrients
Biostimulation
Adding Oxygen,
Nutrients and Bacteria
Bioaugmentation
Engineered Intrinisic
in situ
Landfarming Bioreactor
ex situ
Bioremediation
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BiorremediaciónBiorremediación in situ: in situ:1. 1. BioestimulaciónBioestimulación
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Ranking de Ranking de accidentesaccidentes de de barcosbarcospetrolerospetroleros
Jernelov, A. The Threats from Oil Spills: Now, Then, and in the Future, AMBIO (2010) 39:353–366
35 Exxon Valdez 1989 Costa de Alaska 49 00015
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CuálCuál fuefue el mayor el mayor derramederrame de depetróleopetróleo de la de la historiahistoria??
1.200.000 tn (Golfo Pérsico, 1991)16
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Atlas & Hazen, Environ Sci Technol (2011) 45, 6709-6715
DerrameDerrame del Exxon Valdez del Exxon Valdez(1989)(1989)
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Atlas & Bragg, Microbial Biotechnology (2009) 2, 213-221
BioremediaciBioremediación in situón in situ BBioestimulaciioestimulaciónón
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BioremediaciBioremediación in situón in situ Exxon ValdezExxon Valdez
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BioremediaciBioremediación in situón in situ Exxon ValdezExxon Valdez
La bioremediación no aumenta la extensión de la degradaciónLa bioremediación aumenta la cinética de degradación
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Exxon Valdez 20 años despuésExxon Valdez 20 años después
La mayor parte de PAH fue eliminadoNo hay deficiencia de nutrientes
Atlas & Bragg, Microbial Biotechnology (2009) 2, 213–221
PAH no accesible
No hayposibilidad demásbioremediacion
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ProcesosProcesos queque afectanafectan la la disponibilidaddisponibilidadde de materiamateria orgánicaorgánica en en suelossuelos
Andreoni & Gianfreda, Appl Microbiol Biotechnol (2007) 76:287–3022
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Limitaciones de la bioremediaciLimitaciones de la bioremediaciónón
• recalcitrancia
• viscosidad (difusión)
• accesibilidad
• co-metabolismo
Gallego et al, Org Geochem 37: 1869- 1884
Prestige oil spill
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CometabolismoCometabolismo comocomo estrategiaestrategiade de biorremediaciónbiorremediación
degrada 300compuestos
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BiorremediaciónBiorremediación in situ: in situ:2. 2. AtenuaciónAtenuación natural natural
• Tecnología relativamente simple
• Puede ser llevada a cabo con mínima disrupción del sitio
• Suele requerir tiempos más prolongados que otros métodos
• Requiere un programa de monitoreo de larga duración La duración afecta el costo
• Si las velocidades de atenuación son muy lentas la pluma loscontaminantes pueden migrar
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DerrameDerrame de de petróleopetróleo GolfoGolfo de deMéxico (2010)México (2010)
• Documentar las condiciones previas al impacto
• Monitoreo del movimiento del petróleo
• Monitoreo del daño en los recursos naturales
• Decisiones técnicas para contener el derrame26
Actividad científica en las primeras etapas
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ActividadesActividades de de remediaciónremediación en el en elgolfogolfo de M de Méxicoéxico
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UsoUso de de dispersantesdispersantes
636 millones litros de petróleo 5.000.000 litros dispersante!
OD ?Objetivo• Bajar la tensión superficialde la interfase agua-aceite• Formar microgotas quequeden suspendidas para labiodegradación de lasfracciones solubles liberadas
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CorexitSolvente: 2-butoxiethanol (2-BE) o eter de petróleoDetergente: sulfonato orgánicoEstabilizante: propylene glicolOtros componentes (anticongelantess, etc)
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CompromisoCompromiso en el en el usouso de dedispersantesdispersantes
OD ?
