71. Biotecnología ambiental

[Ide@s CONCYTEG 6
(71): Mayo, 2011]
ISSN: 2007-2716
Cómo citar: Gortáres, P. (2011), “Biotecnología ambiental. Nota Editorial”,
Ide@s CONCYTEG, 6 (71), pp. 512-518.
71. Biotecnología ambiental
Nota editorial
Pablo Gortáres Moroyoqui1
E
ste número está enfocado a la
visión de las contribuciones que se entregan
biotecnología
en esta edición.
ambiental,
particularmente a la solución de los
diversos
problemas
de
contaminación, conservación y/o deterioro de
los recursos naturales (agua, suelo y aire). En
este
sentido
conceptualizar
es
pertinente
qué
es
definir
o
biotecnología
ambiental, al menos a fin de entender la
Primeramente, el vocablo biotecnología fue
acuñado en 1919 por el economista e
ingeniero húngaro, Károly Ereky,
en su
trabajo clásico Biotechnologie publicado en
Berlín;
con este marcó una nueva era
tecnológica basada en la bioquímica.
El significado más amplio de biotecnología es
1
Ing. Bioquímico con especialidad en Tecnología
de Alimentos por parte del Instituto Tecnológico
de Culiacán. Maestría en Ciencias en
Bioingeniería (Especialidad en Fermentaciones)
por parte de del Departamento de Biotecnología y
Bioingeniería del Centro de Investigación y
Estudios Avanzados del Instituto Politécnico
Nacional (CINVESTAV-IPN). Doctorado en
Ciencias en Suelo, Agua y Ciencias Ambientales
(Ph. D.) por parte del Departamento de Suelo
Agua y Ciencias Ambientales de la Universidad
de Arizona. Profesor/Investigador del Instituto
Tecnológico de Sonora en el departamento de
Biotecnología
y
Ciencias
Alimentarias.
Laboratorio de Biotecnología y Microbiología
Ambiental (CIIBAA) Campus Centro. Correo
electrónico:
[email protected]
o
[email protected]. Áreas de interés:
Tratamiento y reúso de aguas residuales,
biotecnología y microbiología ambiental, calidad
del agua.
ISBN 978-607-8164-02-8
el empleo de organismos vivos y/o sus
fracciones para obtener un bien o servicio.
Sin embargo, ocasionalmente es definida más
como el uso de células (animales, vegetales o
microbianas) y/o sus fracciones para la
obtención de bienes o servicios. Aunque,
como
se
mencionó,
el
término
de
biotecnología es relativamente nuevo, los
productos o bienes y servicios obtenidos
mediante el uso de organismos vivos o bien
de células microbianas, animales o vegetales
han estado presentes en la humanidad desde
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tiempos muy remotos. Algunos ejemplos de
La solución de problemas ambientales a
estas actividades son las siguientes: a) el
través de la biotecnología, por ejemplo, en el
comienzo de actividades agrícolas y la cría de
caso de eliminación de contaminantes en
animales, b) el procesamiento de hierbas para
agua, suelo o aire tiene la gran ventaja, en
uso medicinal, c) la preparación de pan y
comparación con los procesos fisicoquímico,
cerveza junto con alimentos como yogurt, el
de que los contaminantes son eliminados, por
queso y derivados de la soya.
lo general a sustancias inocuas, a través de
los procesos biológicos.
