Procesos de remediación y recuperación de metales pesados utilizando comunidades microbianas extremófilas

Abstract

Algunos metales pesados se han vuelto indispensables para la civilización y son omnipresentes en nuestras vidas cotidianas; debido a ello, se realizan numerosos esfuerzos para desarrollar nuevas tecnologías que permitan la extracción y producción de estos recursos en forma sostenible, al mismo tiempo que se analizan nuevas alternativas tecnológicas para la remediación de los ambientes ya contaminados. Los procesos biotecnológicos pueden sustituir a los tratamientos químicos tradicionales mediante la acción específica de consorcios, microorganismos y/o biomateriales. Las comunidades poli-extremófilas, presentes en ambientes con altas temperaturas, bajos valores de pH y/o altas concentraciones metálicas, resultan de interés para el desarrollo de procesos biotecnológicos que deban lidiar con metales pesados. Precisamente, el objetivo central de este trabajo de tesis es la obtención de consorcios microbianos poli-extremófilos y resistentes a iones metálicos, bajo distintas condiciones metabólicas, para su uso en procesos biotecnológicos de recuperación y remediación de metales. Para este estudio se utilizaron muestras procedentes de la región volcánica y geotermal de Caviahue-Copahue (Neuquén, Argentina). A partir de esas muestras, se obtuvieron consorcios microbianos con diferentes capacidades metabólicas que fueron caracterizados, en primera instancia, a través de metodologías cultivo-dependientes (Capítulo 2). Estos estudios permitieron comprobar que estos consorcios son altamente tolerantes a metales pesados, a pesar de que estos metales no estuvieron presentes en el ambiente al momento en que se tomaron las muestras. Posteriormente, los consorcios fueron sometidos a estudios genómicos y metagenómicos cultivo-independientes (Capítulo 3) para conocer los mecanismos de resistencia prevalentes en los consorcios y la composición microbiana de los mismos. Se analizaron los efectos de la exposición a metales sobre los perfiles microbianos y se evaluó un modelo que explicara las diferencias observadas en la composición. Estos estudios revelaron la prevalencia de los mecanismos de resistencia basados en bombas de eflujo y, sustentado en observaciones previas, la adaptabilidad y versatilidad de los microorganismos nativos de la comunidad de la región. Las cualidades de tolerancia y resistencia justificaron la evaluación del uso de estos consorcios microbianos en procesos de biorremediación y biorrecuperación de metales (Capítulo 4). Dentro de las aplicaciones estudiadas, se incluyó un proceso biohidrometalúrgico (biolixiviación de cobre a partir de un mineral sulfurado utilizando un consorcio acidófilo), un proceso de biosorción (adsorción de zinc y cadmio sobre biomasas y/o biopolímeros de ciertos aislados) y un proceso de bioprecipitación (inmovilización de diversos iones metálicos a partir de soluciones acuosas, de drenajes ácidos de minas y de licores de biolixiviación utilizando un consorcio sulfato-reductor). La utilización de los consorcios obtenidos en este trabajo de tesis en estos procesos biotecnológicos mostró resultados alentadores y un potencial prometedor que estimula la profundización de estos estudios para aplicaciones comerciales y/o a nivel de campo en el futuro próximo.

Bioleaching of a Chalcocite-Dominant Copper Ore from Salta, Argentina, by Mesophilic and Thermophilic Microorganisms

“…For moderate thermophilic experiments, two different consortia obtained from the natural extreme environment of Caviahue-Copahue Neuquén, Argentina, were used [23,24]. Consortium 45_Fp is mainly composed of archaea Ferroplasma, while consortium 45_Ac has Acidithiobacillus as the predominant genus.…”

“…In all t inoculated systems, 100% of the copper present was solubilized in less than two we These performances are faster than the one obtained using the native consortium at 3 Particularly, moderate thermophilic consortia 45_Fp could recover all the copper in proximately one week (Figure 6a). This consortium, obtained from a hot spring in the canic and geothermal area of Caviahue Copahue, Argentina [23,24], was dominate Ferroplasma, an extensively studied archaeal genus that grows chemoorganotrophical acidic conditions. The ability of Ferroplasma spp.…”