Conocido como un subproducto de la fabricación de productos químicos de muchos cosméticos y productos de limpieza para el hogar, el solvente industrial 1, La Agencia de Protección Ambiental ahora considera que el 4-dioxano es un "contaminante emergente" y "probable carcinógeno humano" que se puede encontrar 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 otra sustancia química tóxica — 1, 1-dicloroetileno (1, 1-DCE):se ha encontrado que ayuda en 1, La resistencia del 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 ambientales , también muestra la eficiencia del microbio, llamado Azoarcus sp. DD4 (DD4), en la reducción de 1, 4-dioxano y 1, Niveles de 1-DCE en muestras de aguas subterráneas co-contaminadas.

"A escala nacional, Los investigadores han encontrado que más del 80% de los sitios de agua subterránea contaminados con 1, 4-dioxano también contiene 1, 1-DCE, "dijo Mengyan Li, profesor asistente de química y ciencias ambientales en NJIT. "Este par de productos químicos es tóxico y costoso 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 ecológico y rentable ".

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 simultáneamente en muestras de agua subterránea contaminada durante un período de dos semanas.

Aplicar el microbio a las muestras de campo, El equipo de Li observó que la concentración de 1, El 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), hasta menos de 0,38 ppb. El laboratorio también encontró 1, Los niveles de concentración de 1-DCE se redujeron de más de 3 ppm a menos de 0.02 ppm.

Notablemente, DD4 mostró resistencia a la toxicidad celular producida por los metabolitos de 1, 1-DCE, que normalmente inhiben la capacidad de otras bacterias capaces de degradar 1, 4-dioxano. El equipo de Li observó que aunque DD4 estaba parcialmente inhibido en su capacidad para degradar 1, 4-dioxano cuando cantidades excesivas de 1, 1-DCE se añadieron artificialmente a las muestras de agua, 1, La capacidad de degradación del 4-dioxano se recuperó inmediatamente una vez que el microbio se había agotado 1, 1-DCE.

"En general, nos impresionó el rendimiento de DD4, ", dijo Li." No agregamos nutrientes como el amoníaco para que el microbio se alimente, u otros facilitadores que puedan mejorar la actividad de la bacteria. Esto nos demostró el potencial de esta bacteria para su 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 de di-hierro soluble (SDIMO), con capacidades versátiles de descomponer contaminantes químicos. "Queremos caracterizarlo (esta enzima) más para ver si podemos aprender mejor el mecanismo subyacente a cómo DD4 degrada estos contaminantes". dijo Li.

Junto con DD4's 1, 1-DCE-resistencia y capacidad para degradar los co-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 capacidad para dispersarse libremente a través del agua para remediar áreas más grandes de contaminación. en lugar de agregarse como otros tratamientos bacterianos. El microbio también se puede cultivar rápidamente y se puede mantener durante períodos prolongados con una fuente de nutrientes limitada.

"Probamos la bacteria a temperatura refrigerada normal durante tres días y su viabilidad se mantuvo por encima del 80%, "dijo Li." Después de una semana, la mitad seguía viva. Esto lo hace aún más deseable porque podría sobrevivir al tiempo de entrega desde el laboratorio a los sitios contaminados ".

El laboratorio de Li ahora está realizando más pruebas de la bacteria en el laboratorio para comprender mejor cómo podría funcionar 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 una solución de tratamiento de agua para 1, 4-dioxano y 1, Sitios de contaminación 1-DCE a partir del próximo año.

"Idealmente, podemos inyectar la bacteria en el centro de una zona de contaminación, o intente cultivarlos en la superficie de las barreras biológicas que ayudan a detener la propagación de la contaminación, "dijo Li." Primero, nos gustaría hacer más pruebas y posiblemente desarrollar un marcador genético que nos ayude a evaluar el desempeño de la bacteria. Luego, nos gustaría movernos al campo ".