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

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[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

512 

[Ide@s CONCYTEG 6(71): Mayo, 2011]

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

ISBN 978-607-8164-02-8

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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).

ISBN 978-607-8164-02-8

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. ISBN 978-607-8164-02-8

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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

ISBN 978-607-8164-02-8

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[Ide@s CONCYTEG 6(71): Mayo, 2011]

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 ISBN 978-607-8164-02-8

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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

ISBN 978-607-8164-02-8

suelos,

en

el

de

posgrado

(maestría

y

518

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