Por otro lado, el término ambiental se
relaciona con ambiente, que de manera
Aunque la biotecnología ambiental tiene una
amplia se puede definir como el espacio en el
diversidad de aplicaciones, en esta edición se
cual, la humanidad se desenvuelve y que a su
abordan
vez se interrelaciona tanto con los recursos
tratamiento
naturales, sea de tipo abiótico (suelo, aire,
aprovechamiento de residuos agrícolas y
agua) o biótico (seres vivos en general),
pecuarios, eliminación de contaminantes en
como con los aspectos socio-económicos
suelo, producción de biocombustibles,
(asentamientos
como uso de ingredientes activos con
humanos,
sectores
temas
de
relacionados
aguas
con
el
residuales,
así
productivos, demanda de servicios de la
propiedades anti microbianas
población, etcétera).
nativas. En total se incluyen nueve trabajos,
de plantas
los cuales se espera sean motivo de análisis
de
de la audiencia de la revista IDE@S
biotecnología y ambiental es definida, por la
CONCYTEG. A continuación se describe
Sociedad Internacional de Biotecnología
brevemente y de forma general cada una de
Ambiental (ISEB, por sus siglas en inglés)
las contribuciones.
La
combinación
de
los
términos
como el desarrollo, uso y regulación de
sistemas biológicos para la remediación de
El primer trabajo es presentado por Ana
ambientes contaminados (agua, suelo, aire) y
Paola Balderrama C. y Pablo Gortáres M. del
para procesos amigables con el ambiente
Departamento de Biotecnología y Ciencias
(tecnologías verdes y desarrollo sustentable).
Alimentarias del Instituto Tecnológico de
De manera más sencilla puede definirse
Sonora (ITSON). Los autores abordan el
como, la aplicación de la biotecnología para
procedimiento de la evaluación cuantitativa
resolver problemas ambientales.
de riesgos como una herramienta para
predecir riesgos microbiológicos y producir
información que conduzca a estrategias de
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Biotecnología ambiental . Nota editorial
Pablo Gortáres Moroyoqui
mitigación o reducción de la contaminación
de refinación del petróleo, ha demostrado ser
con
posible y está retomando fuerza.
microorganismos
patógenos
en
el
ambiente así como, la aplicación de la
metodología para monitoreo, producción y
Los principales productos obtenidos de
distribución de agua y alimentos.
procesos en serie bajo el esquema de
biorrefinería, han sido principalmente los
Riesgo es la posibilidad o probabilidad de
biocombustibles,
que un acontecimiento dañino ocurra debido
metano, bioetanol, entre otros. La fracción
a la presencia de un peligro o peligros. Los
orgánica de residuos sólidos municipales es
peligros son por ejemplo, una situación como
un sustrato que cumple las características
cruzar una calle o manejar en lugares
para considerarse una alternativa sustentable
transitados, también un peligro es debido a
para la producción de biocombustibles: es
agentes
renovable, de producción continua y bajo
físicos,
como
ruido,
presión,
temperatura; provocado por agentes químicos
como
el
biohidrógeno,
costo
como vapores, disolventes, líquidos y agentes
microbiológicos como parásitos, bacterias, y
La siguiente contribución es de Gerardo
virus entre otros. La evaluación de riesgo se
Buelna A. del Centro de Investigación
ha utilizado desde hace mucho tiempo para
Industrial de Québec (CRIQ, por sus siglas en
estimar riesgos relacionados a la exposición a
francés) en colaboración Marco Garzón Z. y
sustancias químicas y solo desde hace
Gabriela Moeller C. del Instituto Mexicano
algunos años se ha aplicado para agentes
de Tecnología del Agua (IMTA). Los autores
patógenos.
presentan los resultados de algunos sistemas
de biofiltración que han sido instalados a
El segundo artículo es presentado por Carlos
escala real, en México y Canadá, para el
Escamilla A. y Héctor Poggi V. del Grupo de
tratamiento y el reuso de aguas residuales
Biotecnología
institucionales,
Ambiental
y
Energía
Renovables (GBAER) y Ma. Teresa Ponce N.
sanitarias,
municipales
y
agroalimentarias.
del Grupo de Genética Microbiana (GGM),
ambos del departamento de Biotecnología y
La presencia de cantidades excesivas de
Bioingeniería del Centro de Investigación y
materia orgánica, nutrientes, metales pesados
Estudios Avanzados del Instituto Politécnico
y substancias químicas en el agua, constituye
Nacional
este
uno de los más inquietantes problemas a los
trabajo se presenta la producción en serie de
que están confrontados la mayoría de los
hidrógeno y metano emulando los procesos
países del mundo. Por esta razón, el
(CINVESTAV-IPN).
