CICA diseña procesos biológicos para eliminar contaminantes en el ambiente

  • Nuevas instalaciones potencian sus líneas de investigación.
  • Hongos que degradan materia orgánica podrían eliminar contaminantes emergentes.

Cuando hablamos de contaminación ambiental pensamos en las emisiones de autobuses en nuestras calles capitalinas o en los acumulados de residuos sólidos en las hermosas playas nacionales, sin embargo, en ocasiones no tenemos presente la contaminación del agua o de los suelos, tal vez por no ser tan visibles al ojo humano.

Los contaminantes, como por ejemplo los ingredientes activos de antibióticos y fármacos por ejemplo, son compuestos que al ser consumidos por humanos y animales, no son metabolizados completamente, por lo que son parcialmente excretados y pueden llegar a permanecer activos en el ambiente como contaminantes. Ante la presencia de este y otros tipos de contaminantes, investigadores nacionales estudian la posibilidad de utilizar diferentes tipos de hongos que podrían compensar la presencia de contaminantes con su importante capacidad de degradación.

Este y otros temas similares son estudiados por el Centro de Investigación de Contaminación Ambiental (CICA) de la Universidad de Costa Rica, un centro que fue creado en 1982 pero que desde enero de este año disfruta de nuevas instalaciones que han potenciado su gestión, y concretamente la de sus seis laboratorios especializados.

Parte del equipo del Centro de Investigación de Contaminación Ambiental (CICA) de la Universidad de Costa Rica


Entre sus líneas de investigación actualmente se estudian los contaminantes emergentes, que incluyen los fármacos y antibióticos, y que son contaminantes no tradicionales que ingresan al ambiente y que pueden presentar un riesgo para la calidad del agua, la salud del medio y de la población en general.

El principal objetivo del CICA consiste en la descripción de los niveles de contaminación ambiental en Costa Rica y el desarrollo de estrategias para contribuir a la prevención y mitigación de la contaminación y el mejoramiento de la calidad de vida de los habitantes.

Para atender este reto, el Centro de Investigación en Contaminación Ambiental además de sus seis laboratorios cuenta con tres unidades adicionales: la Unidad de Muestreo (UM), la Unidad de Investigación Socioambiental (ISA) y la Unidad de Aseguramiento de la Calidad (UAC).

Fondo de Incentivos Micitt CONICIT

Actualmente, el Dr. Carlos Rodríguez, además de dirigir el Centro, coordina el Laboratorio de Biorremediación y lidera dos proyectos interrelacionados, uno que se realiza con el apoyo del Espacio Universitario de Estudios Avanzados de la Universidad de Costa Rica (UCREA) y el segundo que se realiza con fondos de Incentivos Micitt-CONICIT.

Una línea del proyecto Micitt-CONICIT que también se interrelaciona con el de UCREA, tiene que ver con la degradación biológica y también físico química de contaminantes emergentes, enfocados en fármacos y antibióticos tanto de uso humano como de uso veterinario.

«Esta línea de investigación pretende describir estrategias para degradar los contaminantes emergentes de forma biológica lo cual realizamos por medio del uso de hongos ligninolíticos cuya capacidad de degradación es ya conocida; estos son hongos con los que la naturaleza contribuye a degradar la materia orgánica de los árboles y son relativamente fáciles de conseguir», comentó el Dr. Rodríguez.

«Los hongos los estamos utilizando porque tienen una capacidad de degradación inespecífica por lo que los enfrentamos a mezclas bastante complejas, de diez o quince compuestos a la vez; muchos de los compuestos reaccionan, algunos son absorbidos por la biomasa del hongo y otros son absorbidos y degradados», explicó el experto.

¿Quién es el Dr. Carlos Rodríguez-Rodríguez?

El Dr. Carlos Rodríguez Rodríguez tiene 38 años y lleva más de 14 años laborando en biorremediación, rama de la Biotecnología dedicada al diseño de procesos biológicos para la degradación-eliminación de contaminantes ambientales. Sus estudios parciales en Ingeniería Química (UCR) junto con sus estudios doctorales en Biotecnología le han permitido mezclar de manera idónea su formación básica como microbiólogo en el diseño y evaluación de procesos microbianos para reducir el impacto ambiental de compuestos tóxicos orgánicos.

