Los científicos descubren bacterias que pueden descomponer ciertos "productos químicos permanentes"

Por Universidad de California - Riverside23 de julio de 2023

Científicos de la Universidad de California en Riverside han identificado dos especies de bacterias que pueden degradar un grupo persistente de contaminantes, conocidos como “químicos permanentes” o PFAS. Estas bacterias naturales pueden romper los enlaces químicos de estos contaminantes, haciéndolos inofensivos y ofreciendo un enfoque biológico rentable para limpiar los contaminantes industriales.

Científicos especializados en ingeniería química y ambiental de la Universidad de California en Riverside han descubierto dos tipos de bacterias en el suelo capaces de descomponer una clase de "químicos permanentes" rebeldes, lo que da esperanzas de una limpieza biológica de contaminantes industriales de bajo costo.

La profesora adjunta Yujie Men y su equipo de la Facultad de Ingeniería de Bourns han descubierto que estas bacterias son capaces de erradicar un subgrupo específico de sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, conocidas como PFAS, en particular aquellas que contienen uno o más átomos de cloro en su composición química. estructura. Sus hallazgos fueron publicados en la revista científica Nature Water.

Las sustancias químicas nocivas para la salud persisten en el medio ambiente durante décadas o mucho más debido a sus inusualmente fuertes enlaces carbono-flúor. Sorprendentemente, el equipo de la UCR descubrió que las bacterias escinden los enlaces cloro-carbono del contaminante, lo que inicia una cadena de reacciones que destruyen las estructuras químicas eternas, volviéndolas inofensivas.

Universidad de California, Riverside, la profesora adjunta Yulie Men y el estudiante de posgrado Josen Jin. Crédito: foto de la UCR por Sizhuo Zhang

"Lo que descubrimos es que las bacterias pueden escindir primero el enlace carbono-cloro, generando intermediarios inestables", dijo Men. "Y luego esos intermedios inestables sufren una desfluoración espontánea, que es la ruptura del enlace carbono-flúor".

Los PFAS clorados son un grupo grande en la eterna familia química de miles de compuestos. Incluyen una variedad de fluidos hidráulicos no inflamables utilizados en la industria y compuestos utilizados para fabricar películas químicamente estables que sirven como barreras contra la humedad en diversas aplicaciones industriales, de embalaje y electrónicas.

The two bacteria speciesA species is a group of living organisms that share a set of common characteristics and are able to breed and produce fertile offspring. The concept of a species is important in biology as it is used to classify and organize the diversity of life. There are different ways to define a species, but the most widely accepted one is the biological species concept, which defines a species as a group of organisms that can interbreed and produce viable offspring in nature. This definition is widely used in evolutionary biology and ecology to identify and classify living organisms." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Las especies – Desulfovibrio aminophilus y Sporomusa sphaeroides – identificadas por el grupo de Men son naturales y se sabe que viven en los microbiomas subterráneos donde el agua subterránea puede estar contaminada con PFAS. Para acelerar las limpiezas, se podría inyectar en el agua subterránea un nutriente económico, como el metanol, para promover el crecimiento bacteriano. Esto aumentaría en gran medida la presencia de bacterias para destruir los contaminantes de manera más efectiva, dijo Men. Si las bacterias aún no están presentes, el agua contaminada podría inocularse con una de las especies de bacterias.

Una imagen conceptual del proceso de limpieza biológica. Crédito: gráfico de la UCR por Evan Fields

Men es el autor correspondiente del artículo y Bosen Jin, un estudiante graduado en ingeniería química y ambiental de la UCR, es el autor principal. Otros coautores de la UCR son el posdoctorado Jinyu Gao; el ex postdoctorado Huaqing Liu; los ex estudiantes de posgrado Shun Che y Yaochun Yu; y el profesor asociado Jinyong Liu.

El estudio amplía un trabajo anterior de Men, en el que demostró que los microbios pueden descomponer una clase rebelde de PFAS llamados ácidos carboxílicos fluorados.

Los microbios se han utilizado durante mucho tiempo para la limpieza biológica de derrames de petróleo y otros contaminantes industriales, incluido el solvente industrial tricloroetileno o TCE, que Men ha estudiado.

Pero lo que se sabe sobre el uso de microorganismos para limpiar PFAS aún está en sus inicios, afirmó Men. Su descubrimiento es muy prometedor porque los tratamientos biológicos, si se dispone de microbios eficaces que se alimentan de contaminantes, son generalmente menos costosos y más respetuosos con el medio ambiente que los tratamientos químicos. Los microbios que se alimentan de contaminantes también pueden inyectarse en lugares subterráneos de difícil acceso.

El último estudio de Men sobre PFAS se produce mientras la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. está promulgando nuevas regulaciones para estimular la limpieza de sitios de aguas subterráneas contaminadas con PFAS en todo el país porque estos químicos se han relacionado con una serie de efectos nocivos para la salud, incluidos cáncer, enfermedades renales y alteraciones hormonales. .

Referencia: “Desfluoración sustancial de ácidos policlorofluorocarboxílicos desencadenada por decloración hidrolítica microbiana anaeróbica” por Bosen Jin, Huaqing Liu, Shun Che, Jinyu Gao, Yaochun Yu, Jinyong Liu y Yujie Men, 15 de mayo de 2023, Nature Water.DOI: 10.1038/s44221- 023-00077-6

El estudio fue apoyado por subvenciones del Programa de Investigación y Desarrollo Ambiental Estratégico del Departamento de Defensa de EE. UU. y el Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental.