La biotecnología al rescate del medio ambiente en México

Tema:

En el presente artículo se muestra como la biotecnología es una herramienta eficaz y sostenible para enfrentar los problemas ambientales de México. Mediante el uso de organismos microscópicos, plantas y procesos biotecnológicos, se desarrollan soluciones innovadoras, para reducir la contaminación de nuestros recursos naturales.

Introducción

La biotecnología es una rama de la ciencia que usa organismos microscópicos como bacterias, hongos e incluso plantas, para crear productos o procesos diseñados para resolver situaciones específicas de la sociedad. En nuestra vida diaria hacemos uso de estos productos, ya sea como alimentos, medicamentos, vacunas, entre otros, los cuales son obtenidos gracias a la biotecnología.

Un ejemplo clásico de un proceso biotecnológico, es la fermentación; la cual se refiere a una reacción química natural, donde diminutos organismos como las levaduras o ciertas bacterias, transforman los azúcares presentes en frutos, cereales u otros alimentos, y generan sustancias como el alcohol. Todo este proceso ocurre en ausencia de oxígeno (Nkhata et al., 2018). Entonces, el alcohol producido puede servir para generar bebidas como el vino o la cerveza, y también para producir biocombustibles, como alternativas a los combustibles tradicionales.

¿Sabías que actualmente México enfrenta serios problemas ambientales?

A continuación, vamos a presentar una visión general sobre las situaciones ambientales más preocupantes y como el uso de la biotecnología, contribuye a crear soluciones innovadoras para reparar o reducir el daño ocasionado por la contaminación, y prevenir futuros daños ambientales.

Contaminación del aire.

La atmósfera es una capa invisible que envuelve a nuestro planeta. Sin ella, la vida no sería posible. Actúa como un escudo protector contra los rayos solares, ayuda a mantener una temperatura y clima ideal para los seres vivos, y funciona como un contenedor de gases que son indispensables para respirar, como el oxígeno y el nitrógeno (Semarnat, 2016).

El problema es que todos los días se generan y liberan una gran cantidad de sustancias que son dañinas para la atmósfera e incluso para los seres vivos (Figura 1). Un ejemplo es el humo negro que sale de los autobuses viejos, ¿has intentado respirarlo? ¿qué sientes? Este exceso de emisiones ha provocado que la atmósfera ya no sea tan eficiente en sus funciones; ¿Has notado que las temperaturas son más extremas que antes?

Figura 1. Contaminación ambiental en tres áreas.

Frente a este deterioro de la calidad del aire, resulta evidente que es necesario reducir las emisiones contaminantes y buscar alternativas que permitan satisfacer las necesidades de transporte y energía sin seguir dañando el ambiente (Conagua, 2022; Semarnat, 2016). Para lograrlo, es fundamental recurrir a soluciones que aprovechen procesos naturales y sean más responsables con el entorno.

Ante este desafío, la biotecnología ha impulsado el desarrollo de biocombustibles como el bioetanol y el biodiesel. El bioetanol se obtiene por fermentación de azúcares presentes en cultivos como caña de azúcar o maíz, y se usa como aditivo o sustituto de la gasolina en vehículos, reduciendo emisiones de gases contaminantes (Anderson, 2015; Finco & Doppler, 2010). Por otro lado,  el biodiesel, se elabora a partir de aceites vegetales y grasas animales, y puede usarse en motores diésel en mezclas con diésel convencional o puros, disminuyendo también las emisiones nocivas (Finco & Doppler, 2010; Kumar et al., 2025). En comparación con los combustibles fósiles, estos productos representan alternativas más amigables con el medio ambiente (Figura 2).

Figura 2. La biotecnología al rescate del medio ambiente.

En México se han desarrollado proyectos enfocados en el uso de biorreactores biológicos para capturar y aprovechar emisiones contaminantes, es decir, sustancias dañinas como gases y partículas que se liberan al ambiente principalmente por actividades industriales y la quema de combustibles. Entre estas sustancias se encuentran el dióxido de carbono (CO₂), los compuestos orgánicos volátiles (COV) y otros gases de efecto invernadero (GEI).

Pero, ¿qué es un biorreactor?  Se trata de un equipo utilizado en biotecnología que funciona como un ambiente controlado donde el crecimiento de microorganismos, células o plantas, crecen y realizar procesos biológicos de interés, como la producción de compuestos útiles o la eliminación de contaminantes. En estos sistemas se regulan condiciones como la temperatura, el oxígeno, la agitación y el pH, lo que favorece la eficiencia de los procesos biológicos (Zhong, 2011). De esta manera, los biorreactores utilizan microalgas, bacterias y hongos, capaces de transformar los contaminantes en productos útiles, entre ellos biocombustibles, biomasa y compuestos bioactivos.

