Instituto de Biotecnologia UNAM

Dra. Katy Juarez

GENERACION DE BIOELECTRICIDAD Y BIORREMEDIACIÓN DE SITIOS CONTAMINADOS POR METALES PESADOS E HIDROCARBUROS

En nuestro país, existen dos principales retos a solucionar en un futuro cercano: el aseguramiento de fuentes de agua limpia para consumo humano y la búsqueda y empleo de fuentes alternas de energía que no contribuyan al calentamiento global. La creciente demanda de energía en el mundo y el uso excesivo de combustibles fósiles han provocado serios problemas de contaminación ambiental y contribuido al calentamiento global del planeta. Este hecho ha fomentado la búsqueda de fuentes alternas de energía de muy diversos orígenes. Una alternativa novedosa propuesta recientemente, es el empleo de sistemas bioelectroquímicos (SBE), los cuales pueden acoplar la oxidación de materia orgánica a la transferencia de electrones a electrodos, empleando bacterias electroquímicamente activas (BEA) y promoviendo de esta manera la generación de bioelectricidad.

1) Generación de bioelectricidad

Geobacter sulfurreducens es una BEA que, debido a las capacidades metabólicas que posee, ha sido ampliamente utilizada en dichos sistemas y es uno de los organismos modelo en este campo (. Sin duda, la transferencia de electrones en estos microorganismos tiene una importancia notable, tanto a nivel de la fisiología del microorganismo con respecto al nicho que ocupan en el subsuelo, como en las aplicaciones biotecnológicas para las que son empleados actualmente de manera exitosa; ya sea la bioenergía o la biorremediación de acuíferos subterráneos y suelos contaminados por metales pesados Por todo lo anterior, nuestro principal objetivo en esta línea es contribuir al entendimiento de los mecanismos de trasferencia de electrones y su regulación en G. sulfurreducens. Por lo cual tenemos proyectos específicos en: 1) manipular genéticamente este microorganismo mediante mutación dirigida en blancos específicos, identificados en estudios previos de nuestro grupo. 2) emplear la ingeniería de rutas metabólicas, para manipular el metabolismo de donadores y aceptores de electrones que sean eficientes en la capacidad de producir bioelectricidad y/o reducir metales pesados. 3) estudiar la estructura y composición de las biopelículas formadas en los electrodos y los genes relevantes expresados para su formación y transferencia de electrones al ánodo.

2) Biorremediación de metales pesados en diversos sedimentos

Esta línea aborda el tema ambiental y la contaminación por metales pesados, que también es un grave problema en nuestro país. La disposición irresponsable e inadecuada de residuos tóxicos, ha provocado que exista un número alarmante de sitios considerados como peligrosos, los cuales exceden las concentraciones permitidas, incluyendo suelos, cuerpos de agua superficial y mantos freáticos. En nuestro grupo nos hemos enfocado a la biorremediación de cromo hexavalente Cr(VI), el cual se encuentra en las listas nacionales e internacionales de materiales de alta toxicidad debido a que es un contaminante ambiental muy soluble en agua, mutagénico y cancerígeno. En este proyecto tiene como objetivo consolidar la línea de biorremediación por bioestimulación con la que hemos logrado obtener buenos resultados en estudios piloto a nivel laboratorio y en campo, empleando diversos donadores de electrones y fuente de carbono, permitiendo que en sólo dos semanas se reduzca el Cr(VI) a Cr(III). Hemos aislado diversas bacterias con capacidades metabólicas muy notables en cuanto a su resistencia y/o reducción de Cr(VI) a Cr(III), además de otros metales.

3) Aislamiento y caracterización de bacterias anaeróbicas hidrocarbonoclásticas de sedimentos del Golfo de México y el Río Coatzacoalcos.

Como parte de las actividades del consorcio (CIGOM), se han estudiado y analizado las comunidades bacterianas anaerobias que pueden llevar a cabo la degradación de hidrocarburos en sedimentos acuáticos tanto marinos como de ríos. En la actualidad se conoce una amplia diversidad de microorganismos anaerobios con la capacidad de oxidar hidrocarburos mediante el uso de distintos aceptores de electrones (Nitrato, óxidos metálicos, sulfato y metano). Hemos aislado bacterias con características metabólicas notables y con un potencial biotecnológico.

Enlaces Externos:
Dra Katy Juárez - Instituto de Biotecnología UNAM Morelos - Científica/mente
La UNAM a la vanguardia en crear electricidad con bacterias

Dra. Katy Juarez
Investigador Departamental
Tutor de Maestría y Doctorado
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Estudiante
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