Uso de vermicompost de alperujo para la descontaminación de suelos contaminados con hidrocarburos policíclicos aromáticos.

La presente invención se refiere al uso de vermicompost de alperujo como enmienda orgánica en la biorremediación de suelos contaminados por hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH). El vermicompost induce la expresión de genes implicados en la degradación de naftaleno (naftaleno-dioxigenasa, NDO) de comunidades bacterianas del suelo. En la presente invención, el naftaleno es utilizado como modelo químico para la degradación de PAH

Uso de vermicompost de alperujo para la descontaminación de suelos contaminados con hidrocarburos policíclicos aromáticos.

La presente invención se refiere al uso de vermicompost de alperujo como enmienda orgánica en la biorremediación de suelos contaminados por hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH). El vermicompost induce la expresión de genes implicados en la degradación de naftaleno (naftaleno-dioxigenasa, NDO) de comunidades bacterianas del suelo. En la presente invención, el naftaleno es utilizado como modelo químico para la degradación de PAH.

Estado de la técnica anterior

Los hidrocarburos aromáticos son agentes contaminantes comúnmente encontrados en el suelo y las aguas subterráneas como resultado de la actividad industrial antrópica. Los hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs) son derivados aromáticos del benceno generados en erupciones volcánicas, incendios forestales o en la combustión de derivados del petróleo o del carbón. Los PAHs presentan un alto potencial de riesgo para la salud; siete de estos compuestos son conocidos agentes carcinógenos (Harvey (1996). Polycyclic Aromatic Compounds 9:1-23).

Los estudios de la degradación del naftaleno pueden ser de gran interés porque el naftaleno es un agente contaminante común que sirve como modelo químico para la degradación de PAHs.

El vermicompostaje es el proceso a través del cual las lombrices digieren desechos de materia orgánica produciendo el llamado vermicompost. El vermicompost de alperujo es el resultado de la digestión, por parte de las lombrices, de un subproducto de las almazaras producido como consecuencia de la extracción de aceite de oliva mediante un sistema de dos fases, constituido por una mezcla de aguas de vegetación o alpechines; partes sólidas de la aceituna, como el hueso, el mesocarpio y la piel; y restos grasos.

El vermicompost de alperujo favorece la retención de solventes clorados, plaguicidas y metales pesados en el suelo, lo que reduce la entrada de estos contaminantes a las aguas subterráneas y a los cultivos. Además, otra aplicación del producto obtenido por el procesamiento de residuos mediante las lombrices, consiste en su uso como biofungicidas (Melgar et al. (2003). Potencialidad del compostaje y vermicompost de alperujo para reducir la infección de semillas de guisante por Pythium ultimum: Resultados preliminares. Feria Internacional del aceite de oliva, Expoliva 2003).

Explicación de la invención

La presente invención se refiere al uso de vermicompost de alperujo como enmienda orgánica en la biorremediación de suelos contaminados por hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH). El vermicompost induce la expresión de genes implicados en la degradación de naftaleno (naftaleno-dioxigenasa, NDO) de comunidades bacterianas del suelo. En la presente invención el naftaleno es utilizado como modelo químico para la degradación de PAH. Para ello, se siguieron dos aproximaciones: La primera fue evaluar el efecto de la adición de vermicompost de alperujo sobre un suelo históricamente contaminado por PAH procedente de un área industrial de Nápoles. En la segunda, se evaluó la respuesta de la población bacteriana originaria del vermicompost a diferentes concentraciones de naftaleno.

En la presente invención se demuestra la biosíntesis de enzimas implicadas en la degradación del naftaleno debido a la adición de vermicompost. Cuando el vermicompost se contamina artificialmente, todo el naftaleno también se degrada. El gen que codifica para la enzima naftaleno dioxigenasa (NDO) se expresa después de un mes de incubación en todos los tratamientos y además, en el suelo enmendado, la adición de vermicompost aumenta la expresión de dicha enzima con una biodegradación concomitante del naftaleno. En el vermicompost contaminado, la expresión es más alta a niveles más bajos de contaminación de naftaleno (10 μg/g) mientras que a niveles más elevados (100 μg/g) se produce un efecto tóxico sobre la comunidad bacteriana.

La biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos policíclicos aromáticos mediante el uso de enmiendas orgánicas de vermicompost de alperujo resultaría una reutilización de un residuo y la descontaminación de PAH de suelos históricamente contaminados.

En este sentido, un primer aspecto de la presente invención se refiere al uso de vermicompost de alperujo para aumentar la expresión de enzimas bacterianas que degradan hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH).

La enzima que degrada hidrocarburos policíclicos aromáticos se selecciona, pero sin limitarse, de la lista que comprende naftaleno 1,2-dioxigenasa (NDO), 1,2-dihidroxi-1,2-dihidronaftaleno dehidrogenasa, 1,2-dihidroxinaftaleno dioxigenasa, 2-hidroxicromeno-2-carboxilato isomerasa, trans-o-hidroxibenzilidenopiruvato hidratasa-aldolasa, salicilaldehido deshidrogenasa salicilato 5-hidroxilasa o salicilato hidroxilasa.

