Biosurfactants, Biocombustibles i Eines de Monitoratge Ambiental

Biosurfactants

Els biosurfactants són compostos amfipàtics d'origen biològic amb capacitat de reduir la tensió superficial i interfacial. Comparats amb els tensioactius derivats del petroli, els biosurfactants generalment presenten menor toxicitat, major biodegradabilitat i efectivitat en condicions extremes (com pH o temperatura). No obstant això, solen tenir un cost de producció i purificació més elevat. Tenen aplicacions en diversos camps:

• Indústria petroliera
• Medi ambient (bioremediació)
• Alimentació
• Agricultura
• Cosmètica
• Farmacèutica

Biocombustibles

Fonts d'energia renovables caracteritzades per les seves baixes emissions comparades amb els combustibles fòssils. Es poden obtenir a partir de diverses fonts i processos:

• Biomassa
• Biogàs
• Biodièsel: Produït per transesterificació. Exemple: Oli de colza + Metanol → Èsters metílics (biodièsel) + Glicerol.
• Bioetanol: Produït per fermentació de sucres (ex: de canya de sucre, blat de moro) seguida de destil·lació i deshidratació per obtenir alcohol anhidre.
• Fermentació ABE: Producció d'Acetona, Butanol i Etanol.
• Hidrogen biològic (Biohidrogen)

Bioindicadors

Un bioindicador és un organisme o comunitat d'organismes que s'utilitza per identificar i quantificar els efectes de la contaminació sobre el medi ambient. La seva presència, absència o estat reflecteix la qualitat ambiental i permet determinar l'impacte sobre un hàbitat.

Característiques desitjables d'un bon bioindicador:

• Àmpliament distribuït
• Abundant
• Preferiblement immòbil o sedentari
• Disponible tot l'any
• Fàcilment recol·lectable i identificable
• Alt factor de bioconcentració per a certs contaminants
• Sensible al contaminant d'interès

Exemples:

• Abelles: Indicadores de contaminació per metalls pesants i pesticides.
• Liquens: Molt sensibles a la contaminació atmosfèrica (especialment SO₂).
• Musclos i altres bivalves: Acumulen metalls pesants i contaminants orgànics en medis aquàtics.
• Perífiton (comunitats d'algues i microorganismes): Indicadors de la qualitat de l'aigua, sensibles a l'acidificació (ex: drenatge àcid de mines) i eutrofització.

Biomarcadors

Un biomarcador és una mesura quantitativa d'un canvi en un sistema biològic (molecular, cel·lular, fisiològic) com a conseqüència de l'exposició a un contaminant o estrès ambiental, indicant un efecte biològic.

Característiques i utilitats:

• Permeten fer seguiment al llarg del temps (no només mesures puntuals).
• Actuen com a indicadors primerencs del risc d'exposició.
• Proporcionen informació sobre la toxicitat ambiental i els mecanismes d'acció dels contaminants.

Tipus de biomarcadors:

• Bioquímics: Es basen en la capacitat d'un contaminant de generar una resposta a nivell molecular o cel·lular. Exemples inclouen la inducció o inhibició d'enzims específics involucrats en la detoxificació (com el citocrom P450) o l'estrès oxidatiu.
• Immunoquímics: Utilitzen la reacció específica antigen-anticòs per detectar la presència de xenobiòtics (substàncies estranyes a l'organisme) o les proteïnes induïdes per aquests. Sovint s'empren tècniques com l'assaig immunoabsorbent lligat a enzims (ELISA).
• Genètics / Moleculars: Poden implicar l'anàlisi de danys a l'ADN (genotoxicitat) o l'ús d'organismes modificats genèticament. Aquests últims poden contenir construccions gèniques on promotors sensibles a certs contaminants s'associen a gens reporters (ex: GFP, luciferasa), els productes dels quals són fàcilment detectables i quantificables quan l'organisme està exposat al contaminant.

Biosensors

Un biosensor és un dispositiu analític que combina un component biològic (enzim, anticòs, microorganisme, àcid nucleic, etc.) amb un transductor de senyal (físico-químic). Aquest sistema detecta i quantifica un compost químic específic o una condició mediambiental a través de la interacció entre l'analit i el component biològic.

Avantatges principals:

• Detecció en temps real o quasi real (potencial per a monitoratge en continu).
• Resposta ràpida.
• Alta especificitat (deguda al component biològic).
• Elevada sensibilitat.
• Potencial per a baix cost i equips portàtils.

Aplicacions en monitoratge ambiental:

• Mesura de la Demanda Bioquímica d'Oxigen (DBO).
• Detecció de nitrats, fosfats.
• Quantificació de fenols.
• Detecció de microorganismes patògens (ex: E. coli).
• Monitoratge d'herbicides i pesticides.
• Detecció de metalls pesants.