Finalizó sus estudios de Maestría y Doctorado en Biotecnología en la Universitat Autónoma de Barcelona (UAB) en el año 2012 para incorporarse seguidamente como investigador del CICA, donde actualmente realiza funciones de Director, y como docente en la Facultad de Microbiología de la UCR. El doctor Rodríguez cuenta con más de 40 publicaciones científicas en revistas internacionales de alto impacto, de las cuales un total de 34 corresponden a trabajos en biorremediación de contaminantes (principalmente orgánicos).


Gracias a su trabajo en la biodegradación de contaminantes emergentes en lodo de plantas de tratamiento de aguas residuales, recibió el Premio Nacional de Tecnología «Clodomiro Picado Twight» 2013 con la investigación «Degradación de contaminantes orgánicos emergentes en lodos de depuradora con el hongo ligninolítico Trametes versicolor».

El jurado calificador destacó que este estudio «presenta soluciones a problemas de contaminación importantes para el recurso hídrico, en particular ríos y lagos, además de abrir nuevas vertientes de investigación y posibles desarrollos tecnológicos de aprovechamiento de hongos para el control de la contaminación en medios acuosos».

Además de utilizar hongos como degradantes de contaminantes, los investigadores también investigan el aislamiento de comunidades de microbios con capacidad de degradar fármacos, así como también el uso de componentes físico químicos como procesos de oxidación avanzada.

Ante la pregunta de cómo garantizar que los procesos de oxidación avanzada no sean igualmente contaminantes para el ambiente, el Dr. Rodríguez explicó que en este caso se realizan análisis ecotoxicológicos con la finalidad de estimar si con el uso de la oxidación avanzada realmente se está generando una situación menos tóxica que la inicial.

Impacto de los antibióticos

La presencia de antibióticos como contaminantes emergentes también es estudiada por el CICA. Según los expertos, una de las rutas más eficientes para transmitir la presencia de este tipo de contaminantes se da por medio de su excreción por parte de los seres vivos y su distribución sobre todo si no existe planta de tratamiento de aguas.

 

Historia

El CICA fue creado el 16 de febrero de 1982 por el Consejo Universitario que en ese momento recalcó la importancia de contribuir al desarrollo del país en el campo ambiental. Así consta en el acta de la sesión n. 2869, artículo 16, de ese órgano colegiado.

Inicialmente se ubicó físicamente en la Escuela de Química, así como en laboratorios asociados de las facultades de Agronomía y Medicina de la UCR y en el mes de enero del 2019 se inauguró su nuevo edificio ubicado en la Ciudad de la Investigación de la UCR.


«El ciclo correcto de desecho de estos fármacos debería incluir su procesamiento en una planta de tratamiento de aguas, sin embargo, éstas no tienen los componentes adecuados de tratamiento biológico con el fin de asegurar una importante eliminación, pero aunque los tuvieran, una planta de tratamiento de aguas no está diseñada para eliminar fármacos», comentó el Dr. Rodríguez.

Otra fuente destacada por el experto es la relación de los medicamentos con la producción agrícola, debido a que existen antibióticos que se aplican directamente sobre las plantas como un tipo de agroquímico para atacar plagas y bacterias.

«En lo que se refiere al ganado, hay algunos productores que cuentan con sistemas de tratamiento, sin embargo, no sabemos qué tan eficientes son ya que muchas veces el agua se trata de modo que se le elimina la materia orgánica procedente de las heces de los animales y esa misma agua se utiliza para riego de la finca, lo que es un paso directo del antibiótico al animal, luego al agua residual, y seguidamente a la finca».

