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viernes, 1 de abril de 2011

Algas para limpiar un desastre



Dedicado a Sato, Hiroko, Kyori y Masato. Espero que vuestro país se recupere pronto.


El accidente nuclear de Fukushima va a suponer uno de los mayores retos para las tecnologías dedicadas a la descontaminación. Y las técnicas biológicas o técnicas de biorremediación también van a tener su parte.

Hay veces que el destino te hace un guiño. Hace un tiempo se planeó una reunión de la American Chemical Society en la que se iba a discutir de los procesos de biomineralización. Uno de los trabajos que se ha presentado ha despertado un gran interés debido a los acontecimientos actuales. El trabajo ha sido realizado por el grupo liderado por Minna Krejci, una científica de materiales de la Northwestern University en Evanston, Illinois, sobre la capacidad del alga Closterium moniliferum, de secuestrar selectívamente el estroncio del agua y acumularlo en sus vacuolas.

Eso podría significar que este alga podría biorremediar vertidos contaminados con el isótopo radioactivo estroncio 90 (90Sr). El 90Sr supone un problema para los seres vivos porque, en su forma de catión divalente (Sr2+) es muy similar al catión del calcio (Ca2+). Así que ese isótopo radioactivo puede acabar formando parte de los huesos, la leche, la médula ósea, etc, y como es lógico, la radiación que emite puede inducir la aparición de tumores. El 90Sr se genera como un subproducto de los procesos de fisión nuclear y tiene una vida media de 30 años.

¿Y por qué le gusta a Closterium moniliferum acumular estroncio? En realidad lo que le gusta a C. moniliferum es captar bario. Y si uno se mira la tabla periódica verá que el orden de estos tres elementos de arriba a abajo es Calcio, Estroncio y Bario. Así que aunque el calcio sea muy abundante, los transportadores de C. moniliferum no lo transportan al interior, ya que es bastante diferente del bario. Pero no ocurre lo mismo con el estroncio que al estar en la posición intermedia también se parece al bario. El resultado es que C. moniliferum acumula cristales de bario muy enriquecidos con estroncio.



El alga Closterium moniliferum. La imagen (a) es un fotografía realizada con microscopio confocal; los clorosplastos están en color rojo y la membrana en color verde. La imagen (b) es una microfotografía en contraste de fases en la que se ve la vacuola terminal con cristales de sulfato de bario en su interior. En la microfotografía (c) se observan esos cristales usando microscopía electrónica de barrido después de haber incinerado a la célula (Fuente: Krejci et al.)


¿Por qué cristalizan estos elementos en el interior de C. moniliferum? Al parecer las vacuolas de dicho alga presentan altas concentraciones del anión sulfato. Y en esas condiciones, tanto el estroncio como el bario son muy insolubles, por lo que precipitan formando cristales. Es lo que en Microbiología conocemos como biomineralización. Lo que no se sabe es porqué C. moniliferum tiene tanto sulfato en el interior de dichas vacuolas. ¿Una fuente de reserva de azufre? ¿una forma de eliminar cationes divalentes nocivos?

Minna Krejci ha encontrado que variando las concentraciones de sulfato y bario en un determinado medio, puede estimular la captación de estroncio. Y el proceso es muy rápido. En una hora acumulan una gran cantidad de estroncio. Así que este alga podría ser utilizada como un bioacumulador del residuo radioactivo. Imaginemos que tenemos en un deposito 500 litros de agua contaminada con 90Sr. Se añadiría el alga y la mayor parte del catión se acumularía en ella. Posteriormente separamos las células del agua. La contaminación ahora ocuparía mucho menos volumen y sería mucho más barata de almacenar y procesar. Sin embargo, aún no se ha realizado ningún experimento en el que se compruebe que estas algas puedan realizar esta bioacumulación en condiciones en las que hay altas dosis de radioactividad.




ResearchBlogging.org

Lovett, R. (2011). Algae holds promise for nuclear clean-up Nature DOI: 10.1038/news.2011.195

Krejci, M., Finney , L., Vogt, S., & Joester, D. (2011). Selective Sequestration of Strontium in Desmid Green Algae by Biogenic Co-precipitation with Barite ChemSusChem DOI: 10.1002/cssc.201000448