SISTEMA DE MANTENIMIENTO DE LA VIDA Y DE LATIERRA DESDE LOS ORGANISMOS A LA ECOSFERA

Hablar de este tema, es sin duda referirnos a un Desarrollo Sostenible, una estrategia para un tipo de desarrollo que aporte mejoras reales en la calidad de la vida humana y al mismo tiempo conserve la vitalidad y diversidad de la Tierra. Hoy puede parecer cosa de visionarios, pero es alcanzable. Un nmero creciente de personas considera que esta es la nica opcin racional que nos queda. La mayor parte del desarrollo actual falla porque satisface las necesidades humanas de forma incompleta y con frecuencia destruye o degrada la base de recursos. Necesitamos un desarrollo cuyo eje sean las personas y se centre en el mejoramiento de la condicin humana, y al mismo tiempo, est basado en la conservacin y mantenga la variedad y productividad de la naturaleza. Tenemos que dejar de hablar de conservacin y desarrollo, como si estuvieran en oposicin, y reconocer que son partes esenciales de un proceso indispensable. Toda estrategia tiene que ser una gua y no una prescripcin rgida. Lo que se pretende es que cada comunidad los interprete y adapte. El mundo necesita diversas sociedades sostenibles, logradas por muchas vas diferentes. Principios de una sociedad sostenible Vivir de forma sostenible depende de la aceptacin del deber de buscar la armona con las dems personas y con la naturaleza. Los principios rectores son que las personas deben compartir lo que poseen y han de cuidar la Tierra. La humanidad no debe tomar de la naturaleza ms de lo que sta sea capaz de reponer. Ello implica, a su vez, adoptar estilos de vida y pautas de desarrollo que respeten los lmites de la naturaleza y funcionen dentro de ellos. Esto se puede hacer sin rechazar los numerosos beneficios que la tecnologa moderna ha aportado, con tal de que la tecnologa acte tambin dentro de esos lmites, y de esta manera poder conservar la vida y la tierra.

Los principios son:

Respetar y cuidar la comunidad de los seres vivientes - Este principio refleja el deber de cuidar a las dems personas y las dems formas de vida, ahora y en el futuro. Es un principio tico. Significa que el desarrollo no debe hacerse a expensas de otros grupos ni de las generaciones venideras. Nuestro fin debe ser el de compartir equitativamente los beneficios y costes de la utilizacin de los recursos y la conservacin ambiental entre las diferentes comunidades y grupos de intereses, entre las personas pobres y las acomodadas y entre una generacin y las que la seguirn.

Toda la vida sobre la tierra forma parte de un gran sistema interdependiente, que influye en los componentes no vivos del planeta -rocas, suelos, aguas y aire- y de ellos depende. La perturbacin de una parte de esta biosfera puede afectar a la totalidad. As como las sociedades humanas son interdependientes y las generaciones futuras se vern afectadas por nuestras acciones presentes, as tambin el mundo de la naturaleza se ve dominado cada vez ms por nuestro comportamiento. La gestin del desarrollo para que no amenace la supervivencia de otras especies ni destruya sus hbitats es una cuestin tica y al mismo tiempo prctica. Si bien nuestra supervivencia depende de la utilizacin de otras especies, no necesitamos ni debemos utilizarlas de forma cruel o dispendiosa.

Mejorar la calidad de la vida humana - El verdadero fin del desarrollo es el de mejorar la calidad de la vida humana. Es un proceso que permite a los seres humanos realizar su potencial, generar la confianza en s mismos y llevar una vida digna y plena. El crecimiento econmico es un componente importante del desarrollo, pero no puede ser un fin en s ni puede prolongarse indefinidamente. Aunque las personas difieren por los fines que pueden asignar al desarrollo, algunos de stos son prcticamente universales. Entre ellos figuran una vida prolongada y saludable, la educacin, el acceso a los recursos necesarios para un nivel de vida decoroso, la libertad poltica, la garanta de disfrute de los derechos humanos y la ausencia de violencia. Slo si mejoran nuestras vidas en todos estos sentidos, ser real el desarrollo.

Conservar la vitalidad y diversidad de la Tierra - El desarrollo basado en la

conservacin debe abarcar actividades explcitamente destinadas a proteger la estructura, las funciones y la diversidad de los sistemas naturales del mundo, de los que nuestra especie depende enteramente. Para ello es necesario:

Conservar los sistemas sustentadores de vida. Se trata de los procesos ecolgicos que mantienen el planeta apto para la vida. Ellos configuran el clima, purifican el aire y el agua, regulan el caudal de las aguas, reciclan los elementos esenciales, crean y regeneran el suelo y permiten que los ecosistemas se renueven.

Conservar la biodiversidad. Con esto nos referimos no slo a todas las especies de plantas, animales y otros organismos, sino tambin a toda la gama de variaciones genticas dentro de cada especie y a la variedad de ecosistemas. Velar por que el aprovechamiento de los recursos renovables sea sostenible. Entre los recursos renovables figuran el suelo, los organismos silvestres y domesticados, los bosques, las praderas, las tierras cultivadas y los ecosistemas marinos y de agua dulce que son fuente de la pesca. Un uso es sostenible si mantiene la capacidad de renovacin de los recursos.

Reducir al mnimo el agotamiento de los recursos no renovables - Los minerales, el

petrleo, el gas y el carbn son efectivamente no renovables. A diferencia de las plantas, los peces o el suelo, no se pueden utilizar de forma sostenible. Sin embargo, se puede prolongar su vida, por ejemplo, reciclndolos, utilizando una menor cantidad de un recurso para fabricar un producto determinado, o adoptando sustitutos renovables cuando sea posible. La adopcin en gran escala de dichos mtodos es esencial para que en el futuro la Tierra pueda mantener a miles de millones de personas ms y proporcionar a todos una calidad de vida decorosa.