Schmidt, CW 2010 Environmental Health Perspectives 118, A339-A344
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MonitoreoMonitoreo de la de la densidaddensidad yyactividadactividad microbianamicrobiana
Descenso en ODsugiere catabolizaciónde HC
Aumento endensidad celularen la pluma
Hazen et al., 2010 Science 330. 204-208 30
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PhylogeneticPhylogenetic OligonucleotideOligonucleotideArraysArrays
• PhyloChip > 106 sondas de ARNr 16S
16S rRNA gen como marcador
16S rRNA gen es amplificado apartir del ADN metagenómico olas moléculas de 16S rRNA son
usadas directamente
El pool de amlicones se fragmenta(200-500 bp) y se marca con
biotina
PhyloChip teñido y lavado 16S hibrida con sus secuenciascomplementarias sobre la superficie
del chip
Scaneado del PhyloChip. Seanaliza la fluorescencia. Si da
positivo para >90% de las sondasse considera presencia
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PhylogeneticPhylogenetic OligonucleotideOligonucleotideArraysArrays
Concepto de sondas múltiplesLo microorganismos pueden serdetectados con múltiples sondas conniveles de especificidad idénticos yjerárquicos
Se pueden hacer chips condistinto nivel de especificidadAjustando la especificidad de lassondas (e.g. SRP-phylochip, RHC-phylochip, Anaerochip, etc)
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CambiosCambios en la en la composicicomposiciónón de de laslascomunidadescomunidades microbianasmicrobianas
16S rRNAphylochip
Phospholipids fattyacids (PLFA)
Hazen et al., 2010 Science 330. 204-208 33
![Page 34: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/34.jpg)
ComposiciónComposición de de comunidadescomunidades en la en laplumapluma de de contaminacióncontaminación
Hazen et al., www.sciencexpress.org / 24 August 2010 / Page 1 / 10.1126/science.1195979
Bacterias psicrofílicas degradadoras de hidrocarburos y otrosorganismos no cultivados de ambientes fríos contaminados conhidrocarburos
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Functional GeneFunctional GeneArrays (FGA)Arrays (FGA)
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![Page 36: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/36.jpg)
Functional Gene ArraysFunctional Gene Arrays((GeochipGeochip))
24253 - 50mer> 57000 genes>150 grupos funcionales
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![Page 37: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/37.jpg)
Functional Gene ArraysFunctional Gene Arrays((GeochipGeochip 3.0) 3.0)
28000 - 50mer57000 genes292 grupos funcionales
gyrB para análisis filogenético37
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ClasificaciónClasificación funcionalfuncional de genes de genes
Hazen et al., www.sciencexpress.org / 24 August 2010 / Page 1 / 10.1126/science.1195979
4,000-5,000 genes funcionales detectados por muestra1652 genes involucrados en la degradación de hidrocarburos
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![Page 39: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/39.jpg)
ClasificaciónClasificación funcionalfuncional de genes de genes
Lu et al., 2011 Microbial gene functions enriched in the Deepwater Horizon deep-sea oil plume The ISME Journal 5, 1 – 10 39
El petróleo es el factor dominanteen la estructuración de lacomunidad funcional microbiana
![Page 40: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/40.jpg)
Genes Genes parapara la la degradacióndegradaciónaeróbicaaeróbica de PAH de PAH
Lu et al., 2011 Microbial gene functions enriched in the Deepwater Horizon deep-sea oil plume The ISME Journal 5, 1 – 10 40
nah: naftaleno 1,2 dioxigenasa
Los genes que codifican para la degradación de PAH sonmás abundantes en la pluma, y algunos son únicos
![Page 41: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/41.jpg)
Genes Genes parapara la la degradacióndegradaciónanaeróbicaanaeróbica de PAH de PAH
Lu et al., 2011 Microbial gene functions enriched in the Deepwater Horizon deep-sea oil plume The ISME Journal 5, 1 – 10 41
gen bbs: β-oxidation de benzylsuccinatopara la degradación anaeróbica de tolueno
Aunque hay oxígeno presente, también hay enriquecimientoen genes que codifican para la degradación anaeróbica
![Page 42: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/42.jpg)
ConclusionesConclusiones de los de los análisisanálisismolecularesmoleculares
Hazen et al., www.sciencexpress.org / 24 August 2010 / Page 1 / 10.1126/science.1195979
• Existe una gran diversidad de poblaciones que degradanHC en la pluma a altas profundidades del ambiente marino
• Las comunidades microbianas están sujetas a una rápidaadaptación en respuesta a la contaminación
• Existe el potencial para la bioremediación intrínseca de lacontaminación de petróleo
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![Page 43: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/43.jpg)
2010: Derrame en el golfo de M2010: Derrame en el golfo de Méxicoéxico
Nature, Vol 466, 12 Aug 2010, p. 80243
![Page 44: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/44.jpg)
Whole-Community RNAWhole-Community RNAAmpliAmplifification (WCRA)cation (WCRA)
Gao et al., Appl Environ Microbiol 53, 563–571 (2007)
Promotor de T7 RNA polimerasarandom hexam
![Page 45: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/45.jpg)
BioventingBioventing
Proceso de airear suelos paraestimular actividad biológica insitu y promover biorremediación.
