Universo

El proyecto inició en septiembre de 2015, con apoyo financiero del Conacyt

Paola Cortés Pérez 

Sergio Martínez Hernández, investigador de tiempo completo en el Instituto de Biotecnología y Ecología Aplicada (Inbioteca), desarrolla un proyecto enfocado al estudio de procesos biológicos que ayuden en el tratamiento de aguas residuales, a fin de contrarrestar o eliminar los compuestos nitrogenados y carbonados de éstas.

En entrevista para Universo, Martínez Hernández comentó que el proyecto «Análisis del metabolismo y de la comunidad microbiana durante la coexistencia de procesos del ciclo del N –Anammox, nitrificación y desnitrificación– en la eliminación simultánea de compuestos nitrogenados y carbonados de aguas residuales», es apoyado por el Fondo Sectorial SEP-Conacyt, dentro de la convocatoria Investigación Científica Básica 2014.

«La propuesta consiste en desarrollar una serie de experimentación para estudiar el metabolismo de tres procesos microbianos: nitrificación, desnitrificación y oxidación anaerobia del ion amonio (Anammox), con el objetivo de aplicarlo en el tratamiento de aguas residuales.»

La investigación, que inició en septiembre de 2015, se realizará a lo largo de tres años. En ella participan estudiantes de la Licenciatura en Ingeniería Ambiental y de la Maestría en Ciencias en Ecología y Biotecnología; además colabora Ulises Durán, investigador del Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

«Este proyecto contribuye a la formación de recursos humanos, al estar involucrados tesistas de licenciatura y posgrado, aunque queremos que se interesen más estudiantes.»

Con los recursos económicos obtenidos de la convocatoria se incrementará la infraestructura de la institución, al adquirir equipos básicos de laboratorio para determinar distintos compuestos, comentó.

Para el universitario, una de las tareas como investigadores, además de generar conocimiento, es dedicar tiempo a la gestión de recursos financieros a través de distintas convocatorias, «son buenas oportunidades para continuar con las labores de investigación».

Tratamiento de aguas residuales
A nivel mundial, el tratamiento de aguas residuales es un tema de interés prioritario. En el país, según datos de la Comisión Nacional del Agua (Conagua), se estima que sólo el 47 por ciento de las aguas residuales son tratadas y el resto se vierte a cuerpos de agua superficiales, como son lagos, ríos o mares.

«Van contaminadas con diversos compuestos, como carbonados (orgánicos) y nitrogenados, altamente contaminantes», indicó Sergio Martínez.

Cuando los compuestos carbonados y nitrogenados (junto con el fósforo) llegan a los cuerpos limpios de agua en cantidades altas, provocan la eutrofización (enriquecimiento excesivo de nutrientes) convirtiéndolos en cuerpos carentes de oxígeno, es decir, en un ambiente anóxico, y dejan de existir muchos organismos.

Cabe destacar que la ingesta de estos compuestos en humanos puede provocar diversas enfermedades, incluso cancerígenas.

«Este fenómeno biológico se da de manera natural, pero ahora con el crecimiento demográfico, la urbanización, el incremento en el consumo de agua y el tratamiento inadecuado de las aguas residuales, ha acelerado la eutrofización en cuerpos de agua y hasta océanos, ocasionando, entre otras afectaciones, la aparición de las llamadas zonas muertas en varios océanos del planeta.»

Las zonas muertas son cuerpos de agua que se convierten en anóxicos y, por lo tanto, se pierde vida acuática. Esto ha repercutido en la economía mundial, por eso «es importante el tratamiento del agua».

Para eliminar estos compuestos, explicó, existen los procesos físico-químicos y los biológicos. Los primeros son eficientes pero requieren de equipo sofisticado, el cual es más costoso, además que en muchas ocasiones sólo trasladan el contaminante de un ambiente a otro, esto ha llevado a la búsqueda de nuevos procesos y alternativas, entre ellos los biológicos.