Mantenerse dentro de la capacidad de carga de la Tierra - La definicin exacta es difcil,

pero hay lmites finitos para la capacidad de carga de los ecosistemas de la Tierra, esto es, para los impactos que dichos ecosistemas y la biosfera en conjunto pueden soportar sin un deterioro peligroso. Los lmites varan de regin a regin y las repercusiones dependen del nmero de personas y de la cantidad de alimentos, agua, energa y materias primas que utilice y malgaste cada una de ellas. Unas pocas personas consumiendo en gran cantidad pueden causar tanto dao como muchas personas consumiendo poco. Hay que formular polticas encaminadas a lograr un equilibrio entre el nmero de seres humanos y sus estilos de vida y la capacidad de la naturaleza, junto con tecnologas que aumenten dicha capacidad a travs de un manejo cuidadoso.

Modificar las actitudes y prcticas personales - Para adoptar la tica de la vida

sostenible, las personas deben reexaminar sus valores y modificar su comportamiento. La

sociedad debe promover valores que aboguen por la nueva tica y se opongan a los que sean incompatibles con una forma de vida sostenible. Se debe difundir informacin mediante sistemas educativos formales y no formales, a fin de que puedan explicarse y entenderse las polticas y las acciones necesarias para la supervivencia y el bienestar de las sociedades mundiales.

Facultar a las comunidades para que cuiden de su propio medio ambiente - La

mayora de las actividades creativas y productivas de los individuos o los grupos se realizan en comunidades. Las comunidades y las agrupaciones de ciudadanos constituyen el medio ms accesible para que las personas acten de forma socialmente valiosa y expresen sus preocupaciones. Si se las faculta adecuadamente y se les proporciona la debida orientacin e informacin, las comunidades pueden participar en la adopcin de las decisiones que les afecten y desempear un papel indispensable en la creacin de una sociedad sostenible con un fundamento seguro.

Proporcionar un marco nacional para la integracin del desarrollo y la conservacin

- Para poder avanzar de forma racional, todas las sociedades necesitan una base de informacin y conocimientos, un marco jurdico e institucional y polticas econmicas y sociales coherentes. Un programa nacional encaminado al logro de la sustentabilidad debe abarcar todos los intereses y procurar identificar y prevenir los problemas antes de que se planteen. Debe tener capacidad de adaptacin y cambiar de rumbo continuamente en funcin de la experiencia y las nuevas necesidades.

Forjar una alianza mundial - Hoy ninguna nacin puede ser autosuficiente. Para lograr la

sustentabilidad mundial, hay que establecer una firme alianza entre todos los pases. Los niveles de desarrollo en el mundo son desiguales y hay que ayudar a los pases de menores ingresos a desarrollarse de forma sostenible y proteger su medio ambiente. Slo a partir de un fin y una determinacin comunes se pueden manejar los recursos mundiales y compartidos, en particular la atmsfera, los ocanos y los ecosistemas compartidos. La tica del cuidado es aplicable al nivel internacional y tambin a los niveles nacional e individual.

LOS GOBERNANTES INVISIBLES DE LA TIERRA

Estn por todas partes y hay miles de billones de ellos. Se encuentran dentro de nuestros cuerpos,

en un puado de tierra y en un vaso de agua de ro. Estos gobernantes prcticamente invisibles de

la Tierra se llaman microorganismos, trmino que incluye a muchos miles de especies de bacterias,

protozoos y hongos, muchos de los cuales son demasiado pequeos para ser visibles a simple

vista.

Muchos de los microorganismos no son considerados con el respeto que merecen. La mayora de

nosotros piensa que son una amenaza para nuestra salud en forma de:

1) bacterias o grmenes infecciosos.

2) hongos que causan la enfermedad denominada pie de atleta.

3) protozoos que producen enfermedades mortales, como la malaria.

Sin embargo, estos microorganismos potencialmente dainos son en realidad una minora.

A decir verdad, gran parte de las hordas de microorganismos terrestres no slo no son

perjudiciales, sino que permiten que otros seres vivan. Algunos de ellos desempean un papel vital

en la produccin de alimentos, como el pan, queso, yogur, vinagre, tofu, salsa de soya, cerveza y

vino. Otros nos proporcionan alimentos, al convertir el gas nitrgeno de la atmsfera que las

plantas pueden absorber del suelo como nutrientes. Las bacterias y los hongos del suelo

descomponen los desechos orgnicos en nutrientes que pueden ser asimilados por las plantas.

Las bacterias de nuestro aparato intestinal descomponen la comida que ingerimos. Algunos

microorganismos que viven en la nariz impiden que las bacterias peligrosas lleguen a los

pulmones. Otros microorganismos han servido de base para fabricar antibiticos para combatir

enfermedades, como la penicilina, eritromicina y estreptomicina. Otro servicio ecolgico

fundamental proporcionado por algunos microorganismos es el control de algunas enfermedades

de las plantas y de poblaciones de especies de insectos que atacan los cultivos.

La inclusin de algunos de estos microorganismos para controlar plagas puede reducir el empleo

de plaguicidas qumicos potencialmente peligrosos. Adems, se est utilizando la ingeniera

gentica para desarrollar microorganismos que pueden

1) Extraer metales.

2) Descomponer diversos contaminantes.

3) Ayudar a limpiar emplazamientos de residuos txicos.

Slo el 1% de todas las especies de bacterias que se conocen son capaces de causarnos

enfermedades. Y esto no es nada frente al siguiente a todo lo que sigue: nuestro organismo

alberga 10 veces ms microorganismos que clulas humanas!, lo que significa que estamos

dndole alimento y un lugar para vivir a trillones de minsculos individuos en rganos como la piel,

la boca, el estmago, el intestino y en conductos del sistema reproductor y urinario, como la

vagina y la uretra. Este conjunto de huspedes del cuerpo humano recibe el nombre de Microbiota

y est constituido principalmente de bacterias que nos acompaa a lo largo de nuestra vida. Lejos

de aprovecharse de nuestra hospitalidad, estos habitantes microscpicos, pagan con creces su

hospedaje. De este modo, los 100 billones de bacterias que habitan nuestro intestino (ms

conocida como flora intestinal) se encargan de funciones tan importantes como la de digerir

componentes del alimento- que de lo contrario seran desaprovechados-, producir sustancias

esenciales para el cuerpo como las vitaminas K y D, regular el desarrollo del sistema inmune y

protegernos de otros microbios dainos colonizando los espacios que stos pueden invadir.

