Tanto la Biorremediación como la Biodegradación son procesos gobernados por microorganismos. Se ocupan de los productos químicos peligrosos que prevalecen en nuestro medio ambiente. Pero ambos difieren ampliamente en función de su funcionamiento y potencial de biotratamiento.
La biodegradación es un proceso que ocurre por sí mismo. Este proceso biotransforma las toxinas en su forma no tóxica más simple mediante el uso de microorganismos. Es un proceso lento que no tiene ninguna intervención humana.
Considerando que la biorremediación es un proceso impulsado por humanos para eliminar y reducir las toxinas ambientales. Funciona explotando la capacidad de los microbios para digerir y consumir la toxina a través de sus procesos metabólicos. Es un método más rápido que requiere expertos técnicos para llevar a cabo el experimento.
En esta sección, discutiremos las diferencias clave entre la biodegradación y la biorremediación.
Gráfica comparativa
| BASE DE COMPARACIÓN | BIODEGRADACIÓN | BIORREMEDIACIÓN |
|---|---|---|
| Significado | El proceso de degradación transforma biológicamente los desechos orgánicos complejos en compuestos más simples mediante el uso de microorganismos vivos. | Es un método de remediación inducido por el hombre que utiliza la fauna microbiana para eliminar y reducir los contaminantes ambientales peligrosos. |
| Principio | Depende de las operaciones metabólicas de los microbios que convierten progresivamente compuestos peligrosos complejos en compuestos no tóxicos más simples. | Funciona con la idea de eliminar los productos químicos tóxicos del medio ambiente al permitir que los microorganismos absorban y descompongan los contaminantes en materiales más simples y no dañinos. |
| Necesidad de intervención humana | No es necesaria ninguna ayuda humana. | Necesita un seguimiento adecuado y la asistencia de una persona experta. |
| Tiempo requerido | Es un proceso lento que requiere tiempo suficiente para completar el proceso de transformación. | Es comparativamente un proceso más rápido. |
| Tipo de Proceso | Fenómeno natural que ocurre por sí mismo | Un proceso de ingeniería que el humano induce artificialmente |
| Requerimiento técnico | No requiere instrumentación técnica ni procesamiento. | Requiere expertos calificados y una configuración técnica para diseñar y ejecutar el proceso. |
| Efectos | Mayormente beneficioso, pero puede convertirse en un proceso dañino bajo ciertas circunstancias. | Siempre es un proceso beneficiario. |
¿Qué es la Biodegradación?
La biodegradación es un proceso de descomposición biológica simple que ocurre debido a la acción microbiana. Este fenómeno recicla los desechos orgánicos tóxicos en compuestos no dañinos. El microorganismo descompone los contaminantes para reponer nuevamente el medio ambiente con abundantes nutrientes. Entonces, podemos decir que es un sistema de gestión de residuos naturales.
Los microbios son los principales recicladores ya que controlan todos los ciclos biogeoquímicos ambientales. Descomponen los contaminantes en sustancias simples a través de sus procesos metabólicos. Los productos finales son compuestos no tóxicos como el dióxido de carbono y el agua.
La fauna microbiana, incluidas las bacterias y los hongos, desempeña un papel importante en la biodegradación.
Factores que afectan la biodegradación
Los siguientes factores afectan el proceso de Biodegradación:
- Composición química y naturaleza de la toxina
- Potencial de degradación del microorganismo
- Temperatura y pH del proceso de degradación
- Potencial redox,
- Entrega de nutrientes
- Suministro adecuado de oxígeno
Entre los factores anteriores, la naturaleza química del compuesto determina el proceso de biodegradación.
- Los compuestos que tienen cadenas alifáticas más simples son fácilmente degradables.
- Los compuestos que tienen anillos aromáticos cíclicos y cadenas ramificadas son difíciles de degradar biológicamente.
- Las toxinas solubles en agua son fáciles de combatir ya que comienzan a descomponerse en presencia de agua.
- La configuración molecular de los compuestos aromáticos también afecta la Biodegradación. El nivel de degradación disminuye de la siguiente manera:
Orto > Para > Meta.
- Los compuestos halogenados son más difíciles de degradar. Esto se debe a que el halógeno en el anillo aromático dificulta el proceso.
Sistemas enzimáticos para Biodegradación
Los microbios tienen ciertos sistemas enzimáticos. Las enzimas trabajan de forma independiente para cumplir un objetivo común. De manera similar, en el caso de la degradación de contaminantes, existen varios enfoques.
