Se descubre que los microbios destruyen algunas ‘sustancias químicas permanentes’ al escindir enlaces resistentes de flúor a carbono

Un equipo de ingeniería ambiental de UC Riverside ha descubierto una especie específica de bacteria que destruye ciertos tipos de «químicos permanentes», un paso adelante hacia tratamientos de bajo costo de fuentes de agua potable contaminadas.

Los microorganismos pertenecen al género Acetobacterium y se encuentran comúnmente en ambientes de aguas residuales en todo el mundo.

Sustancias químicas persistentes, también conocidas como sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, o PFAS, porque tienen enlaces químicos carbono-flúor obstinadamente fuertes que las hacen persistentes en el medio ambiente.

Los microbios descubiertos por científicos de la UCR y sus colaboradores pueden romper esos enlaces rebeldes de flúor a carbono, informan el 17 de julio en la revista. Avances en la ciencia.

«Este es el primer descubrimiento de una bacteria capaz de realizar una defluoración reductora de las estructuras de PFAS», dijo UG Men, autor correspondiente del estudio y profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Química y Ambiental de la Facultad de Ingeniería Bourne de la UCR.

Los hombres advirtieron que las bacterias sólo son efectivas en compuestos PFAS insaturados que tienen dos enlaces carbono a carbono en sus estructuras químicas.

Pero lo más importante es que los científicos también identificaron enzimas específicas en estas bacterias que son necesarias para romper los enlaces carbono-flúor. El descubrimiento abre la puerta a los bioingenieros para mejorar estas enzimas para que puedan ser efectivas en otros compuestos de PFAS. (Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores de reacciones bioquímicas).

«Si podemos entender el mecanismo, podemos encontrar enzimas similares basadas en características moleculares identificadas y buscar otras más eficientes», dijo Men. «Además, si diseñamos alguna enzima nueva o cambiamos esta enzima conocida basándonos en la comprensión mecanicista, podremos hacerla más eficiente y trabajar con una gama más amplia de moléculas de PFAS».

En 2023, Menn publicó un artículo en el que identificaba otros microorganismos que escinden el enlace carbono-cloro en los compuestos clorados de PFAS, lo que provoca una desfluoración espontánea sustancial y destruye este grupo de contaminantes. Investigaciones recientes amplían enormemente la cantidad de compuestos de PFAS biodegradables.

Usar bacterias para tratar el agua subterránea es menos costoso porque los microbios destruyen los contaminantes antes de que el agua llegue a los pozos. Este proceso implica inyectar nutrientes en el agua subterránea junto con especies bacterianas preferidas para aumentar su número.

Debido a que los compuestos PFAS se han relacionado con el cáncer y otras enfermedades de la salud humana, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) impuso límites a la calidad del agua a principios de este año que restringen ciertos químicos permanentes a sólo cuatro partes por billón en el agua del grifo del país, lo que provocó que el agua proveedores. Encuentre soluciones de limpieza de PFAS.

Los compuestos de PFAS se utilizaron ampliamente en miles de productos de consumo a partir de la década de 1940 debido a su capacidad para resistir el calor, el agua y los lípidos. Ejemplos de productos que contienen PFAS incluyen espumas contra incendios, envoltorios de papel resistentes a la grasa y contenedores como bolsas de palomitas de maíz para microondas, cajas de pizza y envoltorios de dulces; Asimismo, repelentes de manchas e agua utilizados en alfombras, tapizados, prendas de vestir y otros tejidos; Según la EPA.

Yachun Yu es el autor principal del artículo. Fue estudiante científico visitante y científico postdoctoral de la UCR antes de unirse al Instituto Federal Suizo de Ciencia y Tecnología Acuáticas, o EVAG, en 2022.