Boletín
Nº 201 - septiembre 2019
CICA diseña procesos biológicos para eliminar contaminantes
en el ambiente
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Nuevas
instalaciones potencian sus líneas de investigación.
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Hongos que
degradan materia orgánica podrían eliminar contaminantes emergentes.
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Cuando hablamos de contaminación ambiental pensamos en las
emisiones de autobuses en nuestras calles capitalinas o en los acumulados de
residuos sólidos en las hermosas playas nacionales, sin embargo, en ocasiones
no tenemos presente la contaminación del agua o de los suelos, tal vez por no
ser tan visibles al ojo humano.
Los contaminantes, como por ejemplo los ingredientes
activos de antibióticos y fármacos por ejemplo, son
compuestos que al ser consumidos por humanos y animales, no son metabolizados
completamente, por lo que son parcialmente excretados y pueden llegar a
permanecer activos en el ambiente como contaminantes. Ante la presencia de
este y otros tipos de contaminantes, investigadores nacionales estudian la
posibilidad de utilizar diferentes tipos de hongos que podrían compensar la
presencia de contaminantes con su importante capacidad de degradación.
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Parte del equipo del Centro de Investigación de
Contaminación Ambiental (CICA) de la Universidad de Costa Rica
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Este y otros temas similares son estudiados por el Centro de
Investigación de Contaminación Ambiental (CICA) de la Universidad de Costa
Rica, un centro que fue creado en 1982 pero que desde enero de este año
disfruta de nuevas instalaciones que han potenciado su gestión, y concretamente
la de sus seis laboratorios especializados.
Entre sus
líneas de investigación actualmente se estudian los contaminantes emergentes,
que incluyen los fármacos y antibióticos, y que son contaminantes no
tradicionales que ingresan al ambiente y que pueden presentar un riesgo para la
calidad del agua, la salud del medio y de la población en general.
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Investigador del CICA.
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El principal objetivo del CICA consiste en la descripción
de los niveles de contaminación ambiental en Costa Rica y el desarrollo de estrategias
para contribuir a la prevención y mitigación de la contaminación y el
mejoramiento de la calidad de vida de los habitantes.
Para atender este reto, el Centro de Investigación en
Contaminación Ambiental además de sus seis laboratorios cuenta con tres
unidades adicionales: la Unidad de Muestreo (UM), la Unidad de Investigación Socioambiental (ISA) y la Unidad de Aseguramiento de la
Calidad (UAC).
Fondo de Incentivos Micitt CONICIT
Actualmente, el Dr. Carlos Rodríguez, además de dirigir el
Centro, coordina el Laboratorio de Biorremediación
y lidera dos proyectos interrelacionados, uno que se realiza con el apoyo del
Espacio Universitario de Estudios Avanzados de la Universidad de Costa Rica
(UCREA) y el segundo que se realiza con fondos de Incentivos Micitt-CONICIT.
Una línea del proyecto Micitt-CONICIT
que también se interrelaciona con el de UCREA, tiene que ver con la
degradación biológica y también físico química de contaminantes emergentes,
enfocados en fármacos y antibióticos tanto de uso humano como de uso
veterinario.
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"Esta línea de investigación pretende describir estrategias
para degradar los contaminantes emergentes de forma biológica lo cual
realizamos por medio del uso de hongos ligninolíticos
cuya capacidad de degradación es ya conocida; estos son hongos con los que la
naturaleza contribuye a degradar la materia orgánica de los árboles y son
relativamente fáciles de conseguir", comentó el Dr. Rodríguez.
"Los hongos los estamos utilizando porque tienen una
capacidad de degradación inespecífica por lo que los enfrentamos a mezclas
bastante complejas, de diez o quince compuestos a la vez; muchos de los
compuestos reaccionan, algunos son absorbidos por la biomasa del hongo y otros
son absorbidos y degradados", explicó el experto.
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Cuadro de datos
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 ¿Quién es el Dr. Carlos Rodríguez-Rodríguez?