En nuestro estmago Helicobacter, responsable de causar lceras y gastritis, ha sido reivindicada

por su relacin con la produccin de ciertas hormonas que ayudan a regular el apetito y a

mantener el peso bajo control. La piel constituye otro espacio muy codiciado para muchos

microorganismos que tienen un papel destacado generando un medio que resulta hostil para

hongos y levaduras dainas.

A lo largo de la vida la microbiota va cambiando influenciada por el desarrollo corporal, la

alimentacin y los hbitos de higiene. Muchas veces podemos afectar el delicado equilibrio de

estas comunidades beneficiosas. As, la automedicacin con antibiticos y el uso excesivo de

alcohol en gel y jabones desinfectantes pueden eliminar bacterias benignas dejndonos indefensos

frente a las infecciones o aumentando nuestra predisposicin a las alergias o enfermedades del

sistema inmunolgico. Adems de la importancia que tienen los microorganismo para nuestro

organismo debemos reconocerlos como actores que hacen posible la vida sobre nuestro planeta,

ya que se encargan de reciclar los materiales orgnicos de desecho (naturales o generados por el

hombre) que circulan por los ambientes y de reincorporarlos a los suelos y la atmsfera en forma

de nutrientes. En la naturaleza forman sociedades con las races de muchas especies vegetales,

algunas de ellas cultivos de importancia, favoreciendo su crecimiento.

Los seres humanos, desde tiempos remotos, comenzamos a emplearlos para fabricar alimentos,

desde las bacterias que producen el yogurt fermentando la leche hasta las levaduras que permiten

el leudado de las harinas para el pan o para las exquisitas masas que son base de la

repostera. Tampoco podemos olvidar a los pequeos seres que transforman qumicamente

granos o distintos materiales orgnicos para producir bebidas alcohlicas.

Ms recientemente la medicina y la qumica aprendieron a dominarlos para usarlos industrialmente

en la fabricacin de medicamentos, como los antibiticos y la insulina, y de biocombustibles como

el bioetanol. Estas aplicaciones han dado origen a una nueva y creciente rama de la industria y la

tecnologa, la Biotecnologa. Los microorganismos: un mundo invisible, pero fundamental en

nuestras vidas.

MICROORGANISMOS

Los microbios o microorganismos son seres vivos, que tal como la etimologa del trmino indica (la

palabra microbio deriva del griego "micro", pequeo y "bio", vida), no son visibles a simple vista

sino que solo se pueden ver con la ayuda de un microscpico. Los microbios son el objeto de

estudio de la microbiologa.

El instrumento de cabecera de microbiologa es el microscopio, que permite ver objetos invisibles al

ojo humano, aumenta la imagen otorgando detalles muy pequeos de sta. Consiste en un lente

convergente en el que traspasa luz. El ms utilizado es el microscopio ptico que aumenta la

imagen hasta quince veces.

Los microbios poseen tres caractersticas en comn; Realizan rpidamente su proceso de

nutricin. Intercambian sustancias con el exterior, alterando su composicin qumica. Y adems su

reproduccin es muy veloz, a partir de un solo microbio en pocas horas puede crearse una

poblacin.

Estos seres vivos se dividen en dos grandes grupos; las bacterias y los virus.

Por un lado las bacterias que son organismos unicelulares. Sus clulas son procariontes, es decir,

carecen de un ncleo y mitocondrias. Se pueden clasificar segn su forma; ribrios, espurilos,

cocos, diplococos, estreptococos, estafilococos, entre otros. Cuando se hallan presentes en

animales y plantas pueden producir enfermedades, estas son las bacterias patgenas. stas

pueden producir tanto enfermedades bsicas y de fcil curacin como pestes que han provocado

coyunturas en la historia de la humanidad.

Por otro lado, los virus son otro tipo de microbios muy distintos a las bacterias. Son parsitos

compuestos por ADN o ARN, pero nunca se combinan estos dos. Poseen distintas formas y

tamaos.

A diferencia de las bacterias, los virus son un verdadero desafo para la medicina. Dentro de estas

enfermedades se puede considerar un resfro, las fiebres hemorrgicas, la rabia, fiebre amarilla

entre muchas otras ms. Los virus le producen al paciente un profundo malestar, y muchos de ellos

pueden complicarse y transformarse en algo muy serio.

El SIDA (sndrome de inmunodeficiencia adquirida) es sin duda, el virus que ms preocupa a los

mdicos. Aun no existe cura que lo erradique por completo, y las vctimas son cada da ms. En

frica, la mortalidad es altsima y la principal causa de esto es el SIDA.

Microorganismos En La Ingeniera Civil

Tratamiento Biolgico de Aguas Residuales:

Uso de Bacterias Benficas.

Las aguas negras.

La naturaleza procesa la contaminacin mediante procesos cclicos (geoqumicos), pero

actualmente le resultan insuficientes para procesar tanto la contaminacin que es generada por las

actividades del hombre como la propia. En todos los grandes centros urbanos del planeta Tierra

se generan grandes cantidades de aguas negras como consecuencia del desarrollo de las

actividades humanas, por lo que las principales fuentes de aguas negras son la industria,

ganadera, agricultura y las actividades domsticas que se incrementan con el crecimiento de la

poblacin humana. Por otra parte, en la mayora de los pases los sistemas de aguas negras

domsticas, es el mismo para recibir las aguas pluviales, lo cual provoca mayores problemas de

contaminacin porque acelera la distribucin de aguas negras a lugares no previstos para ello.

Slo en pases desarrollados son tratadas parte de ellas para eliminarles los componentes

considerados peligrosos y para reducir la demanda bioqumica de oxgeno (DBO) antes de ser

arrojados a las fuentes naturales.

