Por Shirley Mora
Artículo de Divulgación

La contaminación del aire es una de las problemáticas ambientales más importantes que afecta a nuestro planeta hoy en día, y que no parece mejorar. Con el objetivo de generar conciencia, la Organización Mundial de la Salud (OMS) declaró el tercer jueves de noviembre como el Día Mundial del Aire Puro.

Las industrias son una de las principales responsables del deterioro en la calidad del aire. Esto debido a las altas emisiones de gases de combustión a la atmósfera, ejemplo de los gases mayoritarios son el dióxido de carbono (CO2), los óxidos de nitrógeno (NOx), y los óxidos de azufre (SOx), entre otros.

Estos contaminantes del aire tienen efectos alarmantes en el medio ambiente y en la salud humana. Por ello es de gran importancia prestar atención a las consecuencias a corto y largo plazo de estas emisiones y proponer soluciones sustentables.

Entre algunas de esas soluciones se encuentra el uso de las microalgas, que son microorganismos que utilizan los contaminantes del aire y los transforman en bioproductos de interés comercial, brindando así una solución de economía circular.

¿Cuáles son algunas de las consecuencias de la contaminación atmosférica? 

A consecuencia de las altas concentraciones de contaminantes atmosféricos, en particular de los gases de larga duración conocidos como gases de efecto invernadero (GEI), surge el calentamiento global de la Tierra. El GEI mayoritario es el CO2, cuya concentración ha incrementado en un 149 por ciento desde la era preindustrial (antes de 1750) a la fecha.

El aceleramiento del cambio climático es la consecuencia más inmediata del calentamiento global. En los últimos 100 años hemos sido partícipes del deshielo de los glaciares, el incremento del nivel del mar, cambios en múltiples y variados ecosistemas y la extinción masiva de flora y fauna, entre otros desastres ecológicos. Todo a consecuencia del incremento en al menos un grado centígrado de la temperatura global desde el inicio de la era industrial.

Entre los contaminantes del aire también se encuentran partículas que afectan directamente la salud humana, como los NOx y SOx.  Las altas concentraciones de estos en la atmósfera aumentan el riesgo de padecer ciertas enfermedades como las cardiovasculares, el cáncer de pulmón, las neumopatías, entre otras.

De acuerdo con datos de la OMS,
en el mundo ocurren 6.5 millones de muertes prematuras cada año debido a la contaminación atmosférica.

Actualmente, México se ubica en el primer lugar en América Latina y en el doceavo entre los países con mayores emisiones de CO2 según datos del Global Carbon Atlas (GCA por sus siglas en inglés). En múltiples ocasiones ciudades como Monterrey, Guadalajara y Ciudad de México han encabezado la lista de las ciudades con la peor calidad del aire en América Latina. Con el fin de buscar soluciones a esta problemática, el Grupo de Investigación con Enfoque Estratégico (GIEE) en Omics Traslacional del Tecnológico de Monterrey, campus Monterrey, trabaja en la búsqueda de sistemas biológicos óptimos para la remediación del medio ambiente (biomitigación) mediante el uso de microalgas.

¿Por qué utilizar microalgas?

Estos microorganismos fotosintéticos se alimentan de CO2 y se encuentran en casi todos los hábitats del planeta. Son los únicos organismos biológicos con la capacidad de utilizar gases de combustión directamente de los efluentes de las industrias.

Empleando vías similares a las que se encuentran en las plantas, las microalgas fijan CO2 a velocidades hasta 30 veces mayores que los árboles.

Lo anterior se debe a que además de las vías comunes de fijación, presentan mecanismos de concentración de CO2 que les permite un mayor flujo de este GEI. Adicionalmente, las microalgas se caracterizan por crecer rápidamente, adaptarse fácilmente al medio ambiente y, debido a su bajo costo de producción, se convierten en un sistema de mitigación idóneo de gases de combustión, aguas residuales y otros desechos industriales.

Durante este proceso de mitigación, las microalgas convierten el CO2, NOx y SOx en biomoléculas esenciales (proteínas, lípidos, pigmentos, carbohidratos, entre otras) para su crecimiento y mantenimiento celular. Dado que estas moléculas son acumuladas en grandes concentraciones, la biomasa de estos microorganismos puede utilizarse en diversas aplicaciones.

Una de las de mayor interés ha sido la producción de biocombustibles (carbonos neutrales) tales como el biodiésel y el bioetanol, que se pueden generar a partir de lípidos y carbohidratos respectivamente. Además, las microalgas pueden ser utilizadas como biofertilizantes por su alto contenido en nitrógeno, fósforo y otros nutrientes. Asimismo, existe un gran interés por parte de la industria alimenticia dado su alto valor nutricional derivado de su contenido en proteínas, ácidos grasos poliinsaturados y antioxidantes, entre otros.

El Grupo de Investigación de Enfoque Estratégico Omics Traslacional del Tec de Monterrey ha identificado especies de microalgas con la capacidad de tolerar y utilizar estos gases para continuar su crecimiento y mantenimiento celular bajo condiciones extremas.

Propuesta innovadora

En el GIEE hemos realizado un estudio en el laboratorio mediante la simulación de gases de combustión de la industria cementera mexicana, utilizando CO2, NOx, SOx y polvo cementero, hemos demostrado el crecimiento de las microalgas con capacidad de tolerar CO2 en concentraciones hasta 625 veces mayor a la atmosférica. De igual forma, hemos desarrollado estrategias para lidiar con compuestos extremadamente tóxicos como el SOx que generan condiciones de pH extremo y que pese a este las microalgas continúan su crecimiento.

Además, proponemos un modelo de economía circular como resultado de la caracterización de estas microalgas y sus bioproductos al ser estos incorporados al mercado en un futuro no lejano. Al movilizar más recursos para la investigación del cambio climático orientada a la acción y la creación de habilidades, el Tecnológico de Monterrey refrenda el compromiso adquirido en septiembre del 2019 frente a la Declaración de Emergencia Climática de Instituciones de Educación Superior elaborada por The Alliance for Sustainability Leadership in Education (EAUC), Second Nature y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA).

Para saber más

Autor:

Shirley Mora Godínez. Maestra en Ciencias con Especialidad en Biotecnología egresada del Tecnológico de Monterrey. Actualmente cursa el Doctorado en Biotecnología en la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey. Contacto: a00822825@itesm.mx. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1693-3078

Asesor académico:

Adriana Pacheco Moscoa. Doctora en Ciencias de la Ingeniería Ambiental por la Universidad de Florida. Profesor-investigador del GIEE en Omics Traslacional de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (CONACyT). Contacto: adrianap@tec.mx. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9512-7674

Asesor editorial:

Jesús Eduardo Elizondo Ochoa. Doctor en Biotecnología (Tecnológico de Monterrey), Doctor en Odontología, mención Doctor Internacional (UIC-Barcelona). Profesor-investigador del GIEE en Ingeniería Biomédica de la Escuela de Ingeniería y Ciencias y de la Escuela de Medicina y Ciencias de la Salud. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (CONACyT). Contacto:  je.elizondo@tec.mx ORCID:  https://orcid.org/0000-0003-1763-9399

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