45
![Page 46: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/46.jpg)
SistemaSistema típicotípico de de biorremediaciónbiorremediación de un de unacuíferoacuífero
pluma contaminada
Agua atratar
Pozo deinyección
Pozo de recu-peraciónNutrientes/
Oxígeno
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![Page 47: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/47.jpg)
BiorremediaciónBiorremediación in situ: in situ:3. Bioaumentación3. Bioaumentación
Frecuentemente fertilizantes(caros) para microorganismosya existentes.Pocas veces se analiza elresultado de la adiciónseparada de nutrientes (cfbioestimulación)
The reservoir contains up to a 30-daysupply of Bacta-Pur® beneficialbiotechnologies and nutrients. Thenutrients have been specially developedto allow rapid growth and to optimizenitrifier production. A dosing pumptransfers precise quantities ofbacterial/nutrient mixture to thebioreactor.
47
![Page 48: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/48.jpg)
Bioremediación: Bioremediación: porpor quéqué los los resultadosresultados de delaboratoriolaboratorio tienentienen pocopoco usouso prácticopráctico??
?
48
![Page 49: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/49.jpg)
LimitacionesLimitaciones a la a la funcionalidadfuncionalidad de deun un inoculanteinoculante
• Baja concentración del contaminante Incluye problemas de baja solubilidad o baja biodisponibilidad
• Presencia de compuestos inhibitorios
• Depredación Reducción de poblaciones activas
• Preferencia por otras fuentes de carbono
• Incapacidad de dispersión El microoganismo no llega al contaminante
49
![Page 50: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/50.jpg)
LimitacionesLimitaciones fisiológicasfisiológicas yyregulatoriasregulatorias a la a la biorremediacibiorremediaciónón
• Falta de inducción del operón catabólico Falta de reconocimiento del efector regulatorio
• Falta de reconocimiento del sustrato Enzimas catabólicas en la bacteria
• Stress celular Por el mismo contaminante o el ambiente
• Caos metabólico por múltiples contaminantes Generación de intermediarios tóxicos o vías muertas
• Balance termodinámico del proceso de degradación Potencial redox y disponibilidad de aceptor de electrones
50
![Page 51: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/51.jpg)
DesafíosDesafíos en la en la construcciónconstrucción de deGMB GMB parapara usouso en bioremediación en bioremediación
51
Problema Solución
E coli no es suficientemente robusta Usar bacterias ambientales
Resistencia a antibióticos comomarcador de selección
Marcadores no antibióticos y resistenciaextraíble
Funciones codificadas en plásmidos Integración estable en cromosoma
Expresión dependiente de inductoresquímicos
Expresión dependiente en inputambiental
Fuerte selección contra losgenes/circuitos implantados
Ortogonalización de la función
![Page 52: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/52.jpg)
Aeromonas hydrophila
Pseudomonas aeruginosa
Reducción de quitina por PAO1
Reducción de quitina por AH-1N
Aeromonas hydrophilaPseudomonas aeruginosa
Reducción de quitina
Jagmann et al. Environmental Microbiology (2010) 12, 1787–1802
InhibiciónInhibición metabólicametabólica en co- en co-cultivocultivo
52
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InhibiciónInhibición metabólicametabólica en co- en co-cultivocultivo
Jagmann et al. Environmental Microbiology (2010) 12, 1787–1802
Producción de acetatoCultivospurosAH-1N
Cultivos mixtos
Producción de piocianina
53
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DiseñoDiseño de de cepascepas degradadorasdegradadoras de declorotoluenoclorotolueno
• Velocidad de flujos metabólicos• Producción de vías secundarias improductivas• Control fisiológico de vías degradativas
El El cuellocuello de de botellabotella en la en la biodegradaciónbiodegradaciónno no estáestá necesariamentenecesariamente en la en la enzimologíaenzimología
Haro & de Lorenzo 2001 Journal of Biotechnology 85, 103-113
CH3Cl
CH2OHCl
CHOCl
CH2OHCl
COOHCl
COOHCl
OHCl OH
OHOH
TCA
TOD dioxigenasa (de Pseudomonas putida F1)
TOL (pWW0 de P. putida mt-2)
vía orto cromosomalen el huésped
todC1C2BA
xylB xylC
PA142
JB2
• Integración estable• Funcional en la conversión de 2-Cl tolueno en 2 Cl benzoato• No crecen utilizando 2-Cl tolueno
54
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UsoUso de microarrays de microarrays parapara evaluarevaluar los lospatronespatrones de de expresiónexpresión en en P P putidaputida