El Dr. Carlos Rodríguez Rodríguez
tiene 38 años y lleva más de 14 años laborando en biorremediación,
rama de la Biotecnología dedicada al diseño de procesos biológicos para la
degradación-eliminación de contaminantes ambientales. Sus estudios
parciales en Ingeniería Química (UCR) junto con sus estudios doctorales en
Biotecnología le han permitido mezclar de manera idónea su formación básica
como microbiólogo en el diseño y evaluación de procesos microbianos para
reducir el impacto ambiental de compuestos tóxicos orgánicos.
Finalizó sus estudios de Maestría y Doctorado en
Biotecnología en la Universitat Autónoma de
Barcelona (UAB) en el año 2012 para incorporarse seguidamente como
investigador del CICA, donde actualmente realiza funciones de Director, y
como docente en la Facultad de Microbiología de la UCR. El doctor Rodríguez
cuenta con más de 40 publicaciones científicas en revistas internacionales
de alto impacto, de las cuales un total de 34 corresponden a trabajos en biorremediación de contaminantes (principalmente
orgánicos).
Gracias a su trabajo en la biodegradación de
contaminantes emergentes en lodo de plantas de tratamiento de aguas
residuales, recibió el Premio Nacional de Tecnología "Clodomiro Picado Twight" 2013 con la investigación "Degradación de
contaminantes orgánicos emergentes en lodos de depuradora con el hongo ligninolítico Trametes versicolor".
El jurado calificador destacó que este estudio "presenta
soluciones a problemas de contaminación importantes para el recurso
hídrico, en particular ríos y lagos, además de abrir nuevas vertientes de
investigación y posibles desarrollos tecnológicos de aprovechamiento de
hongos para el control de la contaminación en medios acuosos".
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Además de utilizar hongos como degradantes de contaminantes,
los investigadores también investigan el aislamiento de comunidades de
microbios con capacidad de degradar fármacos, así como también el uso de
componentes físico químicos como procesos de oxidación avanzada.
Ante la pregunta de cómo garantizar que los procesos de
oxidación avanzada no sean igualmente contaminantes para el ambiente, el Dr.
Rodríguez explicó que en este caso se realizan análisis ecotoxicológicos
con la finalidad de estimar si con el uso de la oxidación avanzada realmente se
está generando una situación menos tóxica que la inicial.
Impacto de los antibióticos
La presencia de antibióticos como contaminantes emergentes
también es estudiada por el CICA. Según los expertos, una de las rutas más
eficientes para transmitir la presencia de este tipo de contaminantes se da por
medio de su excreción por parte de los seres vivos y su distribución sobre todo
si no existe planta de tratamiento de aguas.
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Investigadora del CICA
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Cuadro de datos
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Historia
El
CICA fue creado el 16 de febrero de 1982 por el Consejo Universitario que
en ese momento recalcó la importancia de contribuir al desarrollo del
país en el campo ambiental. Así consta en el acta de la sesión n. 2869,
artículo 16, de ese órgano colegiado.
Inicialmente
se ubicó físicamente en la Escuela de Química, así como en laboratorios
asociados de las facultades de Agronomía y Medicina de la UCR y en el mes
de enero del 2019 se inauguró su nuevo edificio ubicado en la Ciudad de
la Investigación de la UCR.
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"El ciclo correcto de desecho de
estos fármacos debería incluir su procesamiento en una planta de tratamiento de
aguas, sin embargo, éstas no tienen los componentes adecuados de tratamiento
biológico con el fin de asegurar una importante eliminación, pero aunque los
tuvieran, una planta de tratamiento de aguas no está diseñada para eliminar
fármacos", comentó el Dr. Rodríguez.
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Otra fuente destacada por el experto es la relación de los
medicamentos con la producción agrícola, debido a que existen antibióticos que
se aplican directamente sobre las plantas como un tipo de agroquímico para
atacar plagas y bacterias.
"En lo que se refiere al ganado, hay algunos productores que
cuentan con sistemas de tratamiento, sin embargo, no sabemos qué tan eficientes
son ya que muchas veces el agua se trata de modo que se le elimina la materia
orgánica procedente de las heces de los animales y esa misma agua se utiliza
para riego de la finca, lo que es un paso directo del antibiótico al animal,
luego al agua residual, y seguidamente a la finca".
