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La contaminación del agua por metales pesados es uno de los problemas ambientales más persistentes en regiones vinculadas a la minería o a determinadas actividades industriales.
Sustancias como el uranio pueden permanecer durante décadas en acuíferos y corrientes subterráneas, lo que obliga a purificar agua en estos entornos.
En este sentido, se exploran métodos que combinan biología y procesos naturales para mejorar la calidad del agua. Este enfoque busca reducir el uso de tratamientos químicos intensivos y aprovechar mecanismos presentes en la naturaleza, aunque todavía se encuentra en una fase de desarrollo en muchos casos.
Y es aquí donde China vuelve a destacar por encima de la media, ya que un equipo de científicos ha desarrollado un sistema biohíbrido capaz de purificar agua contaminada con uranio utilizando bacterias y luz solar. El trabajo fue publicado en la revista científica Science Bulletin y describe un método que combina microorganismos con nanopartículas minerales.
El sistema une bacterias Shewanella putrefaciens con nanopartículas de sulfuro ferroso que crecen directamente sobre ellas. Estas partículas se forman en la superficie del microorganismo como parte de su propio metabolismo, creando una estructura bio-mineral que actúa como un sistema activo de remediación ambiental.
La investigación fue liderada por el equipo del profesor Wenkun Zhu en la Southwest University of Science and Technology (Sichuan, China). El objetivo del estudio era mejorar la capacidad natural de ciertas bacterias para transformar metales pesados y así purificar agua contaminada de forma más eficiente.
El elemento central del sistema es la ya mencionada bacteria Shewanella putrefaciens, conocida por su capacidad para reducir metales pesados presentes en el agua. Los investigadores aprovecharon esa propiedad para que el microorganismo produjera en su superficie una capa de nanopartículas de sulfuro ferroso (FeS).
Este material mineral funciona como un fotocatalizador cuando se expone a la luz solar. En ese momento se inicia una reacción que libera electrones capaces de transformar el uranio presente en el agua. El proceso ocurre en varias etapas:
Gracias a esta transformación química, el contaminante deja de desplazarse por el agua y queda inmovilizado. De esta manera, el sistema logra purificar agua contaminada al reducir la movilidad del metal pesado.
Uno de los aspectos más relevantes del sistema es que no depende únicamente de una reacción puntual. Parte de los electrones generados por las nanopartículas se utilizan directamente para reducir el metal, pero otra parte entra en la bacteria.
Ese aporte energético adicional incrementa la actividad metabólica del microorganismo. Como consecuencia, la bacteria produce más electrones y contribuye a regenerar el sulfuro ferroso que se oxida durante el proceso.
De este modo, se genera un ciclo continuo en el que interactúan tres elementos principales: la luz solar, el material mineral y el metabolismo bacteriano. Esta interacción permite que el sistema mantenga su actividad durante periodos prolongados. En lugar de agotarse tras pocos ciclos, el proceso se refuerza con la energía solar y con la actividad biológica de las bacterias.
Para evaluar la eficacia del sistema, los investigadores realizaron pruebas con agua procedente de explotaciones mineras de uranio. Recordemos que este tipo de aguas suele contener concentraciones significativas del metal, lo que permite comprobar la eficacia de los métodos de tratamiento.
Los resultados mostraron una diferencia clara entre el sistema biohíbrido y el uso exclusivo de bacterias:
Además, los científicos realizaron ensayos de crecimiento vegetal con el agua tratada para evaluar su toxicidad. Las plantas mostraron mejores resultados cuando el agua había sido procesada con el sistema biohíbrido, lo que indica una reducción significativa del impacto del contaminante.
Los investigadores consideran que este tipo de tecnología podría formar parte de una nueva generación de sistemas diseñados para purificar agua contaminada utilizando recursos naturales. Entre las posibles aplicaciones se encuentran:
Aunque todavía se trata de una tecnología en fase de investigación, el enfoque de combinar microorganismos, minerales y energía solar podría abrir nuevas e interesantes vías para tratar contaminantes persistentes.
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