Actualmente, estas herramientas biotecnológicas ya se utilizan en proyectos enfocados en disminuir la contaminación ambiental. Por ejemplo, en México, investigadores desarrollaron un sistema basado en fotobiorreactores tipo airlift y la microalga Scenedesmus dimorphus para reducir emisiones contaminantes generadas por calderas industriales. Las microalgas aprovecharon su capacidad natural para capturar dióxido de carbono (CO₂) y otros gases contaminantes, logrando remover más del 64 % del CO₂ emitido. Además, la biomasa obtenida puede emplearse para producir biocombustibles y otros productos de valor agregado, demostrando el potencial de la biotecnología como una alternativa sustentable para disminuir la contaminación atmosférica (Arroyo et al., 2019).

Degradación de suelos

¿Sabías que el suelo es un recurso natural vivo? No solo funciona como una superficie para caminar; de hecho, en él habitan millones de organismos microscópicos, que promueven el crecimiento de los cultivos. El suelo actúa como un filtro natural del agua de lluvia o riego, además de transformar la materia orgánica en descomposición, en nutrientes que ayudan al crecimiento de plantas y a mantener la fertilidad del suelo.

En este contexto, los microorganismos del suelo tienen un papel importante en los procesos claves del ecosistema. La función principal de estos procesos es que afectan el ciclo, disponibilidad de los nutrientes, la agregación del suelo, la descomposición de la materia orgánica y el rendimiento en los cultivos. Entre los principales procesos mediados por los microorganismos se encuentran la mineralización, inmovilización, fijación de nitrógeno, nitrificación, desnitrificación y las asociación micorrícicas (Ayiti & Babalola, 2022; Heděnec et al., 2023; Idowu, 2023). Estos mecanismos contribuyen al equilibrio del ciclo de nutrientes y al mantenimiento de la fertilidad del suelo (Tabla 1).

Tabla 1. Principales procesos biológicos del suelo y su importancia

Quizás hayas observado terrenos secos, agrietados o con poca vegetación; estas son algunas señales visibles de un suelo degradado, y cuando ocurre, significa que perdió la capacidad de retener agua, nutrientes y ya no es fértil (Figura 1). La degradación es consecuencia del aumento de la población y actividades como la deforestación, contaminación, actividades agrícolas e industriales inadecuadas. ¿Conoces algún suelo con estas características?

Ante la pérdida de funciones tan importantes, resulta necesario buscar alternativas que permitan conservar y recuperar la calidad del suelo sin seguir afectando el equilibrio natural (Pete Smith, 2024; Semarnat, 2021). Para ello, es fundamental aprovechar los procesos biológicos que ocurren de manera natural en el propio suelo y que pueden ser fortalecidos mediante la ciencia (Figura 2).

Con este propósito, se han desarrollado productos biotecnológicos como los biofertilizantes y biopesticidas, elaborados a partir de bacterias y hongos benéficos. Estos productos ayudan a mejorar la fertilidad del suelo, disminuir el uso de químicos sintéticos y favorecer una agricultura más sostenible (Miguel A. Altieri, 2019; Pete Smith, 2024).

De manera similar, la biotecnología también ha permitido desarrollar estrategias para recuperar ambientes contaminados. Una de ellas es la biorremediación, que utiliza organismos vivos, como bacterias, hongos y plantas, para reducir o eliminar contaminantes presentes en el suelo, el agua y el aire. Esta herramienta biotecnológica aprovecha la capacidad natural de algunos organismos para degradar, transformar o absorber sustancias tóxicas y convertirlas en compuestos menos dañinos para el ambiente. Gracias a estos procesos biológicos, es posible contribuir a la recuperación de ecosistemas afectados por la contaminación de una forma más sostenible y amigable con el medio ambiente (Azubuike et al., 2016; Biswas et al., 2015; Martínez-Espinosa, 2024).

Durante este proceso, algunos contaminantes pueden degradarse completamente hasta convertirse en sustancias más simples e inofensivas. En otros casos, pueden transformarse en compuestos diferentes mediante procesos biológicos. Sin embargo, existen sustancias llamadas recalcitrantes, que son resistentes a la degradación y pueden permanecer en el ambiente durante largos periodos de tiempo (Berhanu et al., 2023; Giovanella et al., 2020; Kulkarni & Chaudhari, 2007). Otro ejemplo de la aplicación de estas estrategias se observó en Tabasco, México, donde investigadores lograron aislar hongos capaces de crecer en suelos contaminados con petróleo. Entre ellos destacaron Exophiala sp. y Rhodotorula sp., microorganismos que demostraron la capacidad de degradar sustancias tóxicas presentes en el petróleo, lo que resalta su potencial uso en la recuperación ambiental mediante a través de la biorremediación (Ide-Pérez et al., 2020).

