Algunas 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 artificiales que se encuentran en muchos productos. Contienen fuertes enlaces químicos que no se descomponen fácilmente, lo que dificulta su eliminación de nuestro cuerpo y del medio ambiente.
Los PFAS se han relacionado con una variedad de 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 destacó la necesidad de encontrar formas efectivas 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 los PFAS insaturados, cuya estructura química los hace más fáciles de descomponer que los llamados PFAS saturados. Algunos 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 solicitadas 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 enfoques efectivos para tratar PFAS, incluida la filtración y el tratamiento térmico. Sin embargo, el uso de enfoques biológicos que involucran bacterias podría tener ventajas únicas. Según los autores del estudio, el enfoque podría ser de bajo costo y fácilmente inyectable en las aguas subterráneas debajo de la superficie de la Tierra, donde muchos tratamientos existentes son difíciles de aplicar. Las aguas subterráneas suministran aproximadamente un tercio del agua potable de los EE. UU.
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 dividen 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 en el Departamento de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad de California (UC) Riverside.
Después de identificar las enzimas desfluorantes, el equipo examinó bases de datos genómicas para ver si otras Acetobacterium también tenían las mismas enzimas y bombas. Encontraron Acetobacterium desfluorante en muestras de aguas residuales de América del Norte, Europa y algunas partes de África y Asia. Los autores del estudio señalaron que existen otras pistas que indican que también pueden encontrarse en el suelo y en las aguas subterráneas. Las especies de Acetobacterium se encuentran comúnmente en las aguas residuales, pero se sabe poco más sobre ellas y sus enzimas desfluorantes, dijo Men.
En trabajos anteriores, Men y sus colegas identificaron otras bacterias que podrían romper los enlaces de carbono-cloro que se encuentran en algunos PFAS, lo que desencadena una reacción que desclora y luego destruye los químicos permanentes. El hallazgo más reciente de los científicos se suma al número de compuestos PFAS conocidos que pueden ser degradados por microbios. Esta línea de investigación podría guiar la búsqueda de más bacterias que degraden PFAS, lo que conduciría al descubrimiento de nuevas enzimas y al desarrollo de biotecnologías que aceleren estos procesos naturales, dijo Men.
La degradación microbiana de PFAS generalmente se refiere al uso de microbios en el tratamiento de aguas residuales para degradar PFAS antes de que el agua se desinfecte y se devuelva 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 de carbono-flúor. Incluso si los microbios son capaces de degradar los productos químicos, la tasa 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 ahora están trabajando 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, profesora asociada 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 poco probable que los microbios individuales puedan convertirse en una solución global a la contaminación por PFAS”, señaló. Sin embargo, su trabajo apunta a vías para utilizar bacterias en biotecnologías que podrían funcionar solas o en combinación con otros enfoques.
Fuente: Live Science.
