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Persistent Pollutants

Unos microbios encontrados en humedales purifican las contaminantes PFAS

Los científicos descubren un microbio que elimina los átomos de flúor de las tóxicas sustancias perfluoroalquiladas

by Janet Pelley, special to C&EN
September 30, 2019 | APPEARED IN VOLUME 97, ISSUE 38

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Shan Huang (izquierda) y Peter Jaffé (derecha) de la Universidad de Princeton, junto con Chen Chen (centro) del Instituto de Ciencias Ambientales del Sur de China (Guangzhou, China), extraen una bacteria del suelo de humedal que ha proporcionado un avance en la degradación de sustancias perfluoroalquiladas.

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Los tóxicos compuestos químicos fluorados conocidos como sustancias per y polifluoroalquiladas (PFAS, por sus siglas en inglés) suponen un desafío para la salud pública debido a su extendida contaminación de agua potable. Algunos científicos los han denominado “compuestos químicos eternos” porque han sido prácticamente inmunes a la degradación microbiana, hasta ahora. Un nuevo estudio muestra que, tras un período de 100 días en el laboratorio, una bacteria proveniente de humedales eliminó hasta el 60% de los átomos de flúor del ácido perfluorooctanóico (PFOA, por sus siglas en inglés) y del ácido perfluorooctanosulfónico (PFOS, por sus siglas en inglés), haciendo que estas sustancias sean inofensivas (Environ. Sci. Technol 2019, DOI:10.1021/acs.est.9b04047). Los resultados sugieren que lugares contaminados con PFAS podrían potencialmente limpiarse utilizando biodescontaminación.

Tanto PFOA como PFOS —dos de los más de 4700 surfactantes fluorados en la familia PFAS—se usaron en el pasado en espumas contra incendios, recubrimientos antiadherentes y repelentes de manchas. Los fabricantes estadounidenses eliminaron gradualmente estos dos compuestos después de que científicos los relacionaran con cáncer y alteración endocrina. Pero siguen siendo los PFAS más comunes que contaminan el medio ambiente.

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Ácido perfluorooctanóico o PFOA
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Ácido perfluorooctanosulfónico o PFOS

Con los niveles de peligro para la salud establecidos para PFOA y PFOS en agua potable, los científicos están interesados en desarrollar tecnologías de biodescontaminación para eliminar estas sustancias. Pero los compuestos resisten la degradación debido a sus fuertes enlaces carbono-flúor, la clave de su persistencia en el medio ambiente, dice Peter R. Jaffé, ingeniero ambiental de la Universidad de Princeton (Nueva Jersey, EE. UU.). Hasta la fecha, se han identificado sólo unos pocos microbios que pueden descomponer parcialmente PFOA y PFOS. Sin embargo, debido a que estos organismos no pueden atacar el enlace C–F, sólo producen compuestos perfluorados más pequeños que siguen siendo no degradables, dice.

Jaffé y su colega de Princeton, Shan Huang, habían estado trabajando con una cepa de la bacteria Acidimicrobium llamada A6 que extrajeron de un humedal de Nueva Jersey. Esta A6, que se desarrolla en un ambiente rico en hierro y amonio, lleva a cabo una reacción conocida como Feammox, en la que se transfieren electrones de amonio a hierro férrico, reduciéndolo a hierro ferroso (Soil Biol. Biochem. 2005, DOI: 10.1016/j.soilbio.2005.03.027). Los científicos se preguntaron si la reacción Feammox podría reducir los enlaces C–F en PFOA y PFOS, rompiéndolos y produciendo iones de fluoruro menos tóxicos.

El equipo cultivó A6 en el laboratorio con hierro y amonio, con y sin PFOA y PFOS. Los investigadores rastrearon las concentraciones de los dos PFAS a lo largo del tiempo y controlaron los niveles de hierro, amonio y fluoruro. Después de 100 días, el 60% del PFOA y PFOS se había ido. Al comparar la proporción de hierro ferroso producido con el amonio eliminado de los cultivos, los investigadores determinaron que A6 estaba transfiriendo electrones al PFAS para liberar iones fluoruro en lugar de pasar electrones al hierro férrico para producir hierro ferroso.

“Aunque la defluoración es lenta, esta investigación en Feamox es potencialmente transformadora”, ya que muestra por primera vez que estos compuestos fluorados pueden biodegradarse, dice William Cooper, químico ambiental de la Universidad de California en Irvine (California, EE. UU.). En comparación con el bombeo de agua subterránea y la aplicación de tratamientos químicos o físicos, la descontaminación biológica se puede realizar de manera relativamente fácil y es más económica, dice.

Traducido al español por Greco González Miera para C&EN. La versión original (en inglés) de este artículo está disponible aquí.

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