Biodegradation Pathway Prediction Of Pops (Persistent Organic Pollutants) And Biobarrier Treatment

BIODEGRADATION PATHWAY PREDICTION OF POP S  (PERSISTENT ORGANIC POLLUTANTS) AND BIOBARRIER  TREATMENT  PREDICCIÓN DE LA RUTA DE BIODEGRADACIÓN DE COP S  (CONTAMINANTES ORGÁNICOS PERSISTENTES) Y  TRATAMIENTO POR BIOBARRERAS 
SANTIAGO CARDONA 
Escuela de Geociencias y Medio Ambiente, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. Profesor  Asociado. sacardona@unal.edu.co EDGAR SUÁREZ 
Escuela de Biociencias, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. esuarez@unal.edo.co 
Received for review July 27 th , 2009, accepted March 4 th , 2009, final version May, 14 th , 2009 

ABSTRACT:  In  this  paper,  the  biodegradation  pathway  of  Dieldrin  is  simulated  using  an  expert  system.  This insecticide is included in the Stockholm Convention, signed and ratified by Colombian government in 2008, and it is  considered  one  of  the  most  harmful  human­made  compounds.  For  this  model  contaminant  a  complete  metabolic  biodegradation  sequence  was  built  and  a  simulation­based  strategy  was  formulated  for  its  biodegradation  in  a  practical case.  According  to  the  simulated  metabolic  pathway,  a  sequential aerobic­anaerobic­aerobic  reactor  would  be  the  best  choice  to  achieve  complete  biodegradation.  Using  these  results,  the  authors  propose  an  innovative  system  for  the  biological  treatment  of  POPs;  this  system  was  called  Bio­Reactive  Permeable  Barrier  (BioBarrier).  In  this  work  a description of the main and fundamentals aspects of BioBarrier system is also included, showing a new and potential  possibility for the bio­treatment of hazardous pollutants.  KEYWORDS: Metabolic pathway, Heuristic, Persistent Organic Pollutant, BioBarrier.  RESUMEN:  En  este  trabajo  la  ruta  de  biodegradación  de Dieldrin  es  simulada  usando  un  sistema  experto.  Este  insecticida es incluido en el Convenio de Estocolmo, firmado y ratificado por el gobierno Colombiano en 2008, y es considerado uno de los compuestos  sintéticos más tóxicos.  Para este compuesto modelo, una secuencia metabólica  completa  de  biodegradación  es  construida    y  una  estrategia  basada  en  simulación  es  formulada  para  su  biodegradación en un eventual proceso aplicado.  De acuerdo con la simulación realizada, un proceso secuencial aerobio­anaerobio­aerobio sería la mejor opción para asegurar una completa biodegradación. A partir de estos resultados los autores proponen un sistema innovador para  el  tratamiento  biológico  de  los  Compuestos  Orgánicos  Persistentes  COPs  denominado  Bio­Barrera  Reactiva  Permeable  COPs  (BioBarrera ).  En  este  trabajo,  una  descripción  de  los  conceptos  fundamentales  del  diseño  y  características de las BioBarreras es presentadoadicionalmente, mostrando una nueva posibilidad para el tratamiento  biológico de contaminantes peligrosos.  PALABRAS CLAVE: Ruta Metabólica, Heuristica, Compuesto Orgánico Persistente, BioBarrera.

Dyna, year 77, Nro. 163, pp. 115­123.  Medellin, September, 2010.  ISSN 0012­7353 

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Cardona and Suárez 

1. INTRUDUCTION  Persistent Organic Pollutants (POPs) are organic  (carbon  based) compounds  synthesized  artificially  (like  pesticides  and  Poly­Chlorinate  Biphenyls PCBs) or generated as by­products  mainly  by  human  activities  (like  Dioxins  and  Furans)  and  are  considered  as  the  most  dangerous  pollutants  if  released  into  the  environment.  POPs  have  four  characteristics  in  common  [1]:  are  toxic,  environmentally  persistent,  soluble  in  fatty tissues  and  easily  transported through the environment.  The  Stockholm  Convention  on  Persistent  Organic  Pollutants,  signed  by  Colombian  government  in  2001  and  ratified  in  2008,  focuses  on the reduction and safe elimination of  12  POPs  (Dirty  Dozen),  including  eight  pesticides  (aldrin,  chlordane,  DDT,  dieldrin,  endrin,  heptachlor,  mirex,  and ...