Bioerremediazio

Bioerremediazioa, organismoek ingurune kutsatuak berreskuratzeko erabiltzen duten edozein prozesu bioteknologiko da, lehorreko zein uretako ingurunean. Erabiltzen diren eragileak landareak, onddoak, algak eta entzimak dira. Garbitu daitezkeen kutsatzaile nagusiak hidrokarburoak, pestizidak eta beste konposatu organiko batzuk dira. Metal astunak ere izan daitezke, degradatu ez arren, ibilgetuak izan daitezkeenak.

Bioerremediazioa funtziona dezan, lurzoruaren edo uraren, kutsatzaileen eta organismoen ezaugarri biologiko, fisiologiko, morfologiko, ekologiko eta kimikoak ezagutu behar dira. Karakterizazioa behar bezala egiten ez bada, arazo handiagoak eragin daitezke, hala nola, organismoek toxiko zailagoak bihur ditzakete kutsatzaileak, edo mikroorganismoen kopurua deskontrola liteke.

Fitoerremediazioa

Landareen erabileran oinarritzen den teknika da, airean, lurrean, uretan edo sedimentuetan dauden kutsatzaileak xurgatzeko, metabolizatzeko, metatzeko, lurruntzeko edo egonkortzeko. Erabilgarria da azaleko edo lurpeko uretatik metal astunak kentzeko, baita substantzia erradiaktiboak ezabatzeko. Aplikatutako organismo guztien beharrezko baldintzak mantentzea beharrezkoa da. Honetarako hainbat mekanismo daude:

Errizoiragazpena
Landareek medio hidrikoan kokatzen diren kutsatzaileak desagerrarazten dituzte sustraien bidez. Sustraiek metal astunak xurgatu eta metatzen dituzte. Landare akuatikoak erabili daitezke, hala nola, Azolla caroliniana (Cr) eta Lemna gibba (Hg).

Fitoegonkortasuna
Kutsatzaileen mugikortasuna murrizten eta hauen lurpeko uretarainoko migrazioa saihesten du, sustraien xurgapenaren edo metaketaren bidez. Ebapotranspirazio altua duten landareak erabiltzen dituzte. Metodo eraginkorra kutsatzaileak lurrazaleko edo lurpeko uretan barreiatzen saihesteko.

Fitoerauzketa edo fitometaketa 
Landareen sustraien bidezko metal astunen xurgapenari dagokio, hauek ondoren, zurtoinean eta hostoetan metatuz. Teknika honetarako erabiltzen diren landareak hipermetatzaileak dira, hala nola Thlaspi caerulescens (Cd) eta Sedum alfredii (Zn, Cd) dira.

Fitoestimulazioa
Errizosfera dagoen eremuan ematen den prozesua, non landareen sustraiek errizosferan dauden mikroorganismoak, kutsatzaileak degradatzea eragiten dute. Landare hipermetatzaile guztietan topatu da.

Fitolurrunketa
Landareek ura xurgatzen dute kutsatzaile organiko eta inorganikoekin batera, hauek hostoetara iristen dira eta lurruntzen dira atmosferara askatuz. Salicornia bigelovii, Brassica juncea, Astragalus bisulcatus y Chara canescens selenioaren (Se) erremediaziorako. Arabidopsis thaliana merkurioaren (Hg) erremediaziorako.

Fitotransformazioa
Landareek entzima batzuk (oxigenasa, dehalogenasa) ekoizten dituzte, xurgatutako substantzien degradazioa katalizatzen dutenak, substantzia hauen toxikotasuna murrizten edo desagerrarazten dute eta kutsatzaileak metabolizatzen dituzte ehun begetaletan CO2 eta H2O arte.

Landare transgenikoak 
Fitorremediazioa eraginkorragoa da manipulazio genetikoa erabiliz, landare hauen erremediazio gaitasuna hobetzen dutena. Degradazio gaitasun eta metal astunen metaketa gaitasun handiagoa duten landareak diseinatu dira.

Legamietan eta bakterioetan agertzen diren metaloteina (MT) sintetizatzen duten geneak erabili ziren, metalen translokazioa hobetzen dutenak. Adibidez, MT geneen gainespresioak tabakoaren landarean kadmioarekiko (Cd) tolerantzia handitzen du. Bestalde, azaloreko CUPI genearen gainespresioak kadmioaren (Cd) metaketa 16 aldiz handiagoa izatea eragiten du genetikoki moldatutako landarean baino.