Sin embargo, en casi todos los pases todava las industrias arrojan las aguas de desecho a los

desages sin ningn tratamiento previo y en la mayora de los pases subdesarrollados, son pocas

las industrias que les dan algn tratamiento antes de ser desechadas, lo que a nivel global hace

que el problema de la generacin de las aguas negras aumente a medida que crece la poblacin,

la industria y las dems actividades humanas. Los contaminantes biodegradables de las aguas

negras pueden ser degradados mediante procesos naturales o en sistemas de tratamientos hechos

por el hombre, en los que acelera el proceso de descomposicin de la materia orgnica con

microrganismos.

Tratamiento primario de aguas negras al proceso que se usa para eliminar los slidos de

las aguas contaminadas.

Secundario, al que se usa para reducir la cantidad de materia orgnica por la accin de

bacterias (disminuir la demanda bioqumica de oxgeno)

Terciario, al proceso que se usa para eliminar los productos qumicos como fosfatos,

nitratos, plaguicidas, sales, materia orgnica persistente, entre otros.

Tratamiento primario de las aguas negras

Entre las operaciones que se utilizan en los tratamientos primarios de aguas contaminadas estn:

La filtracin, la sedimentacin, la flotacin, la separacin de grasas y aceites y la

neutralizacin.

El tratamiento primario de las aguas negras es un proceso mecnico que utiliza cribas para separar

los desechos de mayor tamao como palos, piedras y trapos. Las aguas negras de las alcantarillas

llegan a la cmara de dispersin en donde se encuentran las cribas, de donde pasan las aguas

negras al tanque de sedimentacin.

De aqu los sedimentos pasan a un tanque digestor y luego al lecho secador, para luego ser

utilizados como fertilizante en las tierras de cultivo o a un relleno sanitario o son arrojados al

mar. Del tanque de sedimentacin, el agua es conducida a un tanque de desinfeccin con cloro

(para matarle las bacterias) y una vez que cumpla con los lmites de depuracin sea arrojada a un

lago, un ro o al mar. Otra manera de hacer el tratamiento primario a las aguas negras conocidas

tambin como aguas crudas de albaal, consiste en hacerla pasar a travs de una criba de barras

para separar los objetos de mayor tamao.

Algunas plantas de tratamiento de aguas negras tienen trituradores para los objetos grandes con el

objeto de que no obstruyan esta etapa del tratamiento. Luego pasan las aguas a un tanque de

sedimentacin donde fluye lentamente para que sedimenten las piedras, arena y otros objetos

pesados.

De ste tanque las aguas negras pasan a otro grande llamado de asentamiento, en donde se

sedimentan los slidos en suspensin (quedan como lodos en el fondo del tanque) y, los aceites y

las grasas flotan en forma de nata o espuma.

Despus de este proceso, en algunos casos, el agua que queda entre el lodo y la nata se escurre o

libera al ambiente o se le da un tratamiento con cloro (proceso de cloracin) para matarle las

bacterias antes de ser arrojadas al ambiente o se hace pasar al tratamiento secundario.

El tratamiento primario de las aguas negras elimina alrededor del 60% de los slidos en

suspensin y el 35% de los materiales orgnicos (35% de la demanda bioqumica de oxgeno).

Solamente en los pases desarrollados se trata cerca del 30% de las aguas negras domsticas

mediante el tratamiento primario y cerca del 60% se somete al tratamiento secundario ya que ste

cuesta aproximadamente el doble de lo que cuesta el tratamiento primario.

Tratamiento secundario de las aguas negras

Entre las operaciones que se utilizan en el tratamiento secundario de las aguas contaminadas

estn el proceso de lodos activados, la aireacin u oxidacin total, filtracin por goteo y el

tratamiento anaerbico. El tratamiento secundario de aguas negras es un proceso biolgico que

utiliza bacterias aerobias como un primer paso para remover hasta cerca del 90 % de los desechos

biodegradables que requieren oxgeno.

Despus de la sedimentacin, el agua pasa a un tanque de aireacin en donde se lleva a cabo el

proceso de degradacin de la materia orgnica y posteriormente pasa a un segundo tanque de

sedimentacin, de ah al tanque de desinfeccin por cloro y despus se descarga para su

reutilizacin.

El tratamiento secundario ms comn para el tratamiento de aguas negras es el de los lodos

activados. Las aguas negras que provienen del tratamiento primario pasan a un tanque

de aireacin en donde se hace inyecta aire a presin o se produce un efecto de agitacin

mecnica desde el fondo del tanque, con el propsito de brindar un rpido crecimiento de las

bacterias aerbicas y otros microorganismos. Las bacterias aerbicas utilizan el oxgeno para

descomponer los desechos orgnicos de las aguas negras. Los slidos en suspensin y las

bacterias forman una especie de lodo conocido como lodo activado, el cual se deja sedimentar y

luego es llevado a un tanque digestor aerbico para que sea degradado.

Finalmente el lodo activado es utilizado como fertilizante en los campos de cultivo, incinerado,

llevado a un relleno sanitario o arrojado al mar. Otras plantas de tratamiento de aguas negras

utilizan un dispositivo llamado filtro percolador en lugar del proceso de lodos activados.

En este mtodo, las aguas negras a las que les han sido eliminados los slidos grandes, son

rociadas sobre un lecho de piedras de aproximadamente 1.80 metros de profundidad. A medida

que el agua se filtra entre las piedras entra en contacto con las bacterias que descomponen a los

contaminantes orgnicos. A su vez, las bacterias son consumidas por otros organismos presentes

en el filtro.

Del tanque de aireacin o del filtro percolador se hace pasar el agua a otro tanque para que

sedimenten los lodos activados. El lodo sedimentado en este tanque se pasa de nuevo al tanque

de aireacin mezclndolo con las aguas negras que se estn recibiendoo se separa, se trata y

luego se tira o se entierra.

Una planta aerbica de tratamiento de aguas negras produce grandes cantidades de lodos que se

necesitan eliminar como desechos slidos. El proceso de eliminacin de slidos de las aguas

negras no consiste en quitarlos y tirarlos, sino que se requiere tratarlos antes de tirarlos y su

eliminacin es complicada y costosa.

Algunas plantas de tratamiento de aguas negras utilizan filtros trampa, en donde las bacterias

aerobias llevan a cabo el proceso de degradacin de la materia orgnica cuando las aguas

escurren a travs de un lecho grande lleno de piedra triturada cubierta de bacterias aerobias y de

protozoarios.

