A finales del 2010 más del 70 por ciento de los cuerpos hídricos del país presentaba algún indicio de contaminación, como acumulación de estructuras fenólicas y hormonas en pesticidas y otros compuestos dañinos, capaces de alterar el sistema hormonal de animales y humanos. Por ejemplo, los pesticidas organofosforados, usados ampliamente en medios agrícolas y residenciales, están implicados en 8 millones de casos de envenenamiento al año. Se encuentran en partes por billón o trillón; por lo tanto, su concentración máxima permisible no está regulada.

Ante la necesidad de disminuir esta presencia para evitar daños al medio ambiente y a la salud, Eduardo Torres Ramírez, investigador del Centro de Química del Instituto de Ciencias de la BUAP (ICUAP), utiliza las enzimas del hongo Pleurotus ostreatus para transformar compuestos contaminantes en otros menos nocivos para el ambiente.

Las enzimas son moléculas biológicas que catalizan reacciones bioquímicas; es decir, aceleran el ciclo de vida (crecimiento, desarrollo y muerte) de un organismo. También tienen la capacidad de transformar, mediante oxidación, algunos compuestos en sustancias menos agresivas con el medio ambiente, incluso inocuas.

El doctor Torres Ramírez utiliza las enzimas del hongo Pleurotus ostreatus, conocido como seta ostra, para desechar contaminantes persistentes o emergentes en aguas residuales de plantas de tratamiento del estado; así como en ríos, pozos y una laguna en Veracruz.

Las ha aplicado en la transformación de alrededor de 50 compuestos diferentes, entre estos analgésicos, antibióticos, antiinflamatorios, plaguicidas organofosforados y organoclorados, fenoles, colorantes y sustancias procedentes del petróleo.

“Al usar estas enzimas hemos logrado dos cosas importantes: los productos derivados son menos tóxicos y más biodegradables, por lo que los residuos todavía presentes son eliminados sin complicaciones por los microorganismos existentes en los cuerpos de agua”, explicó el académico.

Los métodos basados en enzimas tienen un impacto mínimo en los ecosistemas. Igualmente presentan algunas otras propiedades interesantes como bajos requerimientos de energía, fácil control del proceso y operación en un amplio rango de pH, temperatura y fuerza iónica.

De esta manera, el investigador del ICUAP propone utilizar a la biocatálisis ambiental como un paso previo a la salida de los residuos de las plantas de tratamiento, en lugar de la cloración, para eliminar los compuestos contaminantes persistentes.

El siguiente reto: reutilizarlas

Los hongos tienen la capacidad de crecer en sustratos o ambientes complejos, como la madera, cuya estructura molecular está formada por lignina, un polímero aromático. Muchos de los compuestos contaminantes fabricados por el ser humano tienen organizaciones similares a la lignina.

Para obtener estas proteínas, el también líder del Cuerpo Académico 305 “Procesos ambientales sustentables y electroquímica molecular” de la BUAP cultiva por 20 días en un fermentador a este ser vivo heterótrofo que se alimenta de un sustrato de avena y trigo. En este tiempo, es cuando se produce la enzima en cuestión, la cual se extrae y purifica para aplicarla de manera soluble o preparada en un biocatalizador industrial.

Eduardo Torres Ramírez, doctor en Biotecnología por la UNAM, comentó que actualmente el uso de estas moléculas biológicas es de forma soluble adicionada; no obstante, su costo de fabricación es elevado y terminan siendo degradadas por los microorganismos presentes en los efluentes y cuerpos hídricos. De ahí la importancia de inmovilizarlas en la superficie para su reutilización.

“Lo deseable es que puedan utilizarse por más de tres meses para abaratar costos. Nosotros con la inmovilización hemos podido incrementar su tiempo de vida hasta en 500 por ciento; no es suficiente, pero vamos en el camino de producir enzimas más robustas”, expuso el investigador del ICUAP.

En este sentido, el reto de los científicos dedicados a la biocatálisis es generar enzimas suficientemente estables, mediante el incremento de su producción para reducir costos, mejorar su estabilidad operacional, haciéndolas más activas y que reconozcan más compuestos. La aportación del doctor Eduardo Torres es la preparación de catalizadores inmovilizados para incrementar la estabilidad operacional.