55
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RespuestaRespuesta funcionalfuncional de P. de P. putidaputida KT2440 KT2440a a toluenotolueno, , o-xylenoo-xyleno yy 3-MB 3-MB
Domínguez-Cuevas P et al. J. Biol. Chem. 2006; 281:11981-11991
3 MB: 3-metil benzoato: sustratoo-xyleno: análogo no digerible
56
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Los Los contaminantescontaminantes son son tomadostomados comocomofuentesfuentes de stress, de stress, másmás queque de de nutrientesnutrientes
Domínguez-Cuevas P et al. J. Biol. Chem. 2006; 281:11981-11991
ConsecuenciaEn ambientesheterogéneos losmicroorganismosmigran haciaregiones conmenoresconcentraciones decontaminantes
57
La maquinariatranscripcional es
reasignada a tolerarstress
Sólo una pequeñafracción se redirige a la
degradación delcompuesto orgánico
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Los Los compuestoscompuestos orgánicosorgánicoshalogenadoshalogenados
• Solventes
• Agentes desengrasantes
• Pesticidas
• Productos farmacéuticos
• Plastificantes
• Fluídos hidráulicos y de transferencia térmica
• Intermediarios de síntesis químicas,
58
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DeclorinaciónDeclorinación reductivareductiva anaeróbicaanaeróbica
Se requiere carbono y una fuente de energía (dador de electrones)La fermentation de compuestos orgánicos produce H2, que actua como dadorde electrones
PCE, TCE, DCE y VC actúan como aceptores de electrones
tetracloroeteno tricloroeteno cis-dicloroeteno cloruro de vinilo eteno
TCE Reductase VC reductase
DehalobacterDesulfuromonas
59
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DeclorinaciónDeclorinación a a etenoeteno vsvs presenciapresenciade de DehalococcoidesDehalococcoides
ausente
ausenteausente
Hendrickson et al., 2002 Appl Environ Microbiol 68, 485–495 60
![Page 61: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/61.jpg)
SecuenciasSecuencias similaressimilares, , peropero no noidénticasidénticas
Hendrickson et al., 2002 Appl Environ Microbiol 68, 485–495 61
![Page 62: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/62.jpg)
DegradaciónDegradación de TCE en de TCE enmicrocosmosmicrocosmos
Major et al., Environ Sci Technol 2002, 36:5106-5116
cDCETCE
metanol lactato
KB-1 KB-1
VC eteno eteno
cDCETCE
VCTCE
62
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Major et al., Environ Sci Technol 2002, 36:5106-5116
DegradaciónDegradación de TCE en de TCE enmicrocosmosmicrocosmos
etenoTCE
VC
cDCE
d=+1
d=+73
d=-1
Las secuencias deDehalococcoides aumentanprogresivamente enabundancia y se desplazandentro del área de tratamiento
63
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LiberaciónLiberación lentalenta de de hidrógenohidrógeno
64
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BiorremediaciónBiorremediación in situ: in situ:4. 4. FitoremediaciónFitoremediación
65
El uso de plantas para extraer, secuestrar o detoxificarcontaminantes
OrgánicosPAH, halogenados, nitroaromáticos
ElementalesMetales pesados, radionucleidos
i) Extracción y traslocación atejidos vegetales
ii) Secuestro en raícesiii) Conversión en especies menos
tóxicas
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LimitacionesLimitaciones de la de la fitoremediaciónfitoremediación
66
i) El tiempo necesario para obtener efectos aceptables
ii) La profundidad limitada de las raíces
iii) El crecimiento lento de las plantas
iv) La sensibilidad a algunos contaminantes
v) El problema de ser parte de la cadena alimentaria
vi) La dependencia del cambio en las condiciones climáticas
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RizoremediaciónRizoremediación: : ContribuciónContribución de demicroorganismosmicroorganismos en la rizosfera a la en la rizosfera a la
degradacióndegradación de de contaminantescontaminantes
67
Criterios de selección1.Capacidad de crecer rápidamente en un medio simple2.Capacidad estable de degradar naftaleno3.Capacidad de colonizar eficientemente la raíz
Kuiper et al.2001 MPMI 14, 1197-1205
![Page 68: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/68.jpg)
La rizosfera La rizosfera controla controla la la degradación degradación dedelos los contaminantes orgánicoscontaminantes orgánicos
68
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CuálCuál eses el el efectoefecto de los de los exudadosexudados sobresobre la laactividadactividad??
