Conocido como un subproducto de la fabricación química de muchos cosméticos y productos de limpieza para el hogar, la Agencia de Protección Ambiental ahora considera que el solvente industrial 1,4-dioxano es un "contaminante emergente" y "probable carcinógeno humano" que puede serencontrado en miles de sitios de aguas subterráneas a nivel nacional, lo que potencialmente representa un desafío de remediación ambiental de miles de millones de dólares.
Sin embargo, es la coexistencia frecuente del contaminante con otro químico tóxico - 1,1-dicloroetileno 1,1-DCE - que se ha encontrado que ayuda en la resistencia del 1,4-dioxano a ciertas estrategias de remediación,incluida la degradación por microbios naturales.
Ahora, los investigadores del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey NJIT han detallado el descubrimiento de la primera bacteria conocida capaz de degradar simultáneamente el par de contaminantes químicos: 1,4-dioxano y 1,1-DCE. El estudio, publicado en Cartas de Ciencia y Tecnología Ambiental , también muestra la eficiencia del microbio, llamado Azoarcus sp. DD4 DD4, en la reducción de los niveles de 1,4-dioxano y 1,1-DCE en muestras de aguas subterráneas contaminadas.
"En todo el país, los investigadores han descubierto que más del 80% de los sitios de aguas subterráneas contaminadas con 1,4-dioxano también contienen 1,1-DCE", dijo Mengyan Li, profesor asistente de química y ciencias ambientales en NJIT. "Este parde los productos químicos son tóxicos y costosos de eliminar del medio ambiente porque el par tiene propiedades muy diferentes que generalmente requieren soluciones de tratamiento separadas. La biodegradación por DD4 es el primer método biológico que hemos encontrado para tratar ambos compuestos al mismo tiempo, y también es amigable con el medio ambiente yrentable "
El equipo de investigación de Li descubrió inicialmente el microbio DD4 a partir de muestras de lodo activado recogidas de una instalación municipal de tratamiento de aguas residuales. En el laboratorio, el equipo de Li pudo aislar y analizar la capacidad de DD4 para degradar 1,4-dioxano y 1,1-DCE simultáneamenteen muestras de aguas subterráneas contaminadas durante un período de dos semanas.
Aplicando el microbio a las muestras de campo, el equipo de Li observó que la concentración de 1,4-dioxano se degradó de 10 partes por millón 10 ppm, o 3.000 veces el límite del nivel de orientación de la EPA de 0.35 partes-por mil millones 0.35 ppb - a menos de 0.38 ppb. El laboratorio también encontró niveles de concentración de 1,1-DCE reducidos de más de 3 ppm a menos de 0.02 ppm.
Notablemente, DD4 mostró resistencia a la toxicidad celular producida por los metabolitos del 1,1-DCE, que típicamente inhiben la capacidad de otras bacterias capaces de degradar el 1,4-dioxano. El equipo de Li observó que aunque el DD4 estaba parcialmente inhibido en su capacidadpara degradar el 1,4-dioxano cuando se añadieron artificialmente cantidades excesivas de 1,1-DCE en las muestras de agua, la capacidad de degradación del 1,4-dioxano se recuperó inmediatamente una vez que el microbio había agotado el 1,1-DCE.
"En general, nos impresionó el rendimiento del DD4", dijo Li. "No agregamos nutrientes como el amoníaco para que el microbio se alimente u otros facilitadores que podrían mejorar la actividad de la bacteria. Esto nos demostró el potencial deesta bacteria para uso futuro en el campo "
En un análisis de la composición genética de DD4, el laboratorio de Li identificó un gen potencialmente clave relacionado con la actividad de degradación química del microbio. Li dice que el gen codifica una enzima, llamada monooxigenasa di-hierro soluble SDIMO, con capacidades versátilesde descomponer los contaminantes químicos. "Queremos caracterizarla esta enzima más para ver si podemos aprender mejor el mecanismo subyacente de cómo el DD4 degrada estos contaminantes", dijo Li.
Junto con la resistencia al 1,1-DCE de DD4 y la capacidad de degradar los contaminantes al mismo tiempo, Li dice que la bacteria posee varios otros rasgos clave que la hacen propicia como una posible solución de biorremediación en sitios de aguas subterráneas contaminadas, como su capacidaddispersarse libremente a través del agua para remediar áreas más grandes de contaminación, en lugar de agregarse como otros tratamientos bacterianos. El microbio también puede cultivarse rápidamente y puede mantenerse durante períodos prolongados con una fuente de nutrientes limitada.
"Probamos la bacteria en temperatura refrigerada normal durante tres días y su viabilidad se mantuvo por encima del 80%", dijo Li. "Después de una semana, la mitad todavía estaba viva. Esto lo hace aún más deseable porque podría sobrevivir a latiempo de entrega desde el laboratorio a sitios contaminados "
El laboratorio de Li ahora está realizando más pruebas de la bacteria en el laboratorio para comprender mejor cómo podría funcionar el DD4 en sitios de agua contaminada. Con las pruebas de viabilidad ya en marcha, Li dice que su equipo podría comenzar demostraciones de campo de DD4 como solución de tratamiento de agua para 1, Sitios de contaminación con 4-dioxano y 1,1-DCE a partir del próximo año.
"Idealmente, podemos inyectar las bacterias en el centro de una zona de contaminación, o tratar de cultivarlas en la superficie de las barreras biológicas que ayudan a detener la propagación de la contaminación", dijo Li. "Primero, nos gustaría hacer máspruebas y posiblemente desarrollar un marcador genético que nos ayude a evaluar el rendimiento de la bacteria. Luego, nos gustaría pasar al campo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Nueva Jersey . Original escrito por Jesse Jenkins. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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