«Hemos pasado de ser un laboratorio pequeño en donde estábamos muy hacinados, a tener un edificio acorde con la cantidad de investigadores que actualmente tenemos» explicó el Dr. Carlos Rodríguez, joven investigador, quien actualmente es Director del CICA, y quien lleva más de doce años laborando en biorremediación. (ver Estructura del CICA).

Procurar el tratamiento y eliminación de los contaminantes emergentes es muy importante por el eventual impacto al ambiente y a los seres vivos. Uno de los grandes problemas está ligado a la generación de genes de resistencia a antibióticos que pueden afectar las terapias de tratamiento a enfermedades bacterianas. Los antibióticos y los fármacos en general, tienen efectos sobre organismos que no son la meta, por lo que una de las líneas de investigación existente es la relacionada con la «ecotoxicología», con el fin de estimar los posibles efectos que pueden presentarse sobre los ecosistemas.

Es por esto que, dentro del componente de contaminantes emergentes de la investigación que se realiza con los Fondos de Incentivos, también se realiza una búsqueda de genes de resistencia antibiótica ligados a los mismos antibióticos como contaminantes. Para profundizar en este tema, próximamente se desarrollará un proyecto con investigadores españoles del Instituto Catalán de Investigación en Agua (ICRA).

Laboratorio


¿Por qué se llaman contaminantes emergentes?

Son compuestos que hace pocos años no se consideraban contaminantes., Actualmente, no se conocen sus efectos tóxicos en el ambiente y no están regulados por la legislación costarricense.

«Nosotros actualmente estamos haciendo muestreos de la presencia de antibióticos aquí en el país, especialmente en lo que se refiere a hospitales, con el fin de detectar qué tanta cantidad de genes de resistencia antibiótica están presentes en las aguas residuales. La idea es posteriormente realizar un tratamiento biológico y estimar qué tanto permite eliminar no sólo el contaminante sino la presencia de los genes, que, en el contexto actual, se consideran también contaminantes emergentes», explicó el experto.

 

Estructura del CICA

Aparte de la estructura administrativa y la dirección, el Centro cuenta con seis unidades (laboratorios) que son: Calidad de aguas (LCA), que es reconocido por la Environmental Protection Agency de los Estados Unidos (EPA) y la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID), como «Laboratorio de referencia en el análisis de aguas residuales»; Análisis de plaguicidas y compuestos orgánicos (LAPCO), que es uno de los que más reconocimiento le ha dado al CICA ya que es uno de los primeros lugares donde se empezaron a analizar plaguicidas.

Otra de las unidades es el Laboratorio de Aplicaciones Isotópicas y Metabolismo de Contaminantes (LAIMEC) que es uno de los pocos laboratorios del país que trabaja con isótopos estables. En esta unidad se trabajan proyectos ligados con el Organismo Internacional de Energía Atómica. También el CICA cuenta con el Laboratorio de Gases de Efecto Invernadero y Captura de Carbono (LAGEIC), que está ligado a conocer cómo las variaciones en prácticas agropecuarias repercuten sobre las emisiones.

Otro laboratorio es el de Ecotoxicología (LET), donde se trabaja con varios bioindicadores para estimar toxicidad ambiental y, el último y más reciente es el Laboratorio de Bioremediación (LBR), el cual trabaja en el diseño de estrategias de biorremediación y que es coordinado por el Dr. Carlos Rodríguez.

Aparte de estos laboratorios, el CICA tiene una unidad de Aseguramiento de la Calidad con la finalidad de mantener la acreditación de los laboratorios. Cuentan con ensayos acreditados en el Laboratorio de Calidad de Aguas, en el de Análisis de Plaguicidas y Compuestos Orgánicos y en la Unidad de Muestreo, la cual colabora con los proyectos de monitoreo ambiental.

Paralelamente, el CICA cuenta con la Unidad de Investigación Socio Ambiental (ISA) que es el brazo encargado de la extensión social que colabora con la sensibilización y capacitación en buenas prácticas a los productores agropecuarios de las zonas donde se realiza la investigación y los análisis de cuerpos de agua, por ejemplo.

Tomado de CONICIT Boletín Nº 201 – septiembre 2019

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