Se sabe poco sobre el destino de los PFAS en nuestro medio ambiente, pero una nueva investigación descubre que las bacterias en las aguas residuales pueden degradar tipos específicos de "químicos permanentes".
Por Miriam Bergeret
Los científicos han descubierto bacterias con enzimas que pueden descomponer varios PFAS, también llamados "químicos permanentes". (Crédito de la imagen: KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY vía Getty Images)
Ciertas bacterias pueden degradar los fuertes enlaces que dan a los "químicos permanentes" su larga vida útil, y esto sugiere posibles tratamientos de bajo costo que podrían limpiar el agua de los preocupantes PFAS.
Los PFAS, o sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas , son compuestos sintéticos que se encuentran en muchos productos. Contienen enlaces químicos fuertes que no se descomponen fácilmente , lo que dificulta su eliminación de nuestro organismo y del medio ambiente.
Los PFAS se han relacionado con diversos efectos sobre la salud y, en abril pasado, la Agencia de Protección Ambiental estableció límites a las concentraciones de seis PFAS comunes en el agua potable. Esta medida puso de relieve la necesidad de encontrar formas eficaces de limpiar las aguas contaminadas .
Ahora, en un estudio publicado el 17 de julio en la revista Science Advances , los investigadores informaron por primera vez que cuatro especies de Acetobacterium pueden degradar los enlaces en algunos PFAS. Esto incluye PFAS insaturados, cuya estructura química los hace más fáciles de descomponer que los llamados PFAS saturados. Ejemplos de estos productos químicos incluyen PFMeUPA y FTMeUPA, que aún no están regulados por la EPA.
"La degradación de PFAS mediante microbios es una de las tecnologías más buscadas en el tratamiento de aguas residuales y la gestión de residuos", dijo a Live Science en un correo electrónico Nirupam Aich , profesor asociado de ingeniería en la Universidad de Nebraska-Lincoln que no participó en la investigación.
Ya existen algunos métodos eficaces para tratar los PFAS, como la filtración y el tratamiento térmico. Sin embargo, el uso de métodos biológicos que involucren bacterias podría tener ventajas únicas. Según los autores del estudio, el método podría ser de bajo costo y fácilmente inyectable en las aguas subterráneas debajo de la superficie de la Tierra, donde muchos de los tratamientos existentes son difíciles de aplicar. Las aguas subterráneas suministran aproximadamente un tercio del agua potable de los Estados Unidos.
Los microbios destacados en el nuevo estudio rompen los enlaces carbono-flúor en algunos PFAS insaturados. Este proceso, conocido como desfluoración, es impulsado por enzimas que rompen los enlaces químicos, liberando así átomos de flúor. Estos átomos normalmente matarían a las bacterias. Pero los investigadores descubrieron que las especies de Acetobacterium tienen canales especializados que bombean flúor fuera de sus células y hacia el medio ambiente, lo que permite que las bacterias sobrevivan.
Esto puede ser parte de un mecanismo de defensa que las bacterias desarrollaron para desintoxicar compuestos que de otro modo las matarían, dijo a Live Science en un correo electrónico el autor principal del estudio, Yujie Men , profesor asociado del Departamento de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad de California (UC) Riverside.
Después de identificar las enzimas desfluorantes, el equipo examinó las bases de datos genómicas para ver si otras Acetobacterium también tenían las mismas enzimas y bombas. Encontraron Acetobacterium desfluorantes en muestras de aguas residuales de América del Norte, Europa y algunas partes de África y Asia. Otros indicios apuntan a que también pueden encontrarse en el suelo y las aguas subterráneas, señalaron los autores del estudio. Las especies de Acetobacterium se encuentran comúnmente en las aguas residuales, pero se sabe poco más sobre ellas y sus enzimas desfluorantes, dijo Men.
Los científicos están buscando microbios que puedan limpiar el agua de PFAS antes de devolverla al suministro de agua. Encontraron ejemplos de estos microbios en muestras de aguas residuales.(Crédito de la imagen: BugTiger vía Getty Images)
En trabajos anteriores, Men y sus colegas identificaron otras bacterias que podían descomponer los enlaces carbono-cloro presentes en algunos PFAS, lo que desencadenaba una reacción que decloraba y luego destruía los químicos permanentes. El hallazgo más reciente de los científicos se suma a la cantidad de compuestos PFAS conocidos que pueden ser degradados por microbios.
Esta línea de investigación podría orientar la búsqueda de más bacterias degradadoras de PFAS, lo que conduciría al descubrimiento de nuevas enzimas y al desarrollo de biotecnologías que aceleren estos procesos naturales, afirmó Men.
La degradación microbiana de los PFAS suele referirse al uso de microbios en el tratamiento de aguas residuales para degradar los PFAS antes de que el agua sea desinfectada y devuelta al suministro de agua potable, dijo Aich. El principal desafío de este enfoque ha sido la rareza de los microbios que pueden romper los enlaces carbono-flúor. Incluso si los microbios son capaces de degradar las sustancias químicas, la velocidad de degradación puede ser lenta.
Este estudio es uno de los primeros en proporcionar información sobre los mecanismos específicos y las enzimas bacterianas que podrían aislarse y mejorarse para aumentar esas tasas de degradación, dijo Aich.
Los investigadores están trabajando ahora en interfaces material-microbio que combinan la capacidad de desfluoración de las bacterias con materiales que mejoran la descomposición de los PFAS. Las propiedades de estos materiales cambian en respuesta a los campos eléctricos, y esto les permite destruir cualquier subproducto que quede de las enzimas bacterianas, dijo Chong Liu , profesor asociado de química y bioquímica en la UCLA que dirigió la investigación sobre interfaces. Por lo tanto, las interfaces material-microbio proporcionan un rápido golpe doble a los PFAS, dijo Liu a Live Science en un correo electrónico.
Se necesita más investigación para desentrañar la bioquímica exacta de las enzimas desfluorantes y su efecto potencial en escalas mayores, dijo Men.
"Es muy improbable que los microbios individuales puedan convertirse en una solución global a la contaminación por PFAS", señaló. No obstante, su trabajo señala vías para el uso de bacterias en biotecnologías que podrían funcionar solas o en combinación con otros enfoques.
Miriam Bergeret
Colaborador de Live Science
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Miriam Bergeret es una escritora y editora científica que vive en Toronto, Canadá. Miriam tiene una maestría en medicina de laboratorio y patobiología de la Universidad de Toronto, donde también estudió periodismo y comunicación científica. Ha trabajado con científicos investigadores, revistas científicas, organizaciones sin fines de lucro, institutos de investigación, revistas científicas y más. Miriam también es diseñadora de patrones de tejido y disfruta creando nuevos atuendos para su galgo italiano, Theo.
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