69Kamath et al., 2004 Environ Sci Technol 38, 1740-1745
Pseudomonas fluorescens HK44
fusión nahG-lux
El extracto de raízinhibe la expresiónde nahG
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CuálCuál eses el el efectoefecto de los de los exudadosexudados sobresobre la laactividadactividad??
70Kamath et al., 2004 Environ Sci Technol 38, 1740-1745
La proliferación de genotiposcompetentes compensa lainterferencia en la expresión denahG
Degradación de naftaleno
Bioluminiscencia total
Crecimiento de biomasa
Bioluminiscencia específica
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CuálCuál eses el el efectoefecto de los de los exudadosexudados sobresobre la ladiversidaddiversidad??
71Cebron et al., 2011 Environmental Microbiology 13, 722–736
% desap (12d) 68 68
![Page 72: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/72.jpg)
CuálCuál eses el el efectoefecto de los de los exudadosexudados sobresobre la ladiversidaddiversidad??
72Cebron et al., 2011 Environmental Microbiology 13, 722–736
El agregado de exudado favorece el aumento ladiversidad de la población de degradadoras y elaumento del número de bacterias conteniendogenes de la dioxigenasa PAH-RHD
Los exudados modifican las poblaciones debacterias degradadoras de naftaleno. Dosensambles diferentes pueden tener eficienciasde degradación similares.
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Bioremediación Bioremediación ex situ:ex situ:1. 1. LandfarmingLandfarming
1. Impermeabilización
2. Excavado
3. Remoción de piedras
4. Aplicación (<1.5m)
5. Fertilización
6. Arado (oxigenación)73
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Ventajas
Bioremediación ex situ:Bioremediación ex situ:1. Landfarming1. Landfarming
• Simple para diseñar y operar
• Tiempos de tratamiento relativamente cortos (6-24 meses)
Desventajas• Requerimiento de grandes áreas
• Liberación de compuestos volátiles
• Necesidad de impermeabilización
• Vulnerabilidad a metales pesados
• Degradación incompleta74
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Bioremediación ex situ:Bioremediación ex situ:1. Landfarming1. Landfarming
http://www.opds.gba.gov.ar/index.php/leyes/ver/148
![Page 76: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/76.jpg)
Bioremediación Bioremediación ex situ:ex situ:1. 1. LandfarmingLandfarming
![Page 77: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/77.jpg)
Bioremediación Bioremediación ex situ:ex situ:2. Soil piling2. Soil piling
![Page 78: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/78.jpg)
Bioremediación Bioremediación ex situ:ex situ:2. Soil piling2. Soil piling
78
![Page 79: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/79.jpg)
Ventajas
Bioremediación ex situ:Bioremediación ex situ:2. Biopilas2. Biopilas
• Relativamente simple para diseñar y operar
• Tiempos de tratamiento relativamente cortos (6-24 m)
• La biodegradación es efectiva para un amplio rango decontaminantesDesventajas• Requerimiento de grandes áreas (menos que landfarming)
• Liberación de compuestos volátiles
• Vulnerabilidad a metales pesados
• Los suelos con baja permeabilidad son dificiles de airear79
![Page 80: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/80.jpg)
Agregado de mat. voluminoso 30%
Agregado de nutrientes
Agregado de materia orgánica
Temp: 55 oC
Bioremediación ex situ:Bioremediación ex situ:3. Compostaje3. Compostaje
80
Ancho: 3-4 m
Altura : 1-1.5 m (minimo)
Aireación : mezcla (1/d - 1/mes)
Humedad: 40-60%
Grande para retener el calorLímite para obtener buena oxigenación
Buena actividad vs buena oxigenación
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Bioremediación Bioremediación ex situ:ex situ:3. 3. CompostajeCompostaje