Landare transgenikoen adibiderik adierazgarriena merkurioaren ezabapenari aplikaturiko fitoerremediazioa da. Merkurioa industriako jardueren ondorioz ur bidez sartzen da gorputzean. Merkurioa giro-tenperaturan likidoa denez, erraz lurruntzen da; hala ere, erreaktibotasun handia duenez, Hg2+ katio moduan erabiltzen da bereziki. Jatorri bakterianoa duen MerA erreduktasa erabili zen merkurio-ioia merkurio bihurtzea katalizatzen duena, elektroi-emaile moduan NADPH erabiltzen duena. Prozesua landareetan txertatzeko merApe9 genea sintetizatu zen eta Arabidopsis thaliana landarean txertatu zen Agrobacterium tumefaciens-en bitarteko transformazio bidez. Ondorengo ikerketetan behatu zen landareak erresistentzia handiagoa erakusten zuela HgCl2-rekin kutsatutako ingurunearekiko.

Abantailak eta mugak

Abantailak 
 In situ eta ex situ egin daitezke.
 Substratu kutsatua garraiatu gabe burutu daiteke.
 Kutsatzaile organiko zein inorganikoentzat baliagarria da.
 Kostu ekonomiko baxukoa da.
 Ez dakar kontsumo energetikorik.
 Teknika ez da oso kutsakorra.
 Materialak birziklatu daitezke (ura, biomasa, metalak).
 Lurzoruarekiko positiboki jokatzen du, haren propietate fisiko-kimikoak hobetuz.
 Kutsatzailea garraiatu gabe burutzen da, hortaz, aire edo ur bidezko kutsatzaileen sakabanaketa murrizten da.
 Hondeaketa eta zirkulazio astuna eragozten du.
 Ez da pertsonal espezializaturik behar, ohiko praktika agronomikoak erabiltzen baitira.

Mugak 
 Prozesu motela da zuhaixka eta zuhaitzetan.
 Ur-sistemetan izurriteen sakabanaketa faboratzen du.
 Azalera nahiko handiak behar dira.
 Zuretan metatutako kutsatzaileak errekuntza prozesuen bidez kanporatu daitezke.
 Kutsatzaile batzuen disolbagarritasuna handitzen da, ingurumen-arazoak eta kutsatzaileen migrazioa areagotuz.
 Landare guztiak ez dira metatzaileak eta jasankorrak.
 Bakarrik kutsatzaile kontzentrazio txikietan aplikagarria da, kontzentrazio handietan hazkuntza ez baita gertatzen.

Mikoerremediazioa 
Mikoerremediazioa ingurumeneko hondakinak ezabatzeko onddoak eta beraien gorputz begetatiboa erabiltzean datza. Onddo batzuk hipermetatzaileak dira, haien esporokarpoan metal astunak xurgatzeko eta metatzeko gaitasuna dute. Naturan, onddoak eta haien mizelioak dira basoak gizakien interakziorik gabe etengabe birsortzeko arrazoia. Landareek onddoekin duten harreman sinbiotikoak aukera ematen die aurrera egiteko eta lehengoratzen jarraitzeko, baita ekosistema naturala masiboki suntsitu denean ere. Onddoek landare organikoak eta zurezko materiala deskonposatzean funtzionatzen dute, nahiz eta orain, askoz gehiago deskonposatzeko gaitasuna dutela ikertzen ari diren. 
Deskonposizio naturalaren prozesuak erreakzio entzimatikoen bidez funtzionatzen du. Entzima horiek onddoei dakizkien azpiproduktuak dira, eta ondorio izugarriak dituzte atzean utzitako kutsadura garbitzeko. Mizelioa zabaldu ahala, kutsadura deskonposa dezaketen entzima horiek jariatu egiten ditu.

Onddo lignikola batzuk, hala nola, Pleurotus ostreatus eta Polyporus craterellus, gai dira substratuko kadmioaren (Cd) %95 erauzteko.

