Las operaciones de arenas petrolíferas están en su séptima década, y más de un billón de litros de aguas residuales ahora residen en estanques de relaves. Crédito:Shutterstock
La industrialización desenfrenada ha provocado que nuestro planeta se caliente a un ritmo sin precedentes. Los glaciares se están derritiendo y el nivel del mar está aumentando. Las sequías duran más y son más devastadoras. Los incendios forestales son más intensos. Extremo, Los fenómenos meteorológicos únicos en una generación, como los huracanes de categoría 5, parecen estar ocurriendo anualmente.
De hecho, el medio ambiente se encuentra en muy grave estado de salud y se necesita urgentemente una acción urgente. Pero existe un optimismo genuino de que las soluciones a algunos de los mayores desafíos ambientales finalmente estén a la mano.
Llevar, por ejemplo, el problema de décadas de los estanques de relaves de arenas petrolíferas en Canadá, la tercera mayor reserva de petróleo crudo del mundo. La recuperación de este aceite consume casi el triple de su volumen en agua y deja una lechada de agua, sólidos y contaminantes orgánicos como desechos. Las operaciones de arenas petrolíferas están en su séptima década, y más de un billón de litros de aguas residuales ahora residen en estanques de relaves.
Pero un colectivo de ingenieros en rápido crecimiento, científicos, Los activistas y emprendedores están logrando algunos de los mayores logros en la remediación ambiental en las últimas décadas al difuminar las líneas entre lo físico y lo físico. Ciencias biológicas y digitales. Nos llamamos biólogos sintéticos.
He contribuido ampliamente a la investigación, educación, comercialización y regulación de la biología sintética, incluso como fundador de Metabolik Technologies, una empresa de biotecnología ambiental, que comercializó el primero de su tipo, energía baja, Solución de bajo costo y sustentable para descontaminar los estanques de relaves de arenas petrolíferas.
Una guía rápida de biología sintética
La premisa subyacente de la biología sintética es tan simple como elegante:la naturaleza ensambla, desmantela y recicla moléculas de la manera más limpia y eficiente imaginable. Las instrucciones únicas necesarias para lograr estas tareas se encuentran en el ADN.
Los biólogos sintéticos investigan los sistemas naturales para comprender estos procesos notables y luego usan el ADN sintetizado en laboratorio para reprogramarlos para realizar nuevas tareas o tareas existentes de manera más eficiente.
La biología sintética se ha utilizado para mejorar las enzimas, células y poblaciones de células para diversas aplicaciones como detección, descomponer los hidrocarburos y otras "sustancias químicas permanentes" como las sustancias perfluoroalquilo y polifluoroalquilo (PFAS) en el suelo y el agua y secuestrar el dióxido de carbono y el metano.
En tono rimbombante, muchos de los protagonistas e influenciadores de la biología sintética son los millennials y los zoomers que se criaron con una dieta constante de dibujos animados de los sábados por la mañana.
Una vez ficción, ahora una solución real
Las bacterias genéticamente modificadas que limpiaban los derrames de petróleo eran un elemento básico en Capitán Planeta y los planetarios , la serie animada de superhéroes ambientales que se lanzó en 1990. Mientras que hace dos décadas estos conceptos se limitaban a las páginas de ficción, ahora son una realidad gracias a los avances en biología molecular como la edición del genoma CRISPR y el advenimiento de las fundiciones genómicas totalmente automatizadas (sistemas robóticos que realizan miles de experimentos al día) para ciclos acelerados de diseño, construcción, prueba y aprendizaje.
Crucialmente, los éxitos de la biología sintética en el ámbito de la remediación ambiental no han sido demostraciones puntuales en laboratorios académicos. Se han probado en el campo a escalas considerables y han superado en gran medida algunos de los mayores desafíos ambientales del mundo.
Traduciendo innovaciones al campo
Los estanques de relaves contienen compuestos orgánicos como compuestos de fracción de ácido nafténico (NAFC) e hidrocarburos poliaromáticos (HAP) que son dañinos para la vida acuática y la salud humana y son notoriamente difíciles de eliminar del agua. También están llenos de vida microbiana.
Estos microbios no solo sobreviven, pero prospera en el agua contaminada. Ellos sienten ingerir y metabolizar los compuestos tóxicos del agua, aunque a un ritmo muy lento. Mi equipo de la Universidad de Columbia Británica y nuestros colegas de Allonnia aislaron y estudiaron la genómica de estas criaturas únicas y, en colaboración con Ginkgo Bioworks, ahora están aumentando su apetito y metabolismo de los compuestos tóxicos.
Después de validar el desempeño de los microorganismos en el campo, El equipo de UBC-Allonnia diseñó algunos de los sistemas de tratamiento más grandes de su tipo para lograr las tasas y escalas necesarias para recuperar el agua dentro del plazo prescrito en el Marco de gestión de relaves de Alberta.
Probaremos nuestro sistema de tratamiento en los estanques de relaves a principios de 2022 para ajustar los microorganismos y los reactores. y evaluar los riesgos. Algunos de estos riesgos incluyen la ineficacia o costos más altos de lo esperado de la tecnología, el daño potencial que los microbios pueden causar al ecosistema y si los reguladores y accionistas se sienten cómodos con el despliegue de microorganismos diseñados en el medio ambiente.
Este pequeño grupo de biólogos sintéticos tuvo éxito gracias al ingenio del enfoque y los nuevos modelos de colaboración. El equipo también involucró a operadores de arenas petrolíferas, empresas de diseño de ingeniería, empresas de fabricación por contrato y expertos en reglamentación que pudieron aprovechar las fortalezas de cada socio para reducir el tiempo, el gasto y la incertidumbre de desarrollar una solución práctica.
La diversión acaba de empezar
Los biólogos sintéticos apenas están comenzando y ahora se han fijado en una serie de problemas igualmente grandes. Uno, en particular, tiene implicaciones importantes para nuestro futuro eléctrico.
La adopción generalizada de vehículos eléctricos podría reducir las emisiones de carbono del sector del transporte en casi un 50 por ciento. Desafortunadamente, la extracción de los metales utilizados en los vehículos eléctricos daña el medio ambiente.
El gigante minero @TeckResources está contribuyendo con más de $ 1.5 millones a los esfuerzos de recuperación en la infame mina Tulsequah Chief, que poseía anteriormente y abandonó en 1957. #bcpoli Via @writermjs https://t.co/UcOpvPpouv
- El Narval (@thenarwhalca) 10 de junio, 2021
La fabricación de un solo vehículo eléctrico genera 250, 000 kilogramos de residuos mineros y 150, 000 litros de un líquido extremadamente tóxico llamado drenaje ácido de roca, una gran amenaza para el medio ambiente debido a su efecto potencialmente devastador en los ríos, arroyos y hábitats acuáticos.
La minería es un desperdicio e insostenible, y la industria necesita desesperadamente soluciones eficaces para tratar sus grandes cantidades de desechos. Mi nueva empresa ArqMetal está desarrollando soluciones microbianas para acabar con los estanques de relaves por completo. Si nosotros y otros como nosotros tenemos éxito, eliminaremos el desperdicio, entregar descarbonización, preservar la biodiversidad, generar empleo y lograr un desarrollo social equitativo. ¿No es esto lo que los arquitectos del Green New Deal tenían en mente?
Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original. 
