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Formación de Sulfuros de Cobre Mediante Bacterias Reductoras de Sulfato (BRS)

Las BRS corresponden a un diverso grupo de bacterias ampliamente distribuidas en el medio ambiente que tienen la capacidad de utilizar el sulfato como aceptor terminal de electrones dentro de su metabolismo respiratorio. Esta capacidad reductora viene dada por el gen dsrAB (dissimilatory sulfite reductase) que codifica para las subunidades α y β de la enzima sulfito reductasa, que cataliza la reducción del sulfito a sulfuro, el cual se presenta en forma de ácido sulfhídrico.

La reducción disimilatoria de sulfato pareciera ser un proceso estrictamente anaerobio dado que los organismos capaces de llevar a cabo este proceso viven en anoxia (ej: Desulfovibrio, Desulfobacterium). Los sustratos utilizados por las BRS corresponden en general a compuestos orgánicos cortos (acetato, lactato, piruvato, etanol, etc) los cuales se generan en ambientes anaerobios por el catabolismo de moléculas orgánicas complejas (Fig. 1).

Reacción de reducción de sulfato

Fig.1: Reacción de reducción de sulfato utilizando lactato como sustrato energético

Las BRS son exitosas en ambientes anaerobios como humedales y sedimentos marinos y en lugares ricos en sulfato como salares y yacimientos mineros en explotación. En Chile una de las principales actividades económicas corresponde a la minería, la cual históricamente se ha caracterizado por el manejo inadecuado de las descargas industriales asociadas a su producción. Uno de los lugares del país más afectados por la contaminación minera es la bahía de Chañaral y sus sectores aledaños. La acumulación de relaves y la descarga de residuos líquidos de alto contenido metálico provenientes de la mina de cobre El Salvador siguen en la actualidad sin ser resueltas (Fig.2).

Canal Palito

Fig.2: Canal de descarga minera y acumulación de sales cobre

En nuestro laboratorio trabajamos con BRS obtenidas a partir de sedimentos ambientales del sector de Chañaral, las cuales cultivamos en biorreactores anaerobios (Fig. 3). El objetivo de está línea de investigación es la obtención de sulfuros de cobre a partir de la actividad reductora de BRS. El modelo de estudio corresponde a consorcios de BRS heterotróficas. La precipitación biológica del cobre como sulfuro permite su remoción física del medio acuático y eventualmente permitiría la remediación in situ de un sitio contaminado con cobre.

Biorreactores para cultivo de SRB

Fig. 3: Biorreactores para el cultivo de BRS

Dentro de los alcances iniciales de nuestra investigación están la caracterización de los grupos de BRS que conforman el consorcio bacteriano aislado, utilizando marcadores moleculares como el gen 16S rRNA, la optimización de las condiciones de cultivo en cuanto a concentraciones de fuentes de carbono (ácidos orgánicos) y sulfato iniciales y la influencia del cobre en las cinéticas de crecimiento y reducción de sulfato.

Una vez caracterizado el sistema de trabajo tenemos como horizonte el desarrollar y evaluar un sistema en que a partir de un efluente crudo como el generado habitualmente en la minería del cobre se logre remover eficientemente el metal de modo de obtener un efluente más limpio que cumpla con las exigencias ambientales vigentes.

En el transcurso de la investigación se contempla además la realización de análisis de diversidad de genes tanto de la reducción de sulfato como de resistencia a cobre y una aproximación respecto a las vías metabólicas asociadas a los ácidos orgánicos utilizados por las bacterias como sustrato.

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