UABDivulga - Barcelona recerca i innovació

Entre els contaminants més estudiats per la seva toxicitat, persistència i freqüència es troben els compostos alifàtics i aromàtics halogenats, ocupants els primers llocs en les llistes de contaminants prioritaris a les legislacions europees. Una de les estratègies per a la seva eliminació és la bioremediació, és a dir, l’ús de microorganismes que tenen enzims capaços de catalitzar la transformació d’aquests contaminants a d’altres innocus. En comparació amb els tractaments fisicoquímics, els tractaments de bioremediació són més econòmics, menys agressius pel medi ambient i disminueixen el risc d’exposició pels operaris. Tanmateix, encara es considera una tecnologia poc madura si la comparem amb altres tractaments biològics que s’han estudiat amb major profunditat i que s’apliquen de forma extensiva a l’actualitat, com per exemple el tractament d’aigües residuals urbanes mitjançant fangs actius.

Tot i que alguns contaminants halogenats poden degradar-se biològicament en condicions aeròbies, l’aplicació in situ d’aquests tractaments es troba limitada principalment per les condicions anòxiques o anaeròbies (absència d’oxigen) dels aqüífers i sòls en els que es troben. Per aquest motiu, en les darreres dues dècades s’han estudiat de forma intensiva els aspectes fisiològics i bioquímics associats a bacteris capaços d’utilitzar contaminants halogenats com a acceptors d’electrons (en comptes d’oxigen) obtenint energia pel seu creixement. A aquest procés se’l coneix com a dehalorespiració. D’aquesta manera, els bacteris utilitzen aquests contaminants per respirar, transformant-los en productes generalment menys tòxics i més susceptibles de ser eliminats per altres microorganismes. Fins a data d’avui, s’han aïllat i caracteritzat varies soques de bacteris dehalorespiradors que pertanyen a gèneres tals com Dehalococcoides, Dehalobacter, Desulfuromonas, Sulfurospirillum o Clostridium, entre d’altres. Totes aquestes soques tenen en comú que duen a terme aquest procés de respiració mitjançant una reacció anomenada d’hidrogenòlisis, en la que es transfereix de forma consecutiva dos electrons procedents de l’hidrogen al contaminant halogenat, mentre que aquest últim és reduït alliberant un protó i un àtom d’halogen al medi (Fig. A). Tanmateix s’ha observat que a la natura es produeix de forma freqüent un altre tipus de reacció de dehalorespiració denominat dihaloeliminació, en la que s’eliminen dos halògens situats en àtoms de carboni contigus, transformant l’enllaç C–C en un enllaç insaturat C=C (Fig. B). Els processos de dihaloeliminació s’han investigat de forma molt escassa, tot i que alguns estudis indiquen que poden prevaldre sobre la hidrogenòlisis i que són energèticament més favorables pels microorganismes.



L’objectiu d’aquest projecte és iniciar la investigació sobre aquests processos de dihaloeliminació mitjançant l’aïllament de bacteris presents en sediments marins i d’aigua dolça capaços de catalitzar aquesta reacció. Alguns aspectes desconeguts sobre la dihaloeliminació i que seran abordats en aquest projecte son: i) L’aïllament de bacteris dihaloeliminadors purs per poder-los caracteritzar en termes fisiològics i bioquímics, i ii) Entendre des d’una perspectiva termodinàmica quin dels dos mecanismes de respiració (dihaloeliminació/hidrogenólisis) prevaldrà en ambients contaminats, ja que són reaccions competitives.

Aquests aspectes són interessants per a definir estratègies de bioremediació en ambients contaminats amb productes halogenats, ja que permetrien dissenyar biomarcadors per identificar la presència de gens funcionals en el medi capaços de descontaminar-los, i d’altra banda, predir les rutes de degradació que utilitzarien els microorganismes ja que en alguns casos poden portar a l’acumulació de productes més tòxics que els inicials.