• Fase latente (Temp ambiente)colonización y aclimatación)
• Fase crecimiento (20°C-40°C) altas tasas de respiración, aumento
de temperatura
• Fase termofílica (40°C-60°C)se alcanza el pico de temperatura
• Fase mesofílica (40°C-temp amb) Segunda fase mesofílica (más
lenta). Transformación de materia orgánica en compuestos húmicos, nitrificación
![Page 82: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/82.jpg)
Bioremediación ex situ:Bioremediación ex situ:3. Compostaje3. Compostaje
82
• Tratamiento de lixiviado
• Sujeto a regulación ambiental
• Presencia de metales pesados
• Producción de olores
• Relativamente grandes necesidades de espacio
• Operación y monitoreo continuo
![Page 83: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/83.jpg)
COMPOCHIPCOMPOCHIP
Danon et al. 2008 FEMS Microbiology Ecology 65, 133–14483
![Page 84: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/84.jpg)
84
![Page 85: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/85.jpg)
85
![Page 86: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/86.jpg)
86
![Page 87: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/87.jpg)
87
![Page 88: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/88.jpg)
Bioremediación ex situ:Bioremediación ex situ:4. Bioreactor (slurry phase)4. Bioreactor (slurry phase)
Salida delíquido
Suelo a secar
Control detemperatura
AgitadorVapor
Entrada de aire
Nutrientes
Suelocontaminado
Líquidocontaminado
88
![Page 89: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/89.jpg)
Ventajas
Bioremediación ex situ:Bioremediación ex situ:4. Bioslurry4. Bioslurry
• Relativamente rápido (semanas a 6 meses)
• Técnicamente simple y efectivo
• Mayor control de variables operativas (pH, temperatura,oxígeno, nutrientes, etc)
Desventajas• Vulnerabilidad a metales pesados
• La deshidratación del sólido tratado puede ser dificil
• Se debe disponer el agua no reciclada
• Mayor costo89
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Tiempos de biorremediaciónTiempos de biorremediación
• La remediación in situ depende de laextensión, profundidad y concentración de lacontaminación. Varía entre 1-6 años
• La remediación ex situ utilizada paracontaminantes fácilmente biodegradables ocuando se usan bioreactores puede llevarsólo 1-7 meses
90
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VentajasVentajas yy desventajasdesventajas de la de labiorremediaciónbiorremediación
• Menor costo queopciones alternativas
• En muchos casos noproduce residuossecundarios
+• Pozos de inyección setapan• Problemas de “bio-disponibilidad”• Difícil de implementaren matrices de bajapermeabilidad• Requiere monitoreo ymantenimiento continuo
91
![Page 92: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/92.jpg)
• Aspectos regulatorios y reportes independientesde estudios controlados
• Bioremediación de compuestos recalcitrantes enambientes complejos
• Predicciones basadas en modelos cinéticostradicionales no funcionan
• Cómo saber que está funcionando?
• Cuán limpio es limpio?
TemasTemas importantesimportantes en enbiorremediaciónbiorremediación
92
![Page 93: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/93.jpg)
CómoCómo mejorarmejorar la bioremediación? la bioremediación?
Ramos et al., Trends in Biotechnology (2011) doi:10.1016/j.tibtech.2011.06.007
93
![Page 94: biorremediacion](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022042717/55cf92dc550346f57b9a1b40/html5/thumbnails/94.jpg)
IntegraciónIntegración de microarrays en de microarrays enbiorremediaciónbiorremediación
Wagner et al., Microbial Ecology 53, 498–506 (2007)94
Temas críticos• Especificidad• Sensibilidad• Cuantificación