Producción de bioelectricidad y biorremediación de metales

PRODUCCIÓN DE BIOELECTRICIDAD Y BIORREMEDIACIÓN DE METALES PESADOS POR
BACTERIAS DEL SUBSUELO
Katy Juárez López, Departamento de Ingeniería Celular y Biocatálisis, Instituto de
Biotecnología, UNAM, [email protected]
Uno de los retos que enfrenta la humanidad actualmente es el reemplazo de los combustibles fósiles
por fuentes alternas de energía que contribuyan de manera sustentable a mitigar la creciente
demanda de energía. Los miembros de la familia Geobacteraceae ofrecen una alternativa para la
generación de electricidad a partir del catabolismo de compuestos orgánicos de desecho, gracias a
la capacidad que tienen de acoplar la respiración anaeróbica a la reducción microbiana de metales
(1). Estudios de ecología molecular han demostrado que los Geobacteraceae son un grupo
predominante en el subsuelo y que juegan un papel importante en los procesos biogeoquímicos de
reducción disimilatoria de Fe(III) y Mn(IV). Esta característica se ha empleado exitosamente procesos
de biorremediación de acuíferos subterráneos y suelos contaminados por metales pesados, tales
como U(VI), V(V) y Cr(VI), los cuales al ser reducidos a un estado redox mas bajo, se precipitan,
facilitando así su remoción (2, 3).
Geobacter sulfurreducens, es el organismo mejor estudiado de esta familia, el análisis de su
genoma, no solo ha proporcionado datos acerca de su extraordinario metabolismo y estrategias de
supervivencia, sino que ha significado un avance importante en la comprensión de los mecanismos
moleculares y bioquímicos que esta bacteria emplea para la reducción de metales y generación de
bio-electricidad. Sin embargo, poco se sabe de la regulación de la expresión de los genes que
participan en la respiración anaeróbica y la transferencia de electrones a metales. En nuestro grupo,
nos hemos enfocado a ampliar el conocimiento en esta área, implementando diversas estrategias
como el estudio de el efecto de mutaciones en reguladores globales de la transcripción, como son
IHF, dos homólogos de FNR-CRP, RpoN y RelA, actualmente con los resultados obtenidos
contamos con mecanismos de regulación propuetos para dichos reguladores.
Por último, otra de nuestras líneas de investigación está enfocada a la biorremedicaión in situ de
sitios contaminados por metales pesados, principalmente Cr(VI), un grave problema en nuestro país.
La estrategía en este caso, es el incremento la concentración de donadores de electrones en los
sitios contaminados, mediante pozos de inyección de acetato, lactato y melazas, favoreciendo el
incremento de poblaciones metaloreductoras, las cuales reducen el metal a Cr(III), facilitando
posteriormente su remoción. De sitios altmaente contaminados por cromatos hemos logrado aislar
bacterias que resisten altas concentraciones de Cr(VI) y otras capaces de recudirlo a Cr(III), con las
cuales estamos llevando a cabo proyectos bioremediación in situ , los cuales han logrado reducir el
Cr(VI) a Cr(III) hasta en dos semanas y aislando bacterias resistentes y reductoras de altas
concentraciones del metal.
1.- Lovley, D.R. (2006). Nat Rev Microbiol. 4(7):497-508.
2.- Ortiz-Bernad I, Anderson RT, Vrionis HA, Lovley DR (2004) Appl Environ Microbiol.
May;70(5):3091-5.
3.- Cutting RS, Coker VS, Telling ND, Kimber RL, Pearce CI, Ellis BL, Lawson RS, van der
Laan G, Pattrick RA, Vaughan DJ, Arenholz E, Lloyd JR. (2010) Environ Sci Technol. Apr
1;44(7):2577-84.
4.- Juarez, K., Kim, B. C., Nevin, K., Olvera, L., Reguera, G., Lovley, D. R., and Methe, B. A.
(2009) J Mol Microbiol Biotechnol 16, 146-158
5.- Krushkal, J. Juarez, K. Barbe, J.F. Qu, Y. Andrade, A. Puljic, M. Adkins, R.M. Lovley, D.R.
Ueki, T. (2010). Gene, 469, 31-44.