Prof. Davor Cotoras.

Ya sea por los desechos domiciliarios, los provenientes de la industria o de otras fuentes, el agua es un recurso que constantemente se ve afectado por focos de contaminación. De hecho, cada vez que se plantea el tema, los metales pesados generados por la actividad minera o química saltan inmediatamente a la palestra. Sin embargo, la capacidad inventiva de un académico y de sus tesistas de la Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas de la Universidad de Chile, da garantía de que una alternativa de solución tecnológica a la contaminación del elemento vital por iones metálicos está cerca.

A través de un proyecto FONDEF, un equipo liderado por el doctor en ciencias y especialista en bioquímica y biotecnología, Prof. Davor Cotoras, y el académico magíster en ingeniería química, Prof. Fernando Valenzuela, trabajan en pos de descontaminar aguas residuales generadas por la actividad minera y química. En todo caso, no se trata propiamente de una iniciativa que recién comienza, sino de un estudio que es la culminación de una línea de investigación de 15 años.

Los profesionales del Laboratorio de Microbiología y Biotecnología -encabezados por el Prof. Cotoras- desarrollaron hace un tiempo un biorreactor y un proceso de remoción biológica o de biosorción de metales pesados mediante el uso de bacterias, iniciativas que por su novedad en el ámbito internacional permitieron en el 2000 el registro de dos patentes de invención por estos logros. El biorreactor es un estanque donde se desarrollan las bacterias, se les aportan nutrientes, oxígeno y una temperatura adecuada para su crecimiento.

El proceso, se basa en la capacidad espontánea de una bacteria para atrapar los metales pesados e insolubilizarlos. Esta tecnología biológica demostró en pruebas de laboratorio tener una alta efectividad para descontaminar, comparada con otros procesos convencionales.

Así, el desafío ahora es desarrollar un proceso de biorremediación para descontaminar aguas que sea aplicable a nivel industrial.

“Nuestra idea con este nuevo proyecto es mejorar y escalar la tecnología que ya fue creada. Desde el punto de vista biológico queremos estudiar cómo obtener cepas de microorganismos más efectivas que capten metales. También queremos mejorar los procesos y contar con un biorreactor de mayor capacidad que el actual. Con todo esto, buscamos lograr un escalamiento efectivo para que el proceso funcione con efluentes en condiciones reales”, explica el académico.

Como primera etapa, ya se realizó un escalamiento del biorreactor. En el primer proyecto se diseñó un total de tres de estos estanques de 350 mililitros, mientras que a través de una tesis recientemente concluida el volumen se amplió a ocho litros cada uno. El desafío -hacia el final del proyecto que dura tres años- es llegar a diseñar tres biorreactores de 100 litros cada uno, lo que permitirá el tratamiento de efluentes de agua de pequeñas industrias.



El Prof. Cotoras puntualiza que las ventajas de la biosorción se basan ensu efectividad para captar los iones metálicos y en constituir una alternativa tecnológica conveniente desde el punto de vista económico.

Los procesos convencionales de tratamiento de aguas para metales pesados -señala- son del tipo físico químico. Sobre ellos, agrega que aquellos sistemas que son más simples y de bajo costo tienen la desventaja de no ser suficientemente eficientes para disminuir las concentraciones de los metales contaminantes al nivel de las normas actuales. Por otro lado, los sistemas convencionales que realmente obtienen buenos resultados involucran costos altísimos.

Respecto al sistema de remoción biológica de los metales, sostiene que es más económico tanto en términos de costos de instalación como de operación y mantención. “Además, según los resultados de laboratorio, con esta tecnología, la concentración de metales queda perfectamente bajo la normativa chilena actual”, indica.

Los mecanismos por los cuales las bacterias captan metales con cargas positivas como el cobre, cadmio, zinc, níquel y cobalto, entre otros, son variados. Existe el mecanismo activo en el que la bacteria a través de un sistema de transporte ubicado en las membranas incorpora metales en forma específica. Además existe un sistema de transformación biológica como ocurre con la reducción de algunos de los metales pesados.

La biosorción, en tanto, consiste en un intercambio iónico del metal sobre la superficie de la bacteria. En este sentido, otra de las ventajas que ofrece esta tecnología es que la bacteria no se ve muy afectada por la toxicidad del metal o de los componentes de la solución a tratar. Así puede actuar por un largo tiempo y cuando la capacidad de biosorción de la bacteria se satura, ésta se puede regenerar mediante un proceso de elusión con ácido. De esta forma la biomasa queda apta para reiniciar un nuevo ciclo de remoción de metales.

Hay que señalar que este sistema aprovecha la capacidad de las bacterias para formar biopelículas sobre soportes sólidos, lo que permite mantenerla inmovilizada en los procesos de tratamiento de aguas. Respecto al proceso en general, hay que decir que el efluente requiere un pretratamiento para controlar aspectos como el pH y los sólidos suspendidos.