El gen deseado que codifica una enzima degradante particular puede estar presente en el ADN cromosómico o en el plásmido. En algunos casos, tanto el ADN cromosómico como el plásmido participan en el mecanismo de biodegradación.
Mecanismo de Biodegradación
El mecanismo de biodegradación ocurre en cuatro fases:
1. Biodeterioro
El deterioro a nivel superficial transforma las propiedades físicas y mecánicas del contaminante. Aquí, el material entra en contacto con los factores ambientales. Esto provoca el debilitamiento del material. Este proceso facilita el otro proceso para el consumo microbiano.
2. Biofragmentación
Este proceso lítico escinde el polímero al romper el enlace químico. Los polímeros largos y ramificados se descomponen para producir varios oligómeros y monómeros.
3. Asimilación
Los microbios asimilan los oligómeros y monómeros resultantes de la fragmentación. Algunas moléculas penetran fácilmente en el interior de la célula a través de la membrana celular. Mientras que algunos necesitan transporte mediante transportadores de membrana.
A medida que estas moléculas ingresan al interior de las células microbianas, las reacciones metabólicas producen energía (ATP). Estas reacciones producen compuestos simples no tóxicos como subproductos.
4. Mineralización
Este no es un proceso obligatorio que siempre ocurre. Bajo ciertas circunstancias, los subproductos orgánicos se convierten en materia inorgánica. Este proceso es la mineralización.
Ventajas de la Biodegradación
- Es un proceso natural. Aquí, la fauna microbiana biológica trata la tierra removiendo los contaminantes contaminantes.
- Requiere asistencia humana o monitoreo.
- Provoca una destrucción y perturbación mínimas en los entornos circundantes.
- Erradicar definitivamente los residuos problemáticos.
- Se puede combinar fácilmente con cualquier otro método para actualizar el proceso.
Limitaciones de la Biodegradación
- Ciertos productos químicos son recalcitrantes. No se someten al proceso de biodegradación de forma natural. Por lo tanto, permanecen en el medio ambiente durante un período de tiempo muy largo. Estos son xenobióticos recalcitrantes.
- El proceso podría desarrollar subproductos desconocidos.
- Es un proceso lento que varía con
a. Nivel de toxicidad
b. Potencial de degradación de los microbios.
¿Qué es la Biorremediación?
La biorremediación es una división de la biotecnología. Se refiere a la degradación microbiana inducida por humanos del compuesto tóxico. Emplea el uso de fauna microbiana para limpiar las zonas contaminadas.
Sabemos que los microbios son la mano de obra invisible que lucha contra la contaminación. Pero esta guerra entre la contaminación y los microbios se está ejecutando muy lentamente. Debido a esto, la biorremediación se convierte aquí en un enfoque de resolución de problemas.
La biorremediación mejora el crecimiento medio de la fauna microbiana. capaz de biotransformación en el sitio de contaminación. Este crecimiento deliberado transforma las toxinas en productos inofensivos. Requiere asistencia humana adecuada y requiere un monitoreo preciso.
Tipos de biorremediación
Dos métodos logran la limpieza ambiental por la Biodegradación:
A. Biorremediación in situ
Es un enfoque directo para la eliminación de toxinas como xenobióticos directamente del sitio de contaminación. Para este proceso, los nutrientes adicionales se suministran en el sitio. Esto aumenta el crecimiento de la fauna microbiana.
En el momento del crecimiento, los microbios consumen contaminantes como alimento. Tienen un cierto potencial metabólico para digerirlos. Y también convertir compuestos dañinos en moléculas simples no dañinas.
Este proceso se basa en dos factores principales:
- Suministro adecuado de nutrientes
- Crecimiento microbiano adecuado
La biorremediación es altamente efectiva para frenar los peligrosos derrames de petróleo, xenobióticos, pesticidas químicos, etc.
A su vez, podemos dividirlo en dos tipos:
- Biorremediación intrínseca
Este proceso depende del potencial de descomposición inherente del microbio. Para lograr los mejores resultados, se analizan varios microbios en laboratorios. - Biorremediación diseñada in situ
A veces, la capacidad inherente de los microbios es insuficiente para frenar la acumulación de contaminantes que nos rodean. Por lo tanto, mediante el uso de herramientas modernas de ingeniería genética, se induce a los microbios a digerir la sustancia química a un ritmo mayor.
Se introducen en el sitio de contaminación con un suministro adecuado de nutrientes para la biorremediación.
