Biosorcion de metales

Revista Latinoamericana de Microbiología (2000) 42:131-143
Asociación Latinoamericana de Microbiología
Biosorción de metales pesados mediante el uso de biomasa microbiana

ROSA OLIVIA CAÑIZARES-VILLANUEVA

Departamento de Biotecnología y Bioingeniería. Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional. Ave. IPN No. 2508, San Pedro Zacatenco. C. P.07300. México, D. F.



INTRODUCCIÓN

Los avances en la ciencia y la tecnología desde la revolución industrial, han aumentado la capacidad del ser humano para explotar los recursos naturales. Sin embargo, esto ha generado perturbaciones en los ciclos biogeoquímicos elementales. La contaminación del ambiente con metales tóxicos y radionúcleos surge como resultado de actividades humanas,principalmente industriales, sin embargo, fuentes como la agricultura y la eliminación de residuos también contribuyen Estos contaminantes son descargados en la atmósfera y en los ambientes acuáticos y terrestres, principalmente como solutos o partículas y pueden alcanzar concentraciones elevadas, especialmente cerca del sitio de descarga. Los efectos de los metales sobre el funcionamiento de losecosistemas varían considerablemente y son de importancia económica y de salud pública. Entre los mecanismos moleculares que determinan la toxicidad de los metales pesados se encuentran:
1. El desplazamiento de iones metálicos esenciales de biomoléculas y bloqueo de sus grupos funcionales
2. modificación de la conformación activa de biomoléculas, especialmente enzimas y polinucleótidos,
3.ruptura de la integridad de biomoléculas
4. modificación de otros agentes biológicamente activos.

Aún cuando los metales pesados se encuentren presentes en cantidades bajas e indetectables, la recalcitrancia y consiguiente persistencia de los metales pesados en cuerpos de agua, implica que a través de procesos naturales como la biomagnificación, su concentración puede llegar a ser tan elevadaque empiece a ser tóxica.
Una vez en el ambiente, los metales pueden sufrir transformaciones a diferentes formas móviles y/o pueden ser inmovilizados en trampas ambientales. La biotransformación e inmovilización producen efectos como la precipitación del oro, pero otros mecanismos, por ejemplo la sedimentación de radionúcleos por el plancton marino, tienen probablemente un mayor significadoglobal como trampas para contaminantes.

Los procesos por los cuales los organismos interactúan con los metales tóxicos son muy diversos. Sin embargo, existen en la práctica tres categorías generales de procesos biotecnológicos para el tratamiento de residuos líquidos que contienen me tales tóxicos: la biosorción; la precipitación extracelular y la captación a través de biopolímeros purificadosy de otras moléculas especializadas, derivadas de células microbianas. El uso de sistemas biológicos para la eliminación de metales pesados a partir de soluciones diluídas tiene el potencial para hacerlo mejor y a menor costo que los métodos convencionales.

Muchos metales pesados son esenciales para el crecimiento y el metabolismo microbiano en bajas concentraciones, e. g. Cu, Zn, Mn,mientras que a otros no se les conoce función biológica, e. g. Au, Ag, Pb, Cd. Una característica de estos metales y de elementos relacionados es que pueden ser altamente tóxicos para las células vivas. Sin embargo, las células vivas pueden presentar una variedad más amplia de mecanismos para la acumulación de metales como el transporte, la formación de complejos extracelulares y la precipitación.Las fuentes de los metales no son renovables y las reservas naturales están siendo consumidas, por lo tanto; es imperativo que aquellos metales considerados peligrosos desde el punto de vista ambiental, o aquellos de importancia tecnológica, de significado estratégico o de valor económico, deban ser removidos/recuperados en su lugar de origen, utilizando sistemas de tratamiento apropiados....