Inmovilización de metales en lodos geotermales

Abstract

El sistema geotermal de Copahue, en la cordillera de los Andes (Neuquén, Argentina), constituye un ambiente extremo caracterizado por altas temperaturas, acidez y presencia de metales, lo que lo convierte en un modelo natural para explorar adaptaciones microbianas y aplicaciones biotecnológicas. En esta tesis se abordó el estudio integral de este sistema a través de tres aproximaciones complementarias. En primer lugar, se realizó un análisis metagenómico Shotgun de distintos pozos anóxicos con condiciones variables de pH y temperatura, lo que permitió describir la estructura taxonómica y funcional de las comunidades microbianas. Los resultados revelaron la presencia de grupos especializados en el metabolismo del azufre y del hierro, así como un resistoma robusto frente a metales. Además, el ensamblado y binning de metagenomas permitió recuperar genomas de alta calidad (MAGs) que aportaron información detallada sobre las capacidades metabólicas de microorganismos clave. En segundo lugar, se evaluó el potencial de los lodos geotermales como materiales adsorbentes de metales pesados (Cd, Cu, Cr). La caracterización mineralógica y fisicoquímica mostró la predominancia de arcillas (caolinita, illita) con capacidad de intercambio catiónico. Los ensayos de adsorción evidenciaron la eficiencia de los lodos en la remoción de metales —con diferencias según el lodo y el tipo de metal evaluado—, lo que confirma su rol como barreras naturales en la dispersión de iones metálicos. En tercer lugar, se establecieron consorcios anaeróbicos tolerantes a Cd, Cu y Cr, los cuales se implementaron en ensayos de bioaumentación. El análisis taxonómico reveló la predominancia de fermentadores y sulfatoreductores, y demostró que la acción combinada de diferentes microrganismos generó efectos sinérgicos que mejoraron la eficiencia de biorremediación. Esto confirma la relevancia de las interacciones microbianas en los procesos de detoxificación de metales. Posteriormente, los lodos más eficientes se inocularon con los consorcios microbianos nativos, con el fin de potenciar la remoción de metales. A través de estos ensayos se comprobó que el lodo también actúa como una matriz protectora, permitiendo que las comunidades nativas mantengan su actividad de biorremediación incluso bajo un estrés metálico extremo. Por lo tanto, el potencial de remediación reside en la sinergia entre ambos componentes: la microbiota y el lodo. Estos resultados subrayan, además, la importancia de mantener la complejidad del entorno natural y advierten sobre las limitaciones de extrapolar directamente consorcios adaptados a matrices ambientales más complejas. En conjunto, este trabajo aporta nuevos conocimientos sobre la ecología microbiana de Copahue y demuestra el valor de integrar enfoques metagenómicos, geoquímicos y biotecnológicos. Asimismo, destaca el potencial de los lodos y consorcios microbianos del sistema como herramientas para el diseño de estrategias de biorremediación de metales en ambientes contaminados. La reflexión final de esta tesis es que la clave no está en encontrar un microorganismo puntual o un adsorbente perfecto, sino en aprovechar la coevolución del ecosistema en su conjunto para desarrollar tecnologías de remediación más robustas, eficientes y sostenibles.