Tratamiento de aguas en plantas anaerbicas

El proceso de degradacin de los residuos orgnicos tambin se puede producir en condiciones

anaerbicas. En este caso, las bacterias que descomponen la materia orgnica no utilizan oxgeno

y se producen reacciones qumicas diferentes. La desventaja de la descomposicin anaerbica es

la produccin de gases como el metano y compuestos sulfurosos que producen malos olores, por

lo cual el control de estos gases es un proceso de atencin particular. La ventaja principal del

tratamiento anaerbico es que no utiliza energa externa para mover componentes mecnicos

como los aireadores utilizados en la plantas aerbicas.

Uso de bacterias benficas para tratamiento de aguas residuales

Normalmente las plantas de tratamiento ya sean aerbicas o anaerbicas, utilizan la flora natural

para realizar los procesos de degradacin de la materia orgnica. Sin embargo, este proceso se

puede acelerar o potenciar utilizando bacterias benficas creadas mediante la bio-ingeniera. Uno

de tales productos es el compuesto de bacterias llamado Enziclean, que es una mezcla de

bacterias aerbicas, anaerobias y facultativas; es decir, que trabajan en ambientes tanto aerobios

como anaerobios. La calidad biolgica de estas bacterias es tal, que inclusive pueden sustituir

completamente la necesidad de una planta de tratamiento en pequeas industrias o granjas o en

tratamientos domsticos.

Limitaciones del tratamiento biolgico.

Como los tratamientos primario y secundario de aguas negras no eliminan a los nitratos ni a los

fosfatos, stos contribuyen a acelerar el proceso de eutroficacin de los lagos, de las corrientes

fluviales de movimiento lento y de las aguas costeras.

Los tratamientos primario y secundario de las aguas negras tampoco eliminan productos qumicos

persistentes como los plaguicidas, ni los radioistopos de vida media grande, los ambientalistas los

consideran insuficientes, limitados e imperfectos, por lo que exigen que se debe hacer un mejor

tratamiento de las aguas negras y de los desechos industriales, as como evitar una sobrecarga.

Entre el tratamiento primario y secundario de las aguas negras eliminan cerca del 90% de los

slidos en suspensin y cerca del 90 % de la materia orgnica (90% de la demanda bioqumica de

oxgeno). Una parte de los slidos eliminados en este tratamiento se utiliza para la elaboracin de

fertilizantes pero la mayor parte de ellos se usa de relleno de terrenos o se tira al mar. En Estados

Unidos, el tratamiento primario y secundario combinados deben ser utilizados en todas las

comunidades que cuenten con plantas de tratamiento de aguas de desecho. Sin embargo, este

procedimiento deja todava en el agua tratada entre un 3 y un 5 % en peso de los desechos que

requieren oxgeno, 3% de los slidos en suspensin, 50% del nitrgeno (principalmente en forma

de nitrato), 70% del fsforo (principalmente en forma de fosfatos) y 30% de la mayora de los

compuestos de metales txicos y de productos qumicos orgnicos.

Una Bacteria repara el Concreto fisurado

Reparacin de fisuras.

La mayor parte de las personas piensan en las bacterias como algo nocivo, la realidad es diferente,

algunas ayudan incluso en los procesos vitales del ser humano; pero la posibilidad de la

manipulacin gentica de estos minsculos seres incomprendidos pueden llegar a asombrarnos;

es as que aunque parezca ciencia-ficcin, se ha llegado a desarrollar una bacteria que repara el

concreto fisurado. El hormign fisurado puede pasar a la historia. Histricamente en el hormign se

producen ligeras auto-reparaciones que al parecer tienen su origen en el cemento anhidro que

queda ocluido en los poros de la matriz del hormign, el cual ante ligeras fisuraciones, termina

hidratndose con la humedad ambiental u otra fuente hdrica, producindose una reparacin

autnoma del hormign. Se han hecho estudios para cuantificar la capacidad de reparacin

autnoma del hormign, en funcin del cemento anhidro ocluido, obteniendo una auto curacin

total de las fisuras del 30% para un ancho de fisura menor a 0.2 mm. Basndose en esta

capacidad de recuperacin del hormign, varios cientficos han estado investigando durante aos

siguiendo diferentes vas de investigacin para reproducir e incluso mejorar esa actividad interna

en el hormign que le permite auto repararse.

El grupo de los 9 Estudiantes de Newcastle

Un equipo interdisciplinar de nueve estudiantes de La Universidad de Newcastle (Reino Unido),

procedentes de carreras tan diferentes como la ingeniera civil, la microbiologa, la bioqumica o la

informtica, dirigidos por la Doctora Jennifer Hallinan, han modificado genticamente una bacteria

que se encuentra en los suelos de casi todo el mundo (Bacillus Subtilis), dotndola de la capacidad

de rellenar grietas y fisuras en estructuras de hormign. En contacto con el hormign esta bacteria

genticamente modificada, a la que han llamado Bacilla Filla se reproduce en tres tipos de

individuos, unos que segregan carbonato clcico por precipitacin, otros que se transforma en

filamentos de refuerzo y otros que producen una especie de pegamento de base sacarosa; la

combinacin de estos tres elementos conforma un producto que al endurecerse adquiere una

rigidez semejante a la del hormign.

BACILLA FILLA

Como el invento est bien desarrollado, estos investigadores, no se han olvidado de dotar a las

bacterias de una propiedad denominadoQuorum Sensing (traducido sera algo as como

sensacin de muchedumbre) que le permite detectar el fondo de la fisura y activar su labor

reparadora al detectar el PH del hormign, luego al terminar de sellar la fisura, se ha conseguido

mediante la modificacin de un gen que la bacteria se autodestruya, impidiendo la posibilidad de la

formacin del material de relleno fuera de la fisura.

El Bio-Hormign.

