La Consejería de Universidad, Investigación e Innovación financia un proyecto desarrollado por un equipo de investigación del Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS-CSIC) y la Universidad de Sevilla que ha obtenido bacterias que degradan ibuprofeno en suelos agrícolas contaminados. Estos microorganismos, aislados a partir de lodos de depuradora, aceleran la eliminación natural del fármaco pasando de doce días a tres días. Esta estrategia podría contribuir a un uso más seguro de los residuos procedentes del tratamiento de aguas residuales en agricultura.
La novedad de la propuesta reside en que el equipo investigador del grupo CONSOWAT (Control of Soil and Water Pollution) del IRNAS-CSIC ha identificado por primera vez en lodos de depuradora una comunidad microbiana que degrada ibuprofeno y ha probado su eficacia en tres suelos agrícolas de la provincia de Sevilla. Para obtener este consorcio, denominado C7, tomaron muestras de los lodos donde se concentran los microorganismos que ayudan a limpiar el agua en una estación depuradora de Sevilla y los expusieron durante semanas al fármaco en el laboratorio, hasta seleccionar aquellos capaces de sobrevivir y eliminarlo.
La depuración de aguas urbanas genera dos salidas principales: agua tratada y lodos; es decir, residuos sólidos ricos en materia orgánica como los microorganismos. Ambos subproductos pueden reutilizarse en agricultura, bien mediante riego con aguas regeneradas o como fertilizantes para mejorar el suelo, en el caso de los lodos. Sin embargo, también pueden contener restos de medicamentos que no se eliminan por completo durante el proceso de depuración. Entre ellos se encuentra el ibuprofeno, uno de los antiinflamatorios de uso más extendido. «El problema es que, si estos contaminantes llegan al suelo, podemos estar trasladando al campo un residuo que procede del consumo humano. Por eso buscamos estrategias que permitan reducir ese riesgo y favorecer una reutilización más segura de los lodos de depuradora», explica a la Fundación Descubre la investigadora del IRNAS-CSIC Esmeralda Morillo, autora del estudio.
Bacterias seleccionadas en depuradora
El trabajo, titulado ‘Accelerated ibuprofen removal in soils via bioaugmentation: Insights into the involved microbiomes’ y publicado en la revista Journal of Hazardous Materials, analiza cómo se comporta el ibuprofeno en tres tipos de suelo agrícola y comprueba si la incorporación de bacterias especializadas acelera su eliminación.
En la práctica, los investigadores recogieron muestras de lodos de la depuradora de Sevilla y luego seleccionaron en el laboratorio aquellas bacterias capaces de sobrevivir en presencia del fármaco. Para identificarlas, las mantuvieron en un medio en el que el ibuprofeno actuaba como principal fuente de carbono, es decir, como alimento disponible, durante siete semanas. Así obtuvieron una comunidad de microorganismos adaptada, que pudiera degradar este compuesto, y que posteriormente conservaron congelada para su uso en los ensayos.
Investigadores del Grupo CONSOWAT (Control of Soil and Water Pollution) del IRNAS-CSIC.
Esta estrategia de recuperación de suelos contaminados se conoce como bioaumento, y consiste en añadir al suelo microorganismos especializados para reforzar su capacidad natural de eliminar un contaminante. «Los suelos ya tienen sus propias comunidades microbianas, pero no siempre son suficientes o no actúan con la rapidez necesaria. Con el bioaumento incorporamos bacterias que ya han demostrado capacidad para transformar ese compuesto«, señala el investigador del IRNAS-CSIC Fernando Madrid.
Tres suelos agrícolas de Sevilla
Para comprobar la eficacia del consorcio, el equipo trabajó con tres suelos agrícolas de la provincia de Sevilla, con usos y características diferentes. Uno procedía de Alcalá de Guadaíra, una zona dedicada principalmente al cultivo de girasol, aunque llevaba tres años sin cultivar; otro de Constantina, correspondiente a un viñedo ecológico, y el tercero, a una finca experimental de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica de la Universidad de Sevilla, destinada al cultivo de cereal.
Las muestras se recogieron de la parte más superficial del terreno, los primeros 10 centímetros, que es donde se concentra buena parte de la actividad biológica del suelo. Después, el equipo reprodujo la contaminación en el laboratorio con pequeñas cantidades de tierra, en condiciones controladas, para observar qué ocurría con el ibuprofeno.
Por un lado, analizaron si el fármaco quedaba retenido en el suelo o volvía a liberarse con el agua. Por otro, estudiaron si los microorganismos podían degradarlo. Para ello compararon tres escenarios: un suelo sin actividad microbiana, que servía para comprobar si el contaminante desaparecía por procesos no biológicos. Otro ámbito de ensayo fue un suelo con sus bacterias y hongos naturales. Por último, un suelo reforzado con el consorcio C7, formado por microorganismos seleccionados por su capacidad para eliminar ibuprofeno.
Los resultados mostraron, primero, que, sin actividad biológica, la eliminación del ibuprofeno era casi inexistente. Segundo, que con la microbiota natural, el tiempo necesario para reducir a la mitad la concentración de ibuprofeno fue de algo más de 3 días en dos de los suelos y de 12 días en el tercero. Por último, los expertos confirmaron que al aplicar las bacterias del C7, la eliminación de la mitad del contaminante se aceleró en cuestión de horas, es decir, degradaron el 50% del ibuprofeno en aproximadamente media jornada y el fármaco completo en 3 días.
Reutilizar los lodos
El estudio también analizó las comunidades de bacterias y hongos presentes en el suelo mediante técnicas de ADN. Estos análisis permitieron observar que la contaminación por ibuprofeno altera la diversidad microbiana, pero que parte de la misma puede recuperarse una vez que el contaminante desaparece. El equipo experto destaca este punto porque no solo midieron si el C7 baja la concentración del fármaco, sino también cómo responde el ecosistema del suelo a este consorcio bacteriano. «Esencialmente, comprobamos que el terreno contaminado con ibuprofeno consigue recuperar cierta ‘normalidad microbiana’ tras el uso de nuestras bacterias seleccionadas«, aclara Fernando Madrid.
El equipo plantea ahora trabajar con otros fármacos y, especialmente, con antibióticos, por su relación con la aparición y dispersión de resistencias antimicrobianas; es decir, bacterias que se vuelven capaces de sobrevivir a los tratamientos y dificultan la cura de infecciones. Los expertos explican que deberán ajustar dosis, condiciones de aplicación y probarlo en experimentos más amplios antes de plantear ensayos en parcelas reales.
Este estudio ha contado con financiación de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía y del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, así como con fondos europeos.