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En
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desarrollo sustentable prioriza el control, la
recubrimientos comestibles con propiedades
reducción y el tratamiento de las descargas
antioxidantes y antimicrobianas.
urbanas,
agrícolas,
industriales
a
agroalimentarias
los
cuerpos
Desafortunadamente,
agua.
cantidades de desecho que son un problema
operación y los altos costos de inversión y de
medioambiental. Este desecho puede ser
mantenimiento asociados a los sistemas
utilizado para obtener el quitosano, un
convencionales de tratamiento de aguas
polímero muy maleable para la formación de
residuales, han limitado la aplicación de éstos
recubrimientos comestibles (RC). Además,
en las zonas rurales y en la pequeña y la
esta
mediana industria. El proceso de biofiltración
incorporar diversos compuestos bioactivos,
de lecho orgánico se ha desarrollado en los
como
últimos años con el fin de resolver esta
incorporación genera un RC innovador con
problemática y satisfacer las necesidades de
propiedades antibacterial y antioxidante, que
saneamiento de estos importantes sectores
podría
socio-económicos. Este proceso está basado
alimentaria.
en la capacidad que tienen ciertos medios
camarón tiene un potencial biotecnológico
orgánicos de actuar como resinas naturales,
alto, ya que puede ser utilizado para la
capaces
obtención de quitosano, el cual puede ser
contaminantes
fijar
complejidad
La industria camaronícola genera grandes
de
de
la
de
e
diferentes
mediante
adsorción/absorción
y
substancias
mecanismos
de
favorecer
matriz
los
ser
polimérica
aceites
explotado
es
ideal
esenciales.
en
la
para
Esta
industria
El desecho de la cáscara de
de
aprovechado para la innovación de RC, a los
la
cuales se pueden incorporar aceites esenciales
implantación de microorganismos capaces de
(Aes)
biodegradar los contaminantes retenidos.
antibacterial y antioxidante, lo cual prolonga
para
mejorar
sus
propiedades
la vida útil de los alimentos.
El cuarto artículo es presentado por Marco A.
López M., Saúl Ruíz C., Norma P. Silva B. y
Norma P. Silva, Saúl Ruíz C., Marco A.
Laura E. Gassos O. del Departamento de
López M., Luis Cira C. y Pablo Gortáres M.
Biotecnología y Ciencias Alimentarias del
del
ITSON, en colaboración con José J. Ornelas
Ciencias Alimentarias del ITSON presentan
P.
en
el quinto artículo, el cual destaca el
Alimentación y Desarrollo (CIAD, A. C.). En
aprovechamiento de residuos agroindustriales
el trabajo se analiza el aprovechamiento de
de papa para obtener glicoalcaloides como
residuos de camarón para la elaboración de
posible alternativa en desinfección de agua
del
Centro
de
Investigación
Departamento
de
Biotecnología
y
residual.
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Biotecnología ambiental . Nota editorial
Pablo Gortáres Moroyoqui
En la actualidad cada vez son menos los
Biotecnología y Ciencias Alimentarias del
cuerpos de agua disponibles, en cantidad y
ITSON. En este artículo se describen las
calidad requerida, para las necesidades de la
características de los surfactantes y solventes
población, por lo que el reciclaje es un medio
en la biorremediación, enfatizando los efectos
atractivo para optimizar los suministros de
de la mezcla de tween 80 con D-limoneno.
agua existentes. Sin embargo, muchos países
La aplicación de surfactantes y solventes en
tienen
biorremediación
deficiencias
normativas
en
la
incrementa
la
regulación de microorganismos persistentes
biodisponibilidad de hidrocarburos, lo cual
en aguas recicladas, aunque se ha demostrado
mejora
a través de los brotes de patógenos que
surfactante
pueden estar presentes en aguas recreativas y
demostrado ser efectivo en procesos de
en
biorremediación,
establecimientos
de
bebidas.
