La biocatálisis enzimática se presenta como una solución innovadora para eliminar antibióticos de aguas residuales, cumpliendo con las exigencias ambientales de la Unión Europea y mejorando la sostenibilidad en el tratamiento del agua.
La contaminación del agua dulce por fármacos y otros compuestos químicos se ha convertido en un desafío ambiental significativo. En respuesta a esta problemática, la Unión Europea ha aprobado una directiva que exige, en las próximas dos décadas, la mejora tecnológica de las plantas de tratamiento para eliminar estos microcontaminantes. En este contexto, la biocatálisis enzimática se perfila como una solución prometedora para proteger los recursos hídricos.
La investigación llevada a cabo por Sabrina Rose de Boer en el Centro de Investigación Interdisciplinaria en Tecnologías Ambientales de la Universidad de Santiago de Compostela (CRETUS) se centra específicamente en el tratamiento de antibióticos, una categoría de microcontaminantes que presenta efectos tóxicos sobre los organismos acuáticos. Según la investigadora, “aunque esta tecnología ha demostrado su eficacia en diversos sectores, su aplicación para degradar antibióticos en aguas residuales aún está en una etapa incipiente”.
Desarrollo y Eficiencia de Nuevas Enzimas
Dada la diversidad de antibióticos presentes en estas aguas, no existe una única enzima capaz de degradarlos todos. Por ello, se han investigado dos nuevas enzimas: la peroxigenasa inespecífica y una cloroperoxidasa. Ambas requieren cantidades mínimas de peróxido de hidrógeno para transformar los antibióticos en compuestos menos tóxicos. “Esto permite alcanzar una eliminación superior al 98% del antibiótico recalcitrante sulfametoxazol en un reactor de membrana operado continuamente”, detalla Sabrina Rose.
Además, se estudió la cinética de eliminación tanto en sistemas discontinuos como continuos con el objetivo de optimizar el control del proceso y prolongar la estabilidad de las enzimas. Para mejorar la reutilización y estabilidad de las enzimas aplicadas, se compararon diversas estrategias de inmovilización sobre soportes magnéticos, logrando tasas más altas que las reportadas anteriormente en la literatura científica. El uso de estos soportes permitió reutilizar las enzimas durante varios ciclos.
Impacto Ambiental y Futuras Aplicaciones
El análisis del impacto ambiental relacionado con la producción de estos biocatalizadores magnéticos identificó puntos clave para su mejora futura. La investigadora señala que “para que estos procesos enzimáticos puedan competir con tecnologías actuales como la ozonización, será necesario reducir el uso de productos químicos tanto en la purificación enzimática como en la síntesis de los soportes”. Una vez superados estos desafíos, la biocatálisis podría convertirse en una alternativa viable, especialmente para tratamientos descentralizados de efluentes industriales.
A pesar de que gran parte del trabajo se llevó a cabo en CRETUS, Sabrina Rose realizó estadías en centros internacionales reconocidos: el Institute of Life Sciences FHNW en Basilea (Suiza), donde se centró en la síntesis y caracterización de biocatalizadores magnéticos; y el Institute of Environmental Research RWTH Aachen University (Alemania), donde exploró la integración de biocatálisis con procesos avanzados de oxidación.
Colaboración Académica y Proyectos Europeos
El trabajo desarrollado por Sabrina Rose forma parte del marco de su tesis doctoral, dirigida por María Teresa Moreira, catedrática de USC, y Andreas Schäffer, profesor en RWTH Aachen University. Esta investigación se inscribe dentro del proyecto europeo NOWELTIES y los proyectos estatales HP-Nanobio y SPOTLIGHT, todos orientados al desarrollo tecnológico innovador para mejorar la eficiencia en la eliminación de microcontaminantes del agua mientras minimizan el impacto ambiental asociado a los procesos tratados.
Sabrina Rose de Boer, junto al equipo investigador del CRETUS.
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