La investigacin sobre Bacterias para conseguir la reparacin de fisuras en el concreto, no slo se

ha desarrollado en la Universidad de Newcastle; lo cierto es que su estudio se lleva paralelamente

en varios sitios del planeta, aunque con considerables matices, as por ejemplo el grupo de

Newcastle propone un mtodo de reparacin una vez presentada la fisuracin del concreto, pero

hay otros cientficos que pretenden dotar al concreto desde su fraguado de esta propiedad

reparadora, algo as como vacunarlo en el momento de su ejecucin y que pueda reaccionar con

esa vacuna en el mismo momento de fisurarse.

Es as que el Dr. Henk Jonkers, Microbilogo especializado en el comportamiento en el entorno de

las bacterias, perteneciente a la Delft University of Technology de Holanda, ha desarrollado una

metodologa para implantar bacterias reparadoras en el hormign desde su ejecucin. El Bio-

Hormign u hormign autocurativo es una mezcla que produce biolgicamente un elemento calizo

para curar las fisuras que aparecen en su masa. Unos tipos de bacteria especialmente

seleccionadas cuyo nombre es genus Bacillus queconjuntamente con un nutriente a base de

calcio conocido como lactato clcico, mas fsforo y nitrgeno, son aadidos a los ingredientes del

hormign durante el proceso de mezclado. Estos agentes de autocuracin pueden permanecer

dormidos dentro del hormign hasta 200 aos.

Cuando la estructura de hormign se fisura y el agua penetra por las fisuras que afloran en la

superficie, las esporas de la bacteria germinan en contacto con el agua y los nutrientes, de esta

manera se activa la bacteria que comienza a alimentarse del lactato de calcio soluble

convirtindose en caliza insoluble, que se solidifica en la superficie de la fisura sellndola, imitando

el proceso que se da en la fractura de un hueso del cuerpo humano, recuperndose naturalmente

por las clulas seas que mineralizan hasta reconformar el hueso.

Entre bacterias y cemento, las ciudades Cuando pensamos en la relacin de las bacterias con

las ciudades generalmente las primeras ideas resultan negativas. Sabemos que causan

numerosas enfermedades y, desde que somos nios, se nos ha inculcado que debemos al

menoslavarnos las manos para evitarlas. Tambin sabemos que no importa cunto dediquemos

en limpiar nuestras casas y los espacios pblicos, las bacterias persisten en cada superficie, por lo

que como sociedad nos obstinamos en acabar con ellas.

Las anteriores aseveraciones son ciertas y es de gran importancia trazar estrategias y seguir reglas

simples de limpieza para preservar la higiene urbana y evitar desagradables consecuencias. Sin

embargo, entredichos populares y estudios cientficos (Brody J.E., 2009) se conoce que un poco

de suciedad es buena para la salud. El presente artculo dista de tener como intencin el construir

una ctedra dedicada a las buenas prcticas de limpieza o a enlistar los incontables beneficios que

algunos microrganismos han demostrado a lo largo de la historia de la humanidad.

Sin embargo, en el contexto de una ciudad viva es importante estar al tanto que no todos los

microbios son dainos y que no solo proveen a la ciencia y tecnologa actuales con las bases para

un gran nmero de los desarrollos, incluyendo nuevos materiales y estructuras.

El componente ms extendido en muchas ciudades del planeta es el concreto, el cual es

generalmente producido mediante agregados de rocas, agua y mezclas qumicas. Una alternativa

innovadora para la produccin de un material equivalente, incluye el uso combinado de microbios y

nutrientes para efectuar sus procesos naturales en los que algunos son capaces de producir y

precipitar carbonato de calcio (como el que compone al cemento tradicional) con propiedades

mecnicas mejoradas, permeabilidad reducida y bajo deterioro por procesos de corrosin (Jonkers

y Shlangen).

Este bio-concreto no solo permite fabricar materiales para la construccin, sino que por su tamao,

los microbios pueden llegar a regiones que la maquinaria para la construccin no podra y ahorrar

recursos significativos al poder reparar fallas y fisuras en tiempos tan cortos como un mes. Esto

puede lograrse debido a que losmicrobios inducen la deposicin de capas de bio-concreto sobre la

superficie de dichas imperfecciones.

La relevancia de esta innovacin se encuentra entonces en la posibilidad de producir cemento

mediante un proceso amigable con el ambiente, as como la posibilidad de sellar fallas en el sitio

mismo donde ocurren sin recurrir a maquinaria compleja. Para lograr esta aplicacin a gran escala,

sin embargo, uno de los principales obstculos no son los aspectos tcnicos, sino la percepcin

pblica de la cercana con los microbios y su posible incorporacin en los materiales mismos que

conforman las viviendas.

La sensibilizacin de la sociedad ante el cambio tecnolgico y las nuevas opciones para la

regeneracin urbana se vuelve entonces uno de los principales retos hacia la incorporacin de

procesos verdes en la construccin de nuestras ciudades. El principio de esta labor no puede

provenir de otro punto que de la sociedad cientfica culturalmente responsable; este espacio ser

un paso adelante en ese proceso de transformacin y evolucin de nuestras grises ciudades de

cemento.

Seleccionar la bacteria.

Los dos agentes autocurativos (las esporas bacterianas y los nutrientes basados en lactato clcico)

se introducen en el hormign en cpsulas de arcilla separadas de2 a4 mm de ancho, lo que

asegura que los agentes no se activen durante el proceso de mezclado del hormign. Slo cuando

las fisuras abren las cpsulas de arcilla y la entrada de agua pone al hormign encontacto con la

bacteria, es entonces que se produce su activacin. En el laboratorio el proceso se da en una

semana, en el exterior para el caso de bajas temperaturas, el proceso puede tomar varias

semanas. El punto de partida de la investigacin estaba en encontrar la bacteria capaz de

sobrevivir en un medio alcalino extremo, la mezcla agua-cemento tiene un ph de 13 que como

poco se puede denominar un ambiente hostil para la vida, ya que la mayor parte de organismos

mueren con un ph de 10; por eso la bsqueda se ha realizado en entornos alcalinos como los

lagos alcalinos rusos, los desiertos de Espaa con suelos ricos en carbonatos y los lagos de soda

en Egipto para que luego puedan sobrevivir en un entorno tan extremo.