La
la
eficiencia
no
de
iónico
remoción.
Tween
siendo
80
El
ha
además
desinfección es una práctica común en el
biodegradable. El aceite vegetal D-Limoneno
tratamiento de aguas residuales con el fin de
actúa en la biorremediación como un solvente
eliminar patógenos presentes que podrían
natural, remueve el hidrocarburo y además
causar
puede
enfermedades.
Aunque
las
servir
como
sustrato
para
los
propiedades antimicrobianas de los extractos
microorganismos degradadores. La finalidad
de plantas son ampliamente conocidas su
de mezclar Tween 80 con el D-Limoneno es
aplicación en la desinfección del agua ha
ocasionar una sinergia de modo que se
recibido poca atención. Una nueva propuesta
incremente el porcentaje de remoción de
en los procesos de desinfección, es la
hidrocarburos.
utilización de los componentes bioactivos
obtenidos a partir de los extractos de plantas
La séptima contribución es de Celestino
de
tuberosum),
García
de
estrés
Departamento de Biotecnología y Ciencias
glicoalcaloidelos, los cuales han mostrado
Alimentarias de ITSON en colaboración con
tener capacidad de eliminar bacterias y
Patrick Drogui del Instituto Nacional de la
protozoarios.
Investigación Científica – Agua, Tierra y
papa
específicamente
(Solanum
metabolitos
G.,
Pablo
Gortáres
M.
del
Ambiente (INRS–ETE, por sus siglas en
La biorremediación de suelo contaminado
francés). El artículo concentra una revisión de
con hidrocarburos, aplicando tween 80 y D-
publicaciones recientes relacionadas con
limoneno es abordada por Héctor H. Riojas
procesos
G., Pablo Gortáres M., Iram Mondaca F. y
combinación con tratamientos biológicos,
de
oxidación
avanzada
en
José J. Balderas C., del Departamento de
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utilizados en la remoción de contaminantes
La
en agua.
tradicional con amplio uso de agroquímicos
reconversión
de
una
agricultura
hacia una de producción económicamente
Los procesos biológicos convencionales en el
rentable y amigable con el ambiente, requiere
tratamiento de aguas en algunos casos no
del desarrollo de alternativas de manejo de
proveen buenos resultados en la remoción de
sistemas de producción vegetal que permitan
contaminantes recalcitrantes o no se logra
obtener buenos rendimientos y calidad de los
alcanzar el grado de pureza requerido bajo
productos agrícolas, sin afectar la salud de los
norma. Es por esta razón, que la aplicación de
trabajadores
un proceso de oxidación avanzada (POA)
productos. La prohibición del Bromuro de
como un pre-tratamiento o post-tratamiento
metilo como fumigante de suelos en la
puede ser la solución a la remoción de aguas
actividad agrícola, a causa del efecto negativo
biológicamente persistentes. Estos procesos
que tiene en la degradación de la capa de
de oxidación han sido reconocidos por una
ozono,
alta eficiencia en su aplicación, logrando
investigación en el campo de la protección
degradar una gran variedad de contaminantes
vegetal, haciendo énfasis en el manejo
principalmente por la acción de radicales
integrado de plagas, buscando elementos que
hidroxilos los cuales presentan un alto
puedan ser efectivos y eficientes en la
potencial de oxidación.
reducción de problemas fitosanitarios dentro
de
Los extractos vegetales se presentan como
ha
una
y
consumidores
motivado
agricultura
el
de
de
desarrollo
menor
estos
de
impacto
ambiental y mayor calidad.
una alternativa viable, y dentro de éstos
destaca la planta conocida comúnmente como
El último artículo es presentado por Edna R.