Bioerremediazio mikrobianoa 
Bioerremediazio mikrobianoak mikroorganismoak edo haien entzimak erabiltzen ditu lurzoruan edo beste ingurune batzuetan kutsatzaileak desintoxikatzeko, eta kutsatzaileak ingurumen-arrisku txikiagoko formetara aldatzeko.  Bioerremediazioan gehien erabiltzen diren mikroorganismoak bakterioak dira, baina onddoak, algak, zianobakterioak, arkeoak eta aktinomizetoak ere erabili ohi dira. Arkeoak batez ere muturreko tenperaturatan edo ingurune azidofilo edo halofiloetan erabiliak dira.

Mikoerremediazioa eta biorremediazio bakterianoa desberdintzen dituen ezaugarri nagusia erabiltzen diren onddoen tamaina da. Mikoerremediazioan gehienetan makromizetoak erabiltzen diren bitartean, bioerremediazio bakterianoan legamiak dira erabilienak, mikroorganismotzat hartzen direnak. Berdin gertatzen da algekin, fitoerremediazioan makroalgak erabiltzen diren bitartean, bioerremediazio mikrobianoa mikroalgaz baliatzen da.

Pseudomonas bakterioa bioerremediazio mikrobianoaren adibide dugu. Eraginkortasun handia du hidrokarburoen degradazioan. Hala ere, badaude bakterio gehiago prozesu hori burutu dezaketenak, adibidez, Sphingomonas wittichii RW1. Azken hori gai da anaerobiosian 2,7-diklorobentzenoa degradatzeko, 4-klorokatenola eta 1,2,3,4-tetraklorodibentzenoa sortuz. Bestalde, legamiak gai dira HAP (hidrokarburo aromatiko poliziklikoak) eraldatzeko. Hala ere, jadanik ez dira ezagutzen kutsatzaile horien metabolismo-prozesuak, baina genomika funtzionala eta teknologia molekularrari esker prozesu hauek hasi dira ulertzen bioerremediazioa aberasteko.

Entzimen bidezko degradazioa 
Osagai toxikoak degradatzeaz eta ingurune toxikoak konpontzeaz arduratzen diren entzimak soilik erabiltzeari dagokion bioerremediazio mota bat da.

Entzima hauen adibide bat peroxidasaren erabilera izango litzateke, hondakin-uretan dauden fenolak degradatzeko erabiltzen den entzima. Fenolak konposatu organiko aromatikoak dira, eta kokantzerigenoak izan daitezke, hau da, minbizia sortzea bultza dezakete beste konposatu kantzerigeno batekin konbinatzen direnean.

Estrategiak

Bioestimulazioa 

Bioestimulazio edo biodegradazio aerobiko estimulatua kutsatzaileen biodegradazioa mugatzen duten faktoreak ezabatzeko praktika da, normalean elikagaiak (nitrogenoa eta fosforoa) eta oxigenoa sartuz eremu asean eta lurpeko uretan, biodegradazioa egiteko gai diren mikroorganismo autoktonoen kopurua eta jarduera handitzeko.

Askoren ustez, oxigenoa da hidrokarburoak degradatzen dituzten bakterioen hazkundea mugatzen duen faktore nagusia. Oxigeno disolbatuaren iturri naturalak azkar agortzen dira lurrazpian petrolio-hidrokarburoak askatzen direnean. Beraz, tratamendurik gabeko eta oxigeno kontzentrazio baxuko akuiferoetako petrolio-hidrokarburoen indargabetze naturala motela da. Lurrazpiari oxigenoa ematean, prozesu biologikoak estimatu egiten dira, eta biodegradazio aerobikoaren tasak tasa naturalekin alderatuta 10-100 aldiz bizkortu daitezke.

Bioestimulazio-prozesua kutsadura maila baxuetatik ertainetara tratatzeko erabili ohi da. Biodegradazio aerobikoarekin gehien tratatzen diren konposatuak petrolio-hidrokarburoen osagaiak dira.

Bioigoera 

Bioigoera bioerremediazio-teknologia bat da, hidrokarburoekin talka egiten duten tokiak tratatzeko, mikroorganismo exogenoak gehituta mikrobioa handitzen den lekuetan, edo konposatu kutsatzaileak degradatzeko ahalmena duten mikroorganismo natiboak ugaritzearen ondorioz.

Erreferentziak

Kanpo estekak 

Bioteknologia
Berrezarkuntza ekologikoa
Bioerremediazioa
Lurzoruaren ingurumen zientzia
Lurzoruaren kutsadura