Los PAH son derivados poliméricos del benceno que se forman cuando la materia orgánica se somete a una temperatura alta durante un tiempo suficiente. Los PAH son contaminantes o xenobióticos que persisten en suelos, sedimentos o material particulado suspendido en el aire. Son compuestos liposolubles que se forman como productos de la combustión del petróleo y residuos del procesamiento del carbón. Los PAH tienen propiedades tóxicas, mutagénicas o cancerígenas. El PAH de la presente invención se selecciona de la lista que comprende naftaleno, 1-metilnaftaleno, 2-metilnaftaleno, fenantreno, antraceno, benzo(a)pireno, benzo(e)pireno, benzo(a)antraceno, benzo(b)fluoranteno, benzo(k)fluoranteno, dibenzo(a,h)antraceno, o benzo(g,h,i)perileno, indeno(1,2,3-c,d)pireno.

Una realización preferida es el uso de vermicompost de alperujo donde la enzima es naftaleno dioxigenasa (NDO), también es conocida como (naftaleno 1,2-dioxigenasa). La reacción inicial en la degradación de naftaleno mediada por NDO, es catalizada por un sistema enzimático multicomponente que agrega dos átomos de oxígeno al anillo aromático para formar cis-1,2-dihidroxi-1,2-dihidronaftaleno. Este sistema enzimático consiste en una reductasa, una ferredoxina y un componente catalítico oxigenasa. El componente catalítico, llamado naftaleno 1,2-dioxigenasa (NDO), es un hexámero α3β3. La subunidad α de la NDO (NDOα), contiene el sitio activo y la subunidad β más pequeña quizás tenga solamente un rol estructural. La enzima NDO consta de múltiples subunidades: una polipéptido-reductasa (Rd, peso molecular de aproximadamente 37 KD); una polipéptido-ferredoxina hierro-azufre (Fd, peso molecular de aproximadamente 13 kD); y una proteína hierro-azufre-oxigenasa (ISP) terminal. La propia ISP consta de cuatro subunidades. Es conocido que la ISP se une al naftaleno, y que en presencia de NADH, Rd, Fd y oxígeno lo reduce a cis-naftalen-dihidrodiol. La Fd es el polipéptido que limita la proporción en esta catálisis de oxidación del naftaleno.

Según otra realización preferida, el vermicompost de alperujo se usa para la descontaminación de suelos contaminados con PAH.

El término "suelo" tal como se entiende en la presente invención hace referencia al sistema estructurado, biológicamente activo, que tiende a desarrollarse en la superficie de las tierras emergidas por la influencia de la intemperie y de los seres vivos. El término suelo comprende cualquier tipo de horizonte seleccionado de la lista que comprende horizonte de tipo A, B, C o D. Preferentemente se selecciona un suelo procedente del horizonte A (horizonte donde enraíza la materia orgánica o rizosfera). Además, en la presente invención el tipo de suelo se selecciona de la lista que comprende suelos clasificados climáticamente, genéticamente o analíticamente. Preferentemente el tipo de suelo se selecciona de entre cualquier tipo de suelo clasificado climáticamente, es decir, el suelo se selecciona de la lista que comprende, sin limitarse, acrisol, alisol, andosol, anthrosol, arenosol, calcisol, cambisol, chernozem, ferralsol, fluvisol, gleysol, greyzems, gypsisol, histosol, kastanozem, leptosol, lixisol, luvisol, nitisol, phaeozem, planosol, plintosol, podsoluvisol, podzol, regosol, slonchak, solonetz o vertisol.

Otra realización preferida es el uso de vermicompost de alperujo donde el PAH es naftaleno, o cualquiera de sus derivados, o cualquiera de sus sales. El naftaleno (C₁₀H₈), conocido como naftalina, alquitrán blanco o alcanfor blanco. Este producto se usa habitualmente en la fabricación, entre otros, de... [Seguir leyendo]

1. Uso de vermicompost de alperujo para aumentar la expresión de la enzima bacteriana naftaleno dioxigenasa (NDO).

2. Uso de vermicompost de alperujo según la reivindicación 1 para la descontaminación de suelos contaminados con hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH).

3. Uso de vermicompost de alperujo según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 donde el PAH es naftaleno, o cualquiera de sus derivados, o cualquiera de sus sales.

4. Uso de vermicompost de alperujo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 donde el vermicompost de alperujo se adiciona en un porcentaje de entre 10 y 30% del peso seco total del suelo contaminado.

5. Uso según la reivindicación 4 donde el vermicompost de alperujo se adiciona en un porcentaje de entre 15 y 25%.

6. Uso de vermicompost de alperujo según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5 donde la concentración de naftaleno del suelo contaminado es menor o igual a 200 microgramos de naftaleno por gramo de suelo.

7. Uso de vermicompost de alperujo según la reivindicación 6 donde la concentración de naftaleno del suelo contaminado es menor o igual a 100 microgramos de naftaleno por gramo de suelo.