Estos hallazgos muestran cómo algunos microorganismos pueden convertirse en aliados naturales para limpiar ambientes contaminados y cómo la biotecnología puede contribuir a la recuperación de suelos de una manera más sostenible y amigable con el medio ambiente.

Contaminación del agua

Naturalmente, el agua tiene su propio ciclo vital, el cual es impulsado por la energía solar, y es muy importante para los ecosistemas y los seres vivos que habitan ahí. ¿Te has preguntado el impacto que tiene sobre ríos, lagos y acuíferos, el crecimiento acelerado de las ciudades, el consumo desmedido de agua de las personas, industria y actividades agrícolas? El problema no solo es la mayor demanda del agua, sino también el aumento de aguas residuales que se vierten en los cuerpos de aguas superficiales, provocando su contaminación y la afectación de ecosistemas naturales y su biodiversidad (Figura 1).

Ante este escenario, se vuelve indispensable implementar acciones que permitan reducir la contaminación del agua y asegurar su disponibilidad para las generaciones presentes y futuras (Conagua, 2022; Oms, 2021). Para lograrlo, es necesario recurrir a alternativas que aprovechen procesos naturales y contribuyan a la recuperación de los cuerpos de agua sin causar daños adicionales al ambiente. En este sentido, la biotecnología ha permitido desarrollar sistemas capaces de limpiar el agua de contaminantes antes de devolverla al ambiente. Un ejemplo son las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR), instalaciones donde se aplican diferentes procesos físicos, químicos y biológicos para eliminar contaminantes presentes en el agua usada. En estas plantas, microorganismos como bacterias y microalgas desempeñan un papel fundamental, ya que ayudan a descomponer la materia orgánica y otras sustancias contaminantes (Oms, 2021; Semarnat, 2016). Gracias a ello, es posible mejorar la calidad del agua y contribuir a la protección de los ecosistemas acuáticos (Figura 2).

De manera similar, algunos estudios han explorado el uso de residuos agrícolas como herramientas para descontaminar cuerpos de agua. Por ejemplo, científicos de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM) estudiaron el uso de materiales como la paja de maíz y otras fibras vegetales como soporte para bacterias y algas capaces de degradar pesticidas presentes en ambientes acuáticos. Los resultados mostraron que estos materiales pueden favorecer la eliminación de contaminantes tanto en estudios de laboratorio como en pruebas piloto (Arias-Castro et al., 2025). Estos resultados muestran cómo los residuos agrícolas pueden aprovecharse en estrategias sustentables de biorremediación, contribuyendo a la descontaminación del agua y al cuidado del medio ambiente. Sumado a ello, en México la contaminación por metales pesados representa un problema ambiental asociado principalmente a actividades mineras, industriales y agrícolas. Elementos como plomo, arsénico, cadmio y mercurio pueden acumularse en suelos y cuerpos de agua, afectando la fertilidad del suelo, la calidad del agua y la salud de los ecosistemas y de la población (Figura 3).

Figura 3. Remediación biotecnológica de suelo y su importancia.

Ante esta problemática, en México se han desarrollado diversas estrategias biotecnológicas para reducir el impacto de estos contaminantes, entre las que destaca la fitorremediación, una técnica que utiliza plantas para absorber, acumular o estabilizar contaminantes presentes en el suelo y el agua. Asimismo, se ha estudiado el uso de bacterias y hongos que favorecen la tolerancia y remoción de metales pesados. Investigadores mexicanos han identificado microorganismos de géneros como Pseudomonas, Rhizobium y Glomus con potencial para contribuir a los procesos de recuperación ambiental (Covarrubias & Peña Cabriales, 2017).

La verdad es que el panorama ambiental en México (y en el mundo) es preocupante y no puede ignorarse. La contaminación del aire, la degradación de los suelos y la contaminación del agua son problemas que se han acumulado con el paso del tiempo y que afectan directamente la calidad de vida de las personas y el equilibrio de los ecosistemas.

Gran parte de esta problemática está relacionada con las actividades humanas y el uso excesivo de los recursos naturales. Ante estos desafíos, queda claro que es el momento de actuar y de buscar soluciones que permitan reducir los daños ya ocasionados y prevenir problemas futuros.

La biotecnología se presenta como una herramienta clave, ya que aprovecha el potencial de la naturaleza para desarrollar productos y procesos capaces de restaurar ecosistemas, mejorar la calidad del aire, del agua y del suelo, y promover un desarrollo más sostenible. Al integrar la ciencia con el respeto por el medio ambiente, se abre el camino hacia un futuro más saludable y responsable para las generaciones presentes y futuras.Referencias

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