Ventajas de la biorremediación in situ
- Los puntos de biorremediación están nominalmente alterados.
- Proceso económico.
- Mínimo contacto con el sitio de contaminación.
Desventajas de la biorremediación in situ
- El potencial de degradación de los microbios puede variar de vez en cuando.
- Pérdida de tiempo.
- Los sitios contaminados que tienen un fuerte crecimiento microbiano corren un grave riesgo de exposición al medio ambiente.
B. Biorremediación ex situ
Aquí, recolectamos los contaminantes del sitio de contaminación en un lugar especialmente diseñado. Después de eso, los tratamos con microbios específicos. Es un proceso avanzado que ha dado resultados exitosos. Este proceso supera los problemas relacionados con las remediaciones in situ.
Ventajas de la remediación ex situ
- Tiempo eficiente
- Podemos improvisar el proceso aumentando el suministro de nutrientes y microbios según el requisito.
- Podemos monitorear y controlar el proceso con más precisión.
Desventajas de la biorremediación ex situ
- Caro
- Los sitios de contaminación están muy alterados.
- La eliminación de los escombros restantes es un gran problema.
Tipos de reacción en biorremediación
El proceso de biorremediación involucra tres reacciones de remediación:
1. Aeróbico: como su nombre indica, requiere oxígeno para oxidar los contaminantes orgánicos. La dioxigenasa y la monooxigenasa son las dos enzimas principales que catalizan la remediación aeróbica. La dioxigenasa puede oxidar la cadena alifática. Mientras que la monooxigenasa oxida tanto los contaminantes aromáticos como los alifáticos.
2. Anaeróbico: este proceso funciona en ausencia de oxígeno. Aquí, los microbios anaeróbicos actúan en el proceso de remediación. Es una técnica rentable pero es un proceso lento.
Algunos ejemplos de reacciones de biorremediación anaeróbica son:
- Deshidrogenación
- hidrogenación
- Carboxilación
- Deshalogenación
3. Biorremediación secuencial: incluye tanto las reacciones aeróbicas como las anaeróbicas para frenar el proceso de remediación de manera efectiva. Esto también se emplea para disminuir el nivel de toxicidad de ciertos compuestos.
Por ejemplo, el tetracloroetano y el tetraclorometano necesitan una biodegradación secuencial para su descomposición.
Importancia de la biorremediación
Con los avances en la ciencia y la tecnología, los seres humanos están mejorando continuamente su nivel de vida. Como subproducto, producimos muchos más desechos tóxicos de los que la naturaleza puede tratar naturalmente. Después de la revolución industrial ha sido testigo de la aparición de un tóxico químico nuevo y más peligroso.
En este escenario, las vías biodegradables convencionales necesitan estrategias de respaldo como la biorremediación. El proceso de biorremediación se incluye en la biología sintética. Produce potentes herramientas moleculares con fauna microbiana. Estas herramientas y sistemas de ingeniería son la adaptación biológica. Pueden abordar estos contaminantes y mantener la homeostasis ambiental de forma natural.
Diferencias clave entre la biodegradación y la biorremediación
- La biodegradación es un proceso de gestión de residuos naturales del medio ambiente. Aquí los microbios transforman los contaminantes tóxicos en materiales más simples y menos dañinos.
La biorremediación es una técnica de remediación estimulada por humanos. Esto mejora el recuento microbiano promedio del sitio de contaminación para degradar las toxinas. - La biodegradación no tiene intervención humana. En comparación, la biorremediación requiere asistencia y monitoreo humanos adecuados.
- Ambas técnicas son beneficiosas para el medio ambiente. Pero la biodegradación puede producir ciertos químicos que pueden ser dañinos.
- La biorremediación es un proceso técnico que ayuda a los expertos con el aparato adecuado. Por el contrario, la biodegradación es un proceso que ocurre por sí mismo.
- La biodegradación es un proceso que requiere mucho tiempo. Mientras que el requisito de tiempo se puede manipular fácilmente en el caso de la biorremediación.
Resumen biodegradación y biorremediación
Ambos procesos tienen su importancia en el medio ambiente. Los problemas relacionados con la contaminación aumentan constantemente. Por lo tanto, el proceso de biorremediación natural y lento podría no ser suficiente. Así, tanto la Biodegradación como la Biorremediación se aplican según el nivel de contaminación del sitio.
Encuentras más información aquí.
Descubre más diferencias en nuestra página «Diferencias entre…«.
Leave a Reply