Dentro de éstos, expuso, surgen las investigaciones para averiguar cómo los organismos (macroscópicos y microscópicos) tienen la capacidad para remover contaminantes de las aguas residuales. Éstos son en los que se enfoca la investigación de Martínez Hernández.

En los procesos biológicos, refirió, pueden actuar macro y microorganismos, estos últimos pueden ser aerobios y anaerobios. Los primeros funcionan donde hay oxígeno presente y lo usan como parte de su metabolismo; mientras que en los segundos, su metabolismo es principalmente anóxico, esto es, trabajan en ambientes que carecen de oxígeno y usan contaminantes como fuente nutricional, transformándolos en compuestos inocuos (no son dañinos para el ambiente), sin embargo hay algunos que pueden soportar el oxígeno y son denominados facultativos.

Ante esta problemática, dijo, decidió estudiar los procesos biológicos microbianos que ayuden a mitigar y contrarrestar este efecto, en especial tres procesos: nitrificación, desnitrificación y Anammox, mismos que puedan ser aplicables en el tratamiento de aguas residuales.

La nitrificación, determinó, es el proceso de oxidación biológica del amonio con oxígeno, a través de microorganismos que lo consumen y transforman en nitrito y luego en nitrato.

La desnitrificación es un proceso que se da en condiciones anóxicas (ausencia de oxígeno), donde los microorganismos transforman el nitrato en nitrógeno molecular.

Dijo que el proceso Anammox fue descubierto en la década de los noventa por un grupo de investigadores holandeses. En este proceso biológico, los microorganismos convierten el nitrito y el amonio en nitrógeno molecular.

Aclaró que por el momento esta investigación será a nivel de laboratorio. «Específicamente queremos ver cómo coexisten diversos grupos microbianos, para tratar de eliminar estos contaminantes que son fuente de nutrientes para determinados microorganismos».

Para realizarlo, puntualizó que tomarán muestras de sedimentos del ambiente, ya que en ellos hay diversos microorganismos de diferentes características interactuando entre sí.

En el laboratorio, describió, se acondicionarán y enriquecerán biológicamente a determinados grupos microbianos para que realicen procesos nitrificantes, desnitrificantes y/o Anammox. Asimismo, se adicionarán diversas concentraciones de amonio, nitrito y materia orgánica (que para nosotros son contaminantes), para estudiar el comportamiento de las poblaciones microbianas.

«Evaluaremos de manera individual cada uno de estos procesos en el laboratorio, desde el punto de vista fisiológico o de su metabolismo. Queremos saber cómo los microorganismos consumen estos nutrientes y en qué los transforman.

«Veremos desde el punto de vista metabólico cómo eliminan estos compuestos, y luego los vamos a evaluar a nivel de coexistencia, es decir, en un solo sistema cómo interactúan estos tres grupos microbianos, bajo ciertas condiciones, dado que unos son aerobios y otros anaerobios, trataremos de hacer un ambiente mixto para que puedan interactuar y trabajar.»

Resaltó que lo novedoso de esta investigación es que evaluarán procesos aerobios y anaerobios, así como procesos litótrofos y heterótrofos, «haremos que interactúen bajo determinadas condiciones».

Además del equipo que adquirirá con los recursos obtenidos de su participación en la convocatoria del Conacyt, para realizar el proyecto también usará cromatografía de gases para medir compuestos gaseosos y líquidos, medidor de iones, incubadora de agitación, entre otros.

«No sólo buscamos generar conocimiento, también queremos contribuir a la formación de recursos humanos de calidad y altamente competitivos.»

 

Sergio Martínez Hernández, investigador de tiempo completo en el Instituto de Biotecnología y Ecología Aplicada (Inbioteca), desarrolla un proyecto enfocado al estudio de procesos biológicos que ayuden en el tratamiento de aguas residuales, a fin de contrarrestar o eliminar los compuestos nitrogenados y carbonados de éstas.

Navegación