As se lleg a estas bacterias endolticas recogidas en los sedimentos de los lagos, la bacteria

elegida fue la Genus Bacillus que se encontr en estos ambientes de elevada alcalinidad.

Desventajas.

Estas tcnicas que estn llamadas a transformar la construccin en las prximas dcadas, tienen

algunas desventajas a priori, y es que el agente de autocuracin se implementa en la mezcla del

concreto en cpsulas de arcilla con un volumen aproximado del 20%, al ser la arcilla un elemento

ms dbil que el agregado de grava del concreto, esto debilita la resistencia a compresin del

concreto en un orden del 25%; este problema no ser tal en muchas estructuras de relativas

dimensiones, sin embargo en usos especializados del concreto donde la resistencia a compresin

cobra una especial importancia como los edificios de gran altura, esta tcnica preventiva sera

inviable.

Especmenes de ensayos de concreto con diferentes cantidades de bacterias incluidas en su

mezcla Un segundo agente autocurativo que ser ms barato y que permitir un mejor desarrollo

de la resistencia a compresin del concreto, est siendo desarrollado en colaboracin con Erik

Schlangen, Virginia Wiktor y Arjan Thijssen en DELFT en este momento. Dado que el mayor coste

proviene del lactato clcico que es muy caro y del proceso de elaboracin e integracin de las

cpsulas de bacterias y nutrientes; una alternativa sera desarrollar un nutriente a base de azcar

que podra potencialmente bajar el costo a unos 85 o 90 Euros por metro cbico; pero un nutriente

a base de azcar no permanecera intacto al expandirse las cpsulas de arcilla como lo hace el

lactado clcico; buena parte de ese azcar podra disolverse y esto podra provocar un retraso en

el fraguado del concreto a tener en cuenta.

El nuevo agente autocurativo a ser desarrollado deber inmovilizar el nutriente a base de azcar

durante el proceso de amasado del concreto. Por esto el equipo investigador est desarrollando

una alternativa con una nueva forma y cubierta en la que la bacteria y los nutrientes puedan

preservarse de forma totalmente diferente.

El nuevo agente slo implicara entre un 3% y 5% del volumen de la mezcla teniendo entonces

muy poca influencia en su resistencia. Para conseguir esto evidentemente se requiere de mucho

trabajo en laboratorio, pero lo importante es que las soluciones se encuentran planteadas ante los

inconvenientes surgidos de esta primera aproximacin hacia un concreto que autogestione sus

problemas de fisuracin.

Una bacteria viva puede reforzar los edificios contra los terremotos.

Inyectndola en suelos arenosos, los convierten en piedra arenisca consolidando la cimentacin

Ingenieros estadounidenses han ideado un mtodo de compactacin de los suelos que impide que

se licuen como consecuencia de los terremotos, provocando as la cada de los edificios

cimentados en ellos. El mtodo consiste en inyectar una bacteria que genera calcita en suelos

arenosos. La calcita rellena los huecos entre los granos sueltos de la arena, convirtiendo as este

tipo de suelos inestables en rocas. Hasta ahora, se han realizado pruebas slo a escala de

laboratorio, donde se ha conseguido convertir un montn de arena en piedra arenisca. En un futuro

prximo, las pruebas se harn a mayor escala utilizando adems un simulador de terremotos. Una

bacteria que se encuentra de manera natural en los suelos podra ser usada para hacer ms

estables los edificios, con el fin de que estn mejor preparados para resistir los terremotos. Estos

microbios pueden llegar ha convertir suelos arenosos y sueltos enautnticas rocas, informa

la Universidad de Davis (Estados Unidos) en un comunicado.

Un equipo de ingenieros de dicha universidad han resuelto con una bacteria llamada Bacillus

pasteurii un grave problema que resulta de los movimientos violentos de la tierra: cuando se da un

terremoto fuerte, los suelos arenosos y profundos pueden volverse lquidos, con consecuencias

desastrosas para los edificios cimentados en ellos.

Hasta ahora, este problema ha intentado solucionarse inyectando productos qumicos en el suelo,

con los que pueden reunirse los granos sueltos de tierra, hacindolos ms compactos. Sin

embargo, los elementos qumicos utilizados como pegamento tienen efectos txicos para el suelo y

las aguas subterrneas.

Pruebas de laboratorio.

Los ingenieros Jason Dejong, de la UC Davis, Michael Fritzges, del Langan Engineering de

Filadelfia, yKlaus Nusslein, de la Universidad de Massachussets, Amherst, han probado ya con

xito el sistema bacteriano de compactacin de los suelos a escala de laboratorio.

El Bacillus pasteurii, una bacteria aerobia infiltrada en depsitos naturales de los suelos,

origina calcita, una forma cristalina y estable del carbonato clcico, y la deposita alrededor de los

granos de arena sueltos, pegndolos as unos a otros. De esta forma, DeJong y sus colegas han

descubierto que la bacteria puede convertir la arena suelta y licuable en slido.

DeJong ha explicado al respecto que, cuando ocurre un terremoto, los suelos arenosos pueden

ablandarse mucho, con consecuencias desastrosas para los edificios que estn sobre ellos. Por

eso los ingenieros civiles suelen inyectar compuestos qumicos en el suelo para compactarlos, pero

estos compuestos de tipo epoxy pueden tener efectos txicos.

DeJong aade en el comunicado de la UC Davis que los ingenieros han logrado con este sistema

transformar un montn de arena en piedra arenisca. Tcnicas similares se haban utilizado a

pequea escala anteriormente, por ejemplo para reparar roturas en estatuas, pero nunca en la

compactacin de suelos.

Varias ventajas.

En un artculo aparecido en la revista The Journal of Geotechnical and Geoenvironmental

Engineering, estos ingenieros explican cmo se induce el proceso: se introducen los microbios en

las muestras de arena dentro de un medio de crecimiento lquido modificado con urea y una fuente

de calcio disuelto. Las pruebas de los resultados se hicieron posteriormente, utilizando elementos

dobladores. El mtodo tiene diversas ventajas: no contamina los suelos, puede aplicarse despus

de que los edificios ya hayan sido construidos o en edificios ya existentes, y no modifica la

estructura del suelo. Simplemente, los espacios vacos entre los granos son rellenados por la

calcita que genera la bacteria. En un tiempo, estos ingenieros comenzarn a realizar pruebas a

mayor escala para testar esta nueva tecnologa que imita a la naturaleza, con el simulador de

terremotos del Center for Geotechnical Modelingde la UC Davis.

