El refrescante té kombucha que está de moda estos días entre ciertos grupos demográficos globales podría ser también la clave de unas membranas vivas asequibles y medioambientalmente sostenibles para la filtración de agua, según un reciente artículo publicado en la revista de la Sociedad Química Americana ACS ES&T Water. Los experimentos realizados por investigadores de la Universidad Tecnológica de Montana (MTU) y la Universidad Estatal de Arizona (ASU) demostraron que las membranas cultivadas a partir de cultivos de kombucha eran mejores para prevenir la formación de biopelículas -un reto importante en la filtración de agua- que las actuales membranas comerciales.
Para hacer kombucha se necesitan tres ingredientes básicos. Es suficiente con combinar té y azúcar con un cultivo de kombucha conocido como SCOBY (cultivo simbiótico de bacterias y levaduras). El cultivo también se conoce como “madre”, hongo del té, hongo del té u hongo de Manchuria. (Se cree que el té de kombucha se originó en Manchuria, China, o posiblemente en Rusia).
Lo llames como lo llames, es básicamente parecido a una levadura madre. Una SCOBY es un conjunto firme y gelatinoso de fibra de celulosa (biopelícula), cortesía de las bacterias activas del cultivo que crean el caldo de cultivo perfecto para la levadura y las bacterias. Disuelva el azúcar en agua hirviendo no clorada, luego deje reposar algunas hojas de té de su elección en el agua caliente con azúcar antes de desecharlas.
Una vez que el té se enfríe, añada la SCOBY y viértalo todo en un vaso o frasco esterilizado. A continuación, cubra el vaso de precipitados o el tarro con una toalla de papel o una gasa para evitar los insectos, déjelo reposar durante dos o tres semanas y ¡voilá! Ya tienes tu propia kombucha casera. Una nueva “hija” SCOBY estará flotando en la parte superior del líquido (técnicamente conocida en esta forma como una película).
Más allá de su popularidad como bebida, la kombucha es prometedora como biomaterial útil. Por ejemplo, científicos del MIT y del Imperial College de Londres crearon el año pasado nuevos tipos de materiales vivos resistentes a partir de las SCOBY que podrían utilizarse algún día como biosensores. Estos materiales podrían ayudar a purificar el agua o a detectar daños en los materiales de embalaje “inteligentes”. Los científicos no pudieron utilizar las levaduras silvestres que se suelