21.06.2021 - Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt)

¿Enzimas a medida para las toxinas químicas?

En medio de la basura se esconden valiosas bacterias que pueden degradar las toxinas ambientales

Las bacterias de un vertedero indio podrían ayudar a eliminar las sustancias químicas contaminadas. Se trata de pesticidas o retardantes de llama bromados, que se acumulan en la naturaleza y en las cadenas alimentarias. Los investigadores de Empa y Eawag utilizaron estas bacterias para generar enzimas que puedan descomponer estos peligrosos productos químicos.

La producción de productos químicos es un negocio engorroso. A menudo, sólo se produce en la fábrica una pequeña parte de lo que realmente se quiere. El gran resto es inutilizable, o incluso peor. ¿Un ejemplo? El defoliante "Agente Naranja" contenía dioxina como impureza. Como resultado, no sólo los árboles de la zona de combate perdieron su follaje, sino que los soldados estadounidenses y los civiles vietnamitas enfermaron de cáncer años después.

También hay ejemplos en la agricultura: En la producción del insecticida lindano, un hexaclorociclohexano (HCH), sólo se produce menos del 15% de la sustancia deseada; el 85% son residuos peligrosos. En los años 50, esta mezcla tóxica se seguía rociando en su totalidad en campos y huertos. Más tarde, el lindano efectivo se separaba y se vendía puro, y el resto se arrojaba a los vertederos. Allí siguen yaciendo a menudo los productos químicos hoy en día. El lindano está prohibido en la UE desde 2007, y hace tiempo que no se utiliza en Suiza.

El retardante de llama hexabromociclodecano (HBCD) también es una mezcla de varias sustancias. Se inventó en la década de 1970, se produjo a una escala de varias 10.000 toneladas al año y se utilizó en placas aislantes de poliestireno para fachadas de casas, en textiles y en plásticos para aparatos eléctricos. Está prohibido en todo el mundo desde 2014. En Suiza, el plástico que contiene HBCD no se recicla, sino que debe destruirse en la incineración de residuos.

Prohibido a nivel internacional

Desde 2004, el Convenio de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes regula la manipulación de estos tóxicos ambientales de larga duración. Suiza ratificó el acuerdo en 2003, pero todas estas sustancias ya están en el medio ambiente, y finamente distribuidas. El HBCD se encuentra en los lodos de depuradora, en los peces, en el aire, en el agua y en el suelo. En 2004, el Fondo Mundial para la Naturaleza (WWF) tomó muestras de sangre a once ministros europeos de Medio Ambiente y a tres ministros de Sanidad y detectó HBCD y lindano en la sangre de todos ellos.

Las bacterias, las salvadoras del suelo

Esto nos lleva a preguntarnos: ¿Podemos recuperar o desintoxicar los residuos químicos de las generaciones pasadas? Afortunadamente, los científicos no rehúyen de los lugares más desagradables en su búsqueda de soluciones. En 1991, descubrieron tres cepas de bacterias que podían consumir lindano y sus hermanos químicos inútiles en vertederos de productos químicos de Francia, Japón e India casi simultáneamente: Sphingobium francense, Sphingobium japonicum y Sphingobium indicum. ¿Podrían estos bio-limpiadores digerir también el retardante de llama HBCD y otras toxinas?

El químico de Empa Norbert Heeb y el microbiólogo de Eawag Hans-Peter Kohler, junto con investigadores de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zúrich (ZHAW) y dos institutos indios, los pusieron a prueba. Modificaron los genes de las bacterias indias y produjeron enzimas que degradan el HCH en forma pura. Una enzima es una molécula de proteína, un biocatalizador por así decirlo, con el que las bacterias, pero también otras células vivas, pueden crear o descomponer sustancias químicas. La molécula contaminante HCH se inserta en la enzima como una llave en una cerradura. A continuación, parte de la molécula se desprende. Los fragmentos, ahora inofensivos, se liberan de nuevo y la enzima está preparada para absorber la siguiente molécula contaminante.

Las mutaciones abren oportunidades

Junto con la estudiante Jasmin Hubeli, Heeb investigó no sólo las variantes de enzimas encontradas en los vertederos, sino también una enzima obtenida de una cepa bacteriana modificada genéticamente. En este caso, los investigadores habían ampliado deliberadamente el "ojo de la cerradura" para que las moléculas de HBCD más grandes pudieran descomponerse más fácilmente. El resultado: La modificación genética influyó en la velocidad de descomposición del contaminante.

Heeb, investigador del Empa, se muestra esperanzado con sus resultados: "Esto significa que ahora tenemos la posibilidad de utilizar métodos biológicos para hacer inofensivas estas toxinas de larga duración producidas por la humanidad y distribuidas en grandes áreas". Sin embargo, aún queda un largo camino por recorrer. El principio de bloqueo de las enzimas útiles todavía tiene que ser descubierto con más detalle antes de que las enzimas hechas a medida para las toxinas químicas estén disponibles en el futuro.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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