Proponen el uso de bacterias para que repararen las grietas que aparecenen el hormign utilizado

para la construccin. En nuestra soberbia creemos que las construcciones modernas pervivirn por

siempre. La verdad es que si no fuera por nuestros constantes cuidados durara ms bien poco y ni

aun as durarn de todos modos mucho tiempo. Recientemente se intent explorar la idea de qu

ocurrira si el ser humano se desvaneciera sbitamente para siempre de la Tierra.

Sorprendentemente, la Naturaleza recuperara su lugar en el mundo, las carreteras estaran

inservibles en unos pocos aos, las presas reventaran, los edificios se caeran Al cabo de unos

pocos siglos no quedaran prcticamente casi huellas del ser humano. Slo las pirmides de Egipto

permaneceran como testigos del paso del hombre sobre este planeta.

Las pirmides permanecern durante mucho ms tiempo que nuestros rascacielos porque estn

hechas de piedra y estn ubicadas en un lugar muy seco y clido. Nuestros modernos edificios

estn hechos de hormign y el hormign sufre fuertemente el ataque corrosivo de la humedad, es

decir, del agua.

Adems, mucho de nuestro hormign es hormign armado y contiene fuertes barras de acero en

su interior. Pero el acero tambin sufre el ataque del agua, se oxida y aumenta su volumen,

crendose tensiones catastrficas. Si adems el clima es fro, de vez en cuando el agua filtrada en

el interior del hormign se congela, aumenta de volumen y quiebra an ms el material.

El cemento utilizado en el hormign (mezcla de cemento con ridos y piedras) es un material

bastante bueno. Lacpula del panten de Roma (hecha de mortero), de casi 2000 aos de

antigedad, as lo demuestra. El cemento se transforma poco a poco en dura caliza al reaccionar

con el dixido de carbono atmosfrico. Pero la debilidad del cemento o del hormign es la

formacin de grietas por donde puede penetrar el agua.

Desde hace aos se viene investigando con mtodos que permitan sellar las grietas que aparecen

en el hormign. Un mtodo que se ha ensayado en el pasado consiste en un hormign

autorreparable que contiene fibras rellenas de un fluido. Ante una grieta la fibra se parte y libera

una resina que rellena la grieta. Pero quizs nos debamos fijar en la Naturaleza, en casos como los

huesos de los animales o el coral, estructuras ambas creadas con diversas formas de carbonato

clcico, al igual que el cemento. La Gran Barrera de Coral, por ejemplo, es una estructura creada

por organismos vivos que es tan grande que es visible desde el espacio. Ninguno de nuestros

edificios lo es.

El hueso es otro ejemplo de lo que puede hacer la vida a la hora de crear estructuras, las clulas

osteblsticas del hueso son capaces de reparar grietas o incluso fracturas que puedan aparecer en

el hueso. La idea que ha tenido Henk Jonkers, un investigador de la Universidad Tecnolgica de

Delf (Holanda), es hacer que unas bacterias realicen el mismo papel de las antes mencionadas

clulas del hueso y rellenen las grietas y agujeros que aparezcan en el hormign. Estas bacterias

seran activadas precisamente por la presencia de agua y funcionaran gracias aun "alimento"

compuesto principalmente por lactato clcico, que sera aadido tambin al hormign. Las

bacterias estaran ms o menos en estado de letargo hasta que en una grieta hiciera presente el

agua. Entonces, las bacterias se activaran y empezaran a metabolizar el lactato y a producir

calcita en presencia de oxgeno. La calcita cumplira el papel de cemento, rellenado o sellando la

grieta.

Pero encontrar bacterias que cumplan esta misin no es sencillo, el hormign tiene un pH tpico de

10, una situacin que no suele ser del agrado de todos los microrganismos. Afortunadamente

puede haber bacterias extremfilas que vivan en ambientes alcalinos y que puedan cumplir la

misin. Por esta razn Jonkers y sus colaboradores han viajado a lagos alcalinos de Rusia y

Egipto, donde el pH del agua es alto de manera natural, encontrando cepas de bacilos adecuadas

que prosperan en ese ambiente.

Los bueno de estas variedades de bacterias es que pueden adoptar el estado de espora y

permanecer "dormidas" durante 50 aos sin necesidad de agua o comida. Son como "semillas"

esperando a ser plantadas, justo lo que buscan para la idea de reparacin del hormign. Para que

el hormign convencional no se resienta con el aadido de bacterias y lactato, Jonkers primero

encapsula las esporas en esferitas cermicas de escasos milmetros y luego aade estas esferitas

a la mezcla habitual del hormign.

Esperan que cuando las grietas del hormign se formen rompan estas esferitas y liberen las

bacterias reparadoras, el agua activaralas esporas y los microrganismos empezaran a segregar

calcita. Todava no parece que se haya puesto a prueba la idea, y de momento se desconoce

cmo sera la produccin de calcita en el interior del hormign. Un factor limitante podra ser el

oxgeno necesario para metabolizar el lactato, gas cuya concentracin en el interior del hormign

sera muy baja. Pero las bacterias no necesitan rellenar completamente la grieta, basta con que la

sellen y no entre ms agua en el interior, que es el que degrada el hormign.

Como las bacterias viven slo a un pH alto, tampoco representaran un problema medioambiental o

una amenaza para los humanos. Una vez fuera del hormign simplemente mueren. Este equipo de

investigadores se centra ahora en la rebaja de costes de todo el proceso para que el hormign

biolgico autorreparable sea competitivo en el mercado. La idea es tan bonita que estara muy bien

que saliera adelante. Si funcionara nuestros puentes y edificios estaran literalmente vivos y se

habra iniciado el campo de la ingeniera biolgica.