Si bien no aparece en la mayoría de las etiquetas de ingredientes de productos, el estabilizador químico orgánico y el subproducto de fabricación, 1, 4-dioxano, se puede encontrar en innumerables artículos domésticos de uso diario, desde champús y cosméticos hasta detergentes para ropa y anticongelantes.

En parte debido a su uso generalizado durante muchas décadas, La Agencia de Protección Ambiental (EPA, por sus siglas en inglés) ha implicado al químico como un "contaminante emergente de preocupación" en los sitios de agua subterránea y de agua potable en los EE. UU. sin un método eficaz para su eliminación aún establecido.

Ahora, Los científicos del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey (NJIT) han descubierto una enzima poco común en las bacterias con la capacidad de degradar el "probable carcinógeno humano" y el contaminante del agua. 1, 4-dioxano.

Los investigadores dicen que el descubrimiento podría ayudar a conducir a medios más efectivos para el tratamiento del agua contaminada por este químico altamente soluble. conocido por su resistencia a los esfuerzos convencionales de purificación y tratamiento de agua.

La investigación aparece en la revista American Chemical Society Cartas de ciencia y tecnología ambientales .

"Muchos de los productos que utilizamos a diario utilizan una mezcla de más de 100 productos químicos, y no nos damos cuenta de que algunos de ellos contienen rastros de 1, 4-dioxano que se lavan por nuestros desagües y se liberan al medio ambiente, "dijo el Dr. Mengyan Li, profesor asistente de química y ciencias ambientales en NJIT. "Una exposición única no es extremadamente tóxica, pero la contaminación del agua potable puede tener un efecto crónico que aumenta el riesgo de cáncer.

"Lo que estamos haciendo es estudiar los microbios que realmente consumen este contaminante como alimento, "Li explicó." Esperamos que esta investigación pueda atraer la atención del público sobre la idea de que las bacterias pueden ser muy efectivas para eliminar contaminantes como 1, 4-dioxano del medio ambiente o a través de lugares diseñados ".

En su estudio, Li y los colegas de investigación del NJIT, Daiyong Deng y Fei Li, analizaron una enzima clave asociada con las capacidades metabólicas inusuales de Mycobacterium dioxanotrophicus PH-06, un microbio capaz de alimentarse de 1, 4-dioxano como su principal fuente de energía.

El laboratorio de Li pudo identificar y caracterizar el papel crítico de una enzima, propano monooxigenasa, que lidera el camino en la descomposición de 1, Estructura circular estable del 4-dioxano para que pueda convertirse en combustible para las bacterias.

"¿Qué hace 1, 4-dioxano tan estable y difícil de descomponer es que tiene una estructura circular, "dijo Li." Lo que hace esta enzima bacteriana es la tarea más difícil ... comienza a desmontar esta estructura circular y romperla para que pueda ser degradada más fácilmente por otras enzimas.

"Uno podría pensar que esta enzima lidera la carga de un ejército que está asediando una fortaleza fuertemente protegida, "Li agregó." Está en la línea del frente haciendo el gran avance para que los refuerzos puedan unirse ".

1, Puntos calientes de consumo de 4-dioxano

Desde la década de 1950, 1, El 4-dioxano ha sido ampliamente conocido como estabilizador de disolventes clorados o como subproducto de la fabricación de pulpa. textiles, electrónica y otros productos. Sin embargo, en 2016 la EPA incluyó 1, 4-dioxano en su lista inicial de 10 sustancias químicas programadas para evaluación de riesgo humano y ambiental bajo las reformas de la Ley de Control de Sustancias Tóxicas aprobadas por la administración Obama.

Según los datos de las pruebas de calidad del agua de los servicios públicos locales en los EE. UU. Entre 2010 y 2015, 7 millones de personas en 27 estados reciben servicios de sistemas públicos de agua con un valor más alto de 1, Concentración de 4-dioxano en el agua potable superior a 0,35 partes por billón (ppb), un nivel de concentración que puede aumentar marginalmente el riesgo de cáncer. Según la EPA, 0.35 ppb es un nivel de concentración de referencia que representa un 1 en 1, 000, 000 riesgo de cáncer de por vida. A 35 ppb, el riesgo aumenta a 1 de cada 10, 000.

"1, El 4-dioxano es miscible con agua y eso es lo que lo convierte en un problema, ", explicó Li." Muchos contaminantes orgánicos no son del todo solubles en agua, por lo que mantienen un área de contaminación determinada y no se propagan. A diferencia de, 1, El 4-dioxano es extremadamente soluble, por lo que migrará ... se puede mover a todas partes ".

Varios puntos calientes nacionales para niveles excesivos de 1, Recientemente ha surgido 4-dioxano en el agua potable, particularmente en regiones pobladas como Long Island, NUEVA YORK., con áreas del condado de Nassau que alcanzan los niveles de concentración más altos del país con 12 ppb. Los funcionarios del Departamento de Salud del Estado de Nueva York han estimado que los costos iniciales de limpieza del estado podrían sumar hasta $ 2.5 mil millones.

"En nuestra propia investigación del río Hackensack de Nueva Jersey, encontramos puntos calientes con una alta concentración de más de 5 ppb, que es al menos 10 veces mayor que el nivel de orientación de la EPA, ", dijo Li." Pero esto no es solo un problema en Long Island y Nueva Jersey ... puede ser un problema a nivel mundial porque todos usan productos como champús y detergentes casi todos los días ".

Según los datos más recientes sobre emisiones ambientales del Inventario de emisiones tóxicas de la EPA, aproximadamente 675, 000 libras de 1, El 4-dioxano se emitió al medio ambiente en 2015.

Junto con el aumento de la sustancia química liberada al medio ambiente, Los costos estimados de limpieza en lugares críticos como Long Island también han aumentado hasta tal punto debido a la falta de enfoques rentables y ambientalmente seguros para tratar el problema.

Li dice que algunos enfoques de remediación, como el tratamiento con productos químicos oxidantes, pueden ser demasiado costosos y no se sabe que sean ecológicos. Otros esfuerzos que aplican absorbentes para atrapar los contaminantes del agua generalmente requieren un tratamiento adicional para evitar problemas de eliminación en la tierra donde el químico concentrado se libera nuevamente al medio ambiente.

"Creemos que la mejor manera de avanzar es hacer que los microbios se coman el 1, 4-dioxano, ", dijo Li." Ellos eliminan naturalmente este contaminante convirtiéndolo en su biomasa y en dióxido de carbono. Cuando aborda problemas ambientales a gran escala como 1, Contaminación por 4-dioxano, es mejor tener una solución sostenible ".

El laboratorio de Li ahora busca desarrollar nuevos enfoques para monitorear y acelerar el desempeño de la enzima bacteriana recién descubierta. El equipo también está explorando formas de ampliar la aplicación de 1, Bacterias consumidoras de 4-dioxano para uso en campo. Con más estudio, El laboratorio de Li pronto espera demostrar la viabilidad de 1, Esfuerzos de remediación del 4-dioxano fuera del laboratorio.

"Existen numerosos factores ambientales que podrían afectar el desempeño de los microbios si simplemente inyectara estos cultivos directamente en lugares de contaminación, así que tenemos que estudiar eso más a fondo, "dijo Li." Sin embargo, Las instalaciones de agua potable pueden utilizar instalaciones complementarias como biorreactores o filtros biológicamente activos donde el agua pasa a través del sistema. y las bacterias en el interior consumen el 1, 4-dioxano para que la descarga sea agua limpia. Ese podría ser un tratamiento que aplicamos, y creo que lo estamos logrando ".