Liliana Chacón Jaramillo - Las agrociencias como soporte a una producción agropecuaria sostenible

A la par, los invitamos a que se cuestionen sobre cuáles son algunas de las problemáticas sociales y culturales que afectan los sistemas productivos, la salud animal y humana en Colombia; problemáticas causadas por las decisiones que tomamos para mantener nuestra población creciente. Es relevante pensar en cómo aumentar la producción de alimentos, mejorar la seguridad alimentaria de forma ecológica y sostenible, además de adoptar un enfoque integrado, un enfoque ecosistémico.

Ciertos servicios ecosistémicos se investigan en Colombia y otros apenas se estudian y valoran. Al respecto, se mencionan: la provisión de aire limpio y agua limpia, la apreciación estética de la naturaleza y esta última como fuente de inspiración de la cultura e innovación, el secuestro y almacenamiento de carbono, el tratamiento de aguas residuales, la prevención de la erosión y conservación de la fertilidad del suelo, la regulación de los flujos de agua, el control natural de plagas, el ciclo de los elementos nutritivos, los servicios de polinización, así como el control de inundaciones y erosión. En cada uno de los capítulos de este libro se presentan algunos de estos servicios ecosistémicos evaluados de manera directa o indirecta.

Biorremediación ambiental: los microorganismos en el saneamiento del suelo

Alejandro Islas-García1

Resumen

LA DEGRADACIÓN QUÍMICA ES UNA de las causas principales del deterioro de suelos a nivel mundial, provocada, en principio, por diferentes actividades humanas, que generan residuos químicos vertidos intencional o accidentalmente en el ambiente. Los compuestos orgánicos, como hidrocarburos, plaguicidas, colorantes, y los compuestos clorados son contaminantes con propiedades tóxicas, persistentes y bioacumulativas, por lo que son necesarias acciones correctivas para mitigar sus efectos adversos. La biorremediación de suelos contaminados es una de las alternativas verdes y amigables con el ambiente, debido a que utiliza a los microrganismos para degradar los compuestos tóxicos orgánicos. La biodegradación de un contaminante es un proceso bioquímico complejo y su resultado dependerá de la interacción de factores ambientales fisicoquímicos y biológicos, que determinarán su eficiencia metabólica. Existen diversos géneros de microorganismos capaces de metabolizar compuestos orgánicos con estructuras químicas: biorremediadores, los cuales son las bacterias, levaduras y hongos. A su vez, los principales factores del suelo que limitan su efectividad son la estructura, el pH, temperatura, oxigenación, nutrientes, humedad y capacidad microbiológica de degradación. Para aplicar con éxito la biorremediación en el campo, es indispensable realizar pruebas iniciales, como caracterizar el suelo impactado y conducir experimentos de biofactibilidad y biodegradabilidad en el laboratorio; de esta manera, se precisará el tipo de acondicionamiento en el desarrollo microbiológico y se disminuirán los periodos de restauración del suelo contaminado. Los casos de éxito demuestran que esta tecnología microbiológica es una opción ambiental responsable en el tratamiento y disminución de sitios impactados con contaminantes orgánicos a nivel mundial.

Palabras clave: biorremediación, contaminantes orgánicos, biodegradación, suelo.

Abstract

Chemical degradation is one of the main sources of deterioration in soils worldwide, mainly caused by different human activities that generate chemical waste, accidentally or intentionally spilled into the environment. Organic compounds, such as hydrocarbons, pesticides, dyes, and chlorinated compounds are pollutants with toxic, persistent and bioaccumulative properties, so corrective actions are necessary to mitigate their adverse effects. The bioremediation of contaminated soils is one of the green and environmentally friendly alternatives because it uses microorganisms to perform the degradation of organic toxic compounds. The biodegradation of a contaminant is a complex biochemical process and its result will depend on the interaction between different physicochemical and biological environmental factors that will determine its metabolic efficiency. There is various genre of microorganisms capable of metabolizing organic compounds with different chemical structures; the main bioremediators are bacteria, yeasts and fungi. The main soil factors that limit effectiveness are structure, pH, temperature, oxygenation, nutrients, moisture and microbiological degradation capacity. For the application of bioremediation in the field it is essential to carry out initial tests to guarantee its success, such as characterizing the impacted soil and bioactivity and biodegradability experiments in the laboratory, this to determine the type of conditioning necessary for microbiological development and decrease the restoration periods of contaminated soil. Successful cases show that this microbiological technology is an environmentally responsible option for the treatment and reduction of sites impacted with organic pollutants worldwide.

Keywords: bioremediation, organic compounds, biodegradation, soil.

Introducción

La formación del suelo es un procedimiento complejo, en el que influyen procesos ambientales, fisicoquímicos y biológicos, que se conjuntan para que, en un periodo largo, se formen los perfiles de suelo característicos de cada ecosistema (Chinchilla et al., 2011). En contraste, la degradación causada por actividades humanas toma una parte de este tiempo y ocasiona la pérdida de biodiversidad, productividad biológica y capacidad de producir servicios y recursos para el ambiente y la humanidad (Emadodin y Bork, 2011).

La degradación química es una de las principales causas de deterioro en suelos a nivel mundial, provocada, en principio, por la industrialización y la agricultura. De igual modo, la deforestación y el sobrepastoreo tienen una destacada contribución (figura 1). Al respecto, Richmond (2015) menciona que, en el planeta, hay 240 Mha, degradadas a nivel químico por nutrientes (136 Mha), salinización (77 Mha), contaminación (21 Mha) y acidificación (6 Mha). Todas estas formas están vinculadas a algunas actividades humanas, como derrames accidentales, fugas, manejo inadecuado de residuos o aplicación directa de compuestos químicos. La degradación por contaminación se relaciona a compuestos inorgánicos (metales pesados y metaloides) y compuestos orgánicos (hidrocarburos, hidrocarburos aromáticos policíclicos, plaguicidas, colorantes y antibióticos, Saha et al., 2017).

Figura 1. Principales tipos y causas de degradación de suelos en el mundo

Fuente: datos tomados de Gruver (2013).

Las fuentes antropogénicas de contaminación del suelo son los productos y subproductos químicos utilizados en actividades industriales, desechos domésticos y municipales e incluyen aguas residuales, agroquímicos y productos derivados de la gasolina. Estos químicos se liberan al medio ambiente mediante derrames de petróleo, lixiviación de vertederos, uso de fertilizantes y pesticidas, irrigación con aguas residuales no tratadas o aplicación de aguas residuales en el suelo (Rodríguez-Eugenio et al., 2018).

De acuerdo con Duarte et al. (2018), existe una amplia gama de contaminantes orgánicos en el suelo, pero los más abundantes contienen hidrocarburos (alcanos, alquenos, cicloalcanos y benceno, tolueno, etilbenceno y xileno: BTEX), hidrocarburos aromáticos policíclicos (benzo[a]pireno, antraceno y fenantreno), compuestos clorados (bifenilos policlorados, dioxinas y furanos) y plaguicidas (atrazina, DDT, endosulfán, heptacloro, lindano, entre otros). Estos contaminantes orgánicos se caracterizan por ser tóxicos, persistentes, bioacumulativos y de fácil dispersión a larga distancia; razón por la cual algunos se anexan en la lista de compuestos orgánicos persistentes, establecidos por el Convenio de Estocolmo, en función de su eliminación y reducción de producción, utilización, importación, exportación y emisión al medio ambiente (Magulova y Priceputu, 2016).