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Cuadro de datos
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"Hemos pasado de ser un laboratorio pequeño en donde estábamos
muy hacinados, a tener un edificio acorde con la cantidad de
investigadores que actualmente tenemos" explicó el Dr. Carlos Rodríguez,
joven investigador, quien actualmente es Director del CICA, y quien lleva
más de doce años laborando en biorremediación.
(ver Estructura del CICA).
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Procurar el tratamiento y eliminación de los contaminantes
emergentes es muy importante por el eventual impacto al ambiente y a los
seres vivos. Uno de los grandes problemas está ligado a la generación de genes
de resistencia a antibióticos que pueden afectar las terapias de tratamiento
a enfermedades bacterianas. Los antibióticos y los fármacos en general,
tienen efectos sobre organismos que no son la meta, por lo que una de las
líneas de investigación existente es la relacionada con la "ecotoxicología", con el fin de estimar los posibles
efectos que pueden presentarse sobre los ecosistemas.
Es por esto que, dentro del componente de contaminantes
emergentes de la investigación que se realiza con los Fondos de Incentivos,
también se realiza una búsqueda de genes de resistencia antibiótica ligados a
los mismos antibióticos como contaminantes. Para profundizar en este tema,
próximamente se desarrollará un proyecto con investigadores españoles del
Instituto Catalán de Investigación en Agua (ICRA). https://www.icra.cat/
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Laboratorio.
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Cuadro de datos
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¿Por qué se
llaman contaminantes emergentes?
Son
compuestos que hace pocos años no se consideraban contaminantes.,
Actualmente, no se conocen sus efectos tóxicos en el ambiente y no están
regulados por la legislación costarricense.
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"Nosotros actualmente estamos haciendo muestreos de la
presencia de antibióticos aquí en el país, especialmente en lo que se refiere
a hospitales, con el fin de detectar qué tanta cantidad de genes de resistencia
antibiótica están presentes en las aguas residuales. La idea es
posteriormente realizar un tratamiento biológico y estimar qué tanto permite
eliminar no sólo el contaminante sino la presencia de los genes, que, en el
contexto actual, se consideran también contaminantes emergentes", explicó el
experto.
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Cuadro de datos
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Estructura del
CICA
Aparte de la estructura administrativa y la dirección,
el Centro cuenta con seis unidades (laboratorios) que son: Calidad de aguas
(LCA), que es reconocido por la Environmental Protection Agency de los Estados Unidos (EPA) y la
Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID),
como "Laboratorio de referencia en el análisis de aguas residuales";
Análisis de plaguicidas y compuestos orgánicos (LAPCO), que es uno de los
que más reconocimiento le ha dado al CICA ya que es uno de los primeros
lugares donde se empezaron a analizar plaguicidas.
Otra de las unidades es el Laboratorio de Aplicaciones
Isotópicas y Metabolismo de Contaminantes (LAIMEC) que es uno de los pocos
laboratorios del país que trabaja con isótopos estables. En esta unidad se
trabajan proyectos ligados con el Organismo Internacional de Energía
Atómica. También el CICA cuenta con el Laboratorio de Gases de Efecto
Invernadero y Captura de Carbono (LAGEIC), que está ligado a conocer cómo
las variaciones en prácticas agropecuarias repercuten sobre las emisiones.
Otro laboratorio es el de Ecotoxicología
(LET), donde se trabaja con varios bioindicadores
para estimar toxicidad ambiental y, el último y más reciente es el
Laboratorio de Bioremediación (LBR), el cual
trabaja en el diseño de estrategias de biorremediación
y que es coordinado por el Dr. Carlos Rodríguez.
Aparte de estos laboratorios, el CICA tiene una unidad
de Aseguramiento de la Calidad con la finalidad de mantener la acreditación
de los laboratorios. Cuentan con
ensayos acreditados en el Laboratorio de Calidad de Aguas, en el de
Análisis de Plaguicidas y Compuestos Orgánicos y en la Unidad de Muestreo,
la cual colabora con los proyectos de monitoreo ambiental.
Paralelamente, el CICA cuenta con la Unidad de
Investigación Socio Ambiental (ISA) que es el brazo encargado de la
extensión social que colabora con la sensibilización y capacitación en
buenas prácticas a los productores agropecuarios de las zonas donde se
realiza la investigación y los análisis de cuerpos de agua, por ejemplo.
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