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Última actualizaciónJue, 26 Nov 2020 5pm

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Tecnología basada en bacterias para degradar compuestos tóxicos de mercurio de los sedimentos marinos

El proyecto MER-CLUB, en el que participa el Instituto de Ciencias del Mar del CSIC en Barcelona, busca desarrollar una tecnología basada en el uso de bacterias marinas para la degradación de un compuesto tóxico del mercurio para mejorar la calidad del medio marino. Una sustancia que se acumula en los sedimentos marinos y se incorpora a la red trófica.

Primera reunión de MER-CLUB en AZTI, Sukarrieta. Fila superior de izquierda a derecha: Anders Lanzen (AZTI), Ulrich Soltmann (GMBU), Stefan Bertilsson (SLU), Olga Sánchez (UAB), Silvia G. Acinas (ICM-CSIC), Andrea G. Bravo (ICM-CSIC), David Amoroux (UPPA) y Mónica Estupiñán (AZTI). Inferior, de izquierda a derecha: Ibon Lekue (AFESA Medio Ambiente S.A.), Laura Alonso-Sáez (AZTI), Eduardo Alzola (AFESA Medio Ambiente S.A.).Los sedimentos desempeñan un papel clave en los ecosistemas marinos, ya que proporcionan nutrientes que sirven de alimento para especies acuáticas y recursos minerales, que garantizan la riqueza y diversidad biológica. Sin embargo, la contaminación procedente de efluentes industriales y de aguas residuales se acumulan en estos sedimentos, convirtiéndolos en un repositorio de contaminantes. Hasta la aplicación de la ley de vertidos en los años 90, los sedimentos han acumulado grandes cantidades de metales, entre ellos el mercurio.

Ahora, un consorcio internacional liderado por la Dra. Laura Alonso-Sáez desde AZTI, y formado por el Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC, IP: Silvia G. Acinas), la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB, IP: Olga Sánchez), la Universidad Sueca de Ciencias de la Agricultura (SLU, IP: Stefan Bertilsson), la Universidad de Pau y de los Países del Adour (UPPA, IP: David Amoroux), la Asociación de Tecnologías Médicas, Bio- y Ambientales innovadoras (GMBU, IP: Ulrich Soltmann) y una pequeña empresa, AFESA Medio Ambiente (AFESA, IP: Eduardo Alzola), está desarrollando el proyecto de investigación MER-CLUB para la biorremediación de estos ecosistemas.

Reducir los niveles de mercurio acumulados en el medio marino

“El objetivo de MER-CLUB es reducir los niveles de dos formas químicas del mercurio, el monometilmercurio (MMHg) y el mercurio divalente inorgánico (Hg2+)”, dice Silvia G. Acinas (ICM-CSIC), una de las investigadoras del proyecto. La científica explica que la primera forma del mercurio “se bioacumula en los organismos y se biomagnifica en las cadenas tróficas”, mientras que el mercurio divalente “se acumula en menor medida en los organismos, si bien es la forma química que predomina en aguas y sedimentos”.

La biorremediación es un proceso biotecnológico para restaurar un medio ambiente alterado por contaminantes

La biorremediación es un proceso biotecnológico en el que se utilizan microorganismos para restaurar un medio ambiente alterado por contaminantes. MER-CLUB tiene como objetivo principal el desarrollo de una solución biotecnológica que empleará bacterias detoxificadoras para reducir la presencia de mercurio en sedimentos marinos.

“Ajustar un método químico para eliminar el mercurio ligado a cada una de estas formas químicas es un proceso largo y costoso”, explica Andrea G. Bravo, del ICM-CSIC. La investigadora añade que “el eje central es describir y utilizar la diversidad funcional de las bacterias y comunidades bacterianas autóctonas, que ya viven en sedimentos contaminados, para conseguir potenciar su actividad y eliminar simultáneamente las formas químicas de mercurio”.

El uso de bacterias marinas para la biorremediación

Placa de cultivo donde han crecido bacterias procedentes del sedimento marino.En el proyecto se ha utilizado una nueva cepa bacteriana, aislada en el océano profundo a más de 4.000 m de profundidad y asociada taxonómicamente al género Alteromonas.

“Analizaremos el potencial de esta cepa y otras cepas nuevas aisladas de sedimentos marinos contaminados con el objetivo de desarrollar una tecnología capaz de reducir entre un 50 y un 70% la cantidad de mercurio presente en los sedimentos”, explica Laura Alonso Sáez (AZTI). “Fruto de nuestra investigación, disponemos ya de varias cepas de Alteromonas aisladas en el agua marina con una gran capacidad de degradación de mercurio”, prosigue.

Las bacterias de la familia Alteromonadaceae son células grandes, de crecimiento rápido y con genomas relativamente grandes en comparación con otras bacterias. Muchos de estos genomas contienen el operón mer, un conjunto de genes implicados en las rutas metabólicas implicadas en transformación y degradación del mercurio tales como el merB y el merA.

Siglos de actividad industrial han provocado la acumulación de mercurio en los sedimentos marinos

Las estimaciones, realizadas a partir de datos de las últimas tres décadas, concluyen que se han acumulado entre 50.000 y 100.000 toneladas de mercurio en ambientes costeros.

Las investigadoras señalan casos como el de la Bahía japonesa de Minamata, donde una fábrica productora de acetaldehído provocó un aumento de hasta 2.000 mg/kg en la concentración de mercurio en los sedimentos; o la extracción de mercurio en la mina Idrija, en Eslovenia, que durante 500 años provocó una acumulación de más de 1.800 toneladas de mercurio en los sedimentos. También recuerdan los acontecimientos como la fiebre del oro en California, a partir de la cual se acumularon más de 140 toneladas en la Bahía de San Francisco hacia finales del s. XIX.

“En el Mediterráneo se estima que hay unas 1.000 toneladas de mercurio total, de las cuales unas 238 son de monometilmercurio, la forma que pasa a las cadenas tróficas”, indican las investigadoras del proyecto. Esto se confirma con el hecho de que se han detectado altos niveles de mercurio en especies bioindicadoras (mejillones). Por eso, la acumulación de este compuesto en sedimentos marinos constituye “un riesgo potencial global para los sistemas costeros y las cadenas tróficas”, coinciden las científicas.

Aplicación de la tecnología desarrollada por MER-CLUB

El lugar elegido para el estudio piloto que se realizará en las etapas finales de MER-CLUB es el estuario del Nervión, en el País Vasco. Es un sitio ambientalmente relevante porque las concentraciones estaban por encima del umbral de “contaminación fuerte”. La aplicación de tecnologías de biorremediación en condiciones reales se realizará con la participación de la empresa AFESA Medio Ambiente.

MER-CLUB monitorizará la descontaminación del mercurio en sedimentos marinos en un entorno controlado

“Los primeros pasos serán el dragado de los sedimentos marinos contaminados para experimentar en sistemas cerrados, a pequeña escala (1-4 kg), y optimizando las condiciones para potenciar la detoxificación de las bacterias seleccionadas. Posteriormente, se realizará el escalado utilizando entre 40 y 50 Kg de sedimentos”, indica el equipo de investigadoras.

MER-CLUB monitorizará la descontaminación del mercurio en sedimentos marinos en un entorno controlado, estudiando los ciclos químicos del mercurio y las interacciones entre las comunidades bacterianas naturales y las bacterias detoxificadoras introducidas en el sistema. El experimento se prolongará durante un mes para determinar la eficiencia de descontaminación.

Esto permitirá estimar el tiempo y la viabilidad de esta nueva estrategia de biorremediación y, durante la última fase del proyecto, determinar el potencial de transferencia de esta tecnología sostenible al mercado.