Soluciones Biotecnológicas: De la Protección de Cultivos al Tratamiento de Aguas
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Biotecnología Aplicada en la Agricultura
Protección de Cultivos Contra Heladas Mediante Bacterias
Un innovador procedimiento utilizado por algunos agricultores para proteger sus cosechas más valiosas de las heladas se basa en la biotecnología bacteriana.
Fundamento y Procedimiento
La bacteria Pseudomonas syringae (P. syringae) posee una proteína en su superficie que actúa como núcleo de cristalización, promoviendo la congelación del agua a temperaturas relativamente altas (cercanas a 0 °C), lo que puede causar daños severos en cultivos sensibles.
El procedimiento biotecnológico consiste en:
- Modificación genética: Mediante ingeniería genética, se elimina el gen que codifica dicha proteína de nucleación de hielo en la bacteria.
- Creación de la cepa "hielo-menos": Se obtiene así una cepa modificada, comúnmente denominada "hielo-menos" (Ice-minus), que es incapaz de iniciar la formación de hielo.
- Aplicación: Esta cepa "hielo-menos" se pulveriza sobre los cultivos sensibles. Al competir con la cepa natural de P. syringae, reduce la probabilidad de que se formen cristales de hielo sobre las plantas, protegiéndolas eficazmente de las heladas.
Maíz Transgénico Bt: Un Bioinsecticida Integrado
Las plantas de maíz transgénico Bt son un ejemplo de modificación genética diseñada para que la propia planta produzca un bioinsecticida, protegiéndose de plagas específicas.
El Bioinsecticida: La Toxina Bt
El bioinsecticida en cuestión es la proteína Cry, comúnmente conocida como toxina Bt. Esta proteína es producida de forma natural por la bacteria del suelo Bacillus thuringiensis.
Mecanismo de Acción
El mecanismo de acción de la toxina Bt es altamente específico:
- Ingestión: La toxina es ingerida por las larvas de ciertos insectos cuando se alimentan de la planta.
- Activación: En el ambiente alcalino del intestino del insecto, la proteína se activa y se une a receptores específicos en la pared intestinal.
- Formación de poros: Esta unión provoca la formación de poros en las células intestinales, lo que altera el equilibrio iónico y causa la parálisis del sistema digestivo.
- Muerte del insecto: El insecto deja de alimentarse y muere en pocos días.
Esta proteína es tóxica principalmente para larvas de polillas y mariposas (lepidópteros), aunque algunas de sus cepas también son efectivas contra larvas de escarabajos (coleópteros) y moscas (dípteros). La ingeniería genética ha permitido crear genes únicos que codifican la toxina Bt y que resultan eficaces para muchos tipos de insectos.
Problemas Tecnológicos en el Tratamiento de Aguas Residuales
El Fenómeno del Foaming (Formación de Espumas)
El foaming, o formación de espumas, es un problema operativo común en las plantas de tratamiento de aguas residuales (EDAR) que puede afectar negativamente a la eficiencia del proceso.
¿En qué consiste?
Consiste en la formación de una capa de espuma densa y persistente en la superficie de los reactores biológicos y decantadores. Esta espuma se produce por el atrapamiento y la emulsión de burbujas de gas (como aire o biogás) en el licor mezcla.
Factores que lo provocan
La aparición de este problema está influenciada por varios factores:
- Exceso de microorganismos filamentosos: Un crecimiento descontrolado de ciertas bacterias filamentosas (como Nocardia o Microthrix parvicella), que tienen propiedades hidrofóbicas y flotantes, es la causa principal.
- Presencia de surfactantes: Elevadas concentraciones de surfactantes, en su mayoría provenientes de detergentes industriales o domésticos, reducen la tensión superficial del agua y estabilizan las burbujas, facilitando la formación de espuma.
- Diseño de la planta: Un diseño incorrecto de los tanques o decantadores puede crear "zonas muertas" donde la espuma se acumula y no se puede eliminar fácilmente.
El Problema del Bulking Filamentoso
El bulking, o esponjamiento del fango, es otro grave problema tecnológico que afecta a las plantas de tratamiento de aguas residuales con sistemas de fangos activos.
¿En qué consiste?
El bulking consiste en un esponjamiento de los flóculos de biomasa. Este fenómeno se debe a un crecimiento excesivo de bacterias y hongos filamentosos que se extienden desde los flóculos hacia el exterior, creando una estructura abierta y poco compacta.
Factores y Consecuencias
Este crecimiento descontrolado provoca que los flóculos se vuelvan poco densos y muy ligeros. Como consecuencia principal, la biomasa no sedimenta correctamente en el decantador secundario, lo que resulta en:
- Una mala decantación y clarificación del agua.
- Pérdida de sólidos (biomasa) en el efluente final, lo que reduce la calidad del agua tratada y la eficiencia del proceso de depuración.
Los factores que favorecen su aparición suelen estar relacionados con las condiciones de operación, como una baja carga másica, deficiencia de nutrientes o de oxígeno disuelto.