Las perlas que contienen bacterias y un suministro de alimentos de liberación lenta para sustentarlas pueden limpiar el agua subterránea contaminada durante meses. libre de mantenimiento, muestra una investigación de la Universidad Estatal de Oregon.

Las perlas de hidrogel, que tienen la consistencia de un caramelo de goma y están hechos con un ingrediente utilizado en alimentos procesados, mantienen la promesa de una limpieza sostenida de las aguas subterráneas contaminadas con compuestos orgánicos volátiles peligrosos y ampliamente utilizados; muchos de los compuestos están listados por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades como probables carcinógenos humanos.

En varios lugares del país, los productos químicos están presentes en concentraciones que superan con creces los estándares estatales y federales para el agua potable segura.

Entre los contaminantes abordados en el estudio se encuentran 1, 1, 1-tricloroetano, cis-1, 2-dicloroeteno, y 1, 4-dioxano:desengrasantes comúnmente utilizados por la industria y el ejército. Los productos químicos pueden infiltrarse en el agua subterránea a través de tanques de almacenamiento subterráneos con fugas o escorrentías, o simplemente ser arrojados al suelo como en el pasado.

El nuevo método de descontaminación, desarrollado a través de una colaboración entre la Facultad de Ingeniería de OSU y la Universidad Estatal de Carolina del Norte, funciona porque los microbios producen una enzima que oxida las toxinas cuando los contaminantes del agua subterránea se difunden en las perlas.

El resultado es una transformación de los contaminantes en compuestos inocuos.

"Hemos creado un proceso llamado cometabolismo aeróbico a largo plazo, que es un cerrado, pasivo, sistema autosostenible para la remediación de aguas subterráneas, "dijo Lew Semprini de OSU, profesor distinguido de ingeniería ambiental e investigador principal del estudio. "La belleza de esto es que todo sucede dentro de las cuentas".

Prácticas actuales, Semprini explica, piden que se agreguen directamente al subsuelo sustratos de crecimiento gaseoso como el propano y el metano. Los sustratos nutren a los microbios autóctonos, que a su vez producen enzimas que transforman los contaminantes en subproductos no tóxicos.

A menudo, sin embargo, los sustratos de crecimiento compiten químicamente por esas enzimas cruciales, que inhibe significativamente el proceso de transformación.

El nuevo sistema elimina esa competencia, liberando toda la enzima para oxidar los contaminantes.

"Hemos invertido el paradigma al poner el microorganismo correcto dentro de perlas de hidrogel y suministrarle una fuente de alimento de liberación lenta, "Dijo Semprini." Que yo sepa, esta es la primera vez que se hace ".

El estudio aparece en Ciencias ambientales:procesos e impactos .

Semprini y su equipo de investigación co-encapsularon el cultivo de bacterias Rhodococcus rhodochrous y un sustrato de crecimiento de liberación lenta dentro de perlas de hidrogel que produjeron en el laboratorio. Las cuentas cilíndricas, hecho de goma gellan, un ingrediente común en los alimentos procesados, miden 2 milímetros de largo.

Como el agua subterránea fluye por las cuentas, los contaminantes se difunden en las perlas, donde el sustrato de liberación lenta reacciona con el agua subterránea para producir alcohol que sostiene la bacteria Rhodococcus. Las bacterias contienen una enzima monooxigenasa que transforma los contaminantes en compuestos inofensivos. incluido el dióxido de carbono, iones de agua y cloruro.

El agua purificada y los subproductos luego se difunden fuera de las perlas y se unen a la columna de agua subterránea.

En columnas de prueba llenas de perlas suministradas con un flujo continuo de agua contaminada, el sistema funcionó de forma continua durante más de 300 días (y contando) sobre el sustrato de crecimiento original.

Semprini descubrió que las perlas eliminan más del 99% de los contaminantes, y sus concentraciones disminuyeron de varios cientos de partes por billón a menos de 1 parte por billón.

La longevidad del sistema dependerá principalmente de cuánto tiempo vivan las bacterias, que es un factor de la duración del sustrato de crecimiento. Eso aún no se ha determinado.

"Es una pregunta para futuras investigaciones, "Dijo Semprini." ¿Cómo hacemos cuentas que duren muchos años, o ¿cómo desarrollamos sistemas que se puedan reemplazar fácilmente? "

Los métodos actuales de remediación cometabólica requieren adiciones regulares de sustratos de crecimiento para asegurar que los microorganismos clave florezcan. y que requiere un seguimiento regular del sitio, ajustes bioquímicos y costos relacionados.

El siguiente paso es ampliar el sistema y realizar estudios piloto en el campo.

Semprini prevé varias posibilidades para desplegar las perlas. Una opción es mezclar perlas directamente en material subterráneo contaminado. Otra es cavar una zanja en el camino del flujo de agua subterránea y llenarla con cuentas, creando una barrera reactiva permeable. Una tercera posibilidad es empaquetar perlas en reactores, una forma simple son bolsas de malla, que se puede colocar en pozos.

"Todo el mundo está a favor de la sostenibilidad en este tipo de sistema:¿podemos simplemente tener algo funcionando en el subsuelo sin mucho mantenimiento?" Dijo Semprini. "Creo que lo hemos logrado".