“gobernadora” (Larrea tridentata), de la cual
Meza E. Escalante del Departamento de
ha sido ampliamente demostrado su potencial
Ciencias del Agua y del Medio Ambiente del
de control sobre organismos patógenos del
ITSON,
suelo. Este artículo es la colaboración de
desnitrificación
Ofelda Peñuelas R., Maritza Arellano G.,
eliminar
José L. Martínez C., Marco A. Gutiérrez C.,
orgánicos e inorgánicos presentes en aguas
Luciano Castro E. y Catalina Mungarro I., del
residuales.
quien
plantea
como
el
proceso
alternativa
conjuntamente
de
para
compuestos
Departamento de Ciencia Agropecuarias y
Veterinarias del ITSON
La
contaminación
por
compuestos
carbonados, nitrogenados y azufrados en
aguas es un problema crítico, ya que existen
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Biotecnología ambiental . Nota editorial
Pablo Gortáres Moroyoqui
diversos efluentes de tipo industrial que
La edición de este número no hubiese sido
contienen estos compuestos, desde los de
posible
fácil oxidación hasta los conocidos como
investigadores: Dra. María Teresa Ponce
recalcitrantes. Algunos de estos compuestos,
Noyola, Dra. Maritza Arellano Gil,
pueden tener implicaciones de tipo ambiental,
Edna Rosalba Meza Escalante, Dr. Gerardo
económico y en la salud. Este tipo de
Buelna Acedo, Dr. Saúl Ruíz Cruz, quienes
efluentes es más recurrente en las industrias,
recibieron con agrado y compromiso la
principalmente de los sectores químico y
invitación para colaborar como autores en
petroquímico. La desnitrificación biológica es
este número de
altamente selectiva para la eliminación de
motivo por el cual aprovecho para expresarles
nitrato, acoplada a la oxidación de materia
mi agradecimiento, al igual que a sus colegas
orgánica y compuestos reducidos del azufre.
con los que compartieron autoría, incluidos
El material abordado de manera interesante
sus alumnos de doctorado. Igualmente, es de
por cada uno de los autores representa una
reconocer la destacada participación como
muestra de la aplicación de la biotecnología
autores de los alumnos de doctorado del que
ambiental
suscribe.
tratamiento
orientada
de
principalmente
aguas
residuales,
al
sin
la
colaboración
de
los
Dra.
IDE@S CONCYTEG;
la
el
Finalmente, es importante dejar patente el
aprovechamiento de residuos agrícolas y
agradecimiento a la Dra. Adriana Martínez
pecuarios, la obtención de ingredientes con
Martínez, editora general de la revista
actividad antimicrobiana a partir de plantas
IDE@S CONCYTEG, por brindarme la
nativas y de residuos orgánicos, así como la
oportunidad, por segundo año consecutivo, de
aplicación de estudios de riesgo. En general
coordinar la edición de un número del órgano
los trabajos cubren aspectos relacionados con
de difusión del Consejo de Ciencia y
la solución a la problemática ambiental, tanto
Tecnología del Estado de Guanajuato, lo que
desde el enfoque correctivo como preventivo.
ha permitido por un lado, conjugar el
Sin lugar a dudas el material representa una
esfuerzo y participación de colegas y
interesante muestra de la actividad científica
estudiantes
y tecnológica que se lleva a cabo en
doctorado) tanto de las Ciencias Ambientales,
importantes
plano
como de la Biotecnología Ambiental; y por el
internacional, como es el caso del CRIQ y el
otro, contribuir al análisis y discusión de
INRS-ETE de Quebec, Canadá; así como a
temas de éstas áreas, mismos que espero sean
nivel nacional tal como el CINVESTAV-IPN,
de interés de la importante y distinguida
el IMTA, el CIAD y el ITSON.
audiencia de IDE@S CONCYTEG.
biorremediación
de
instituciones
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suelos,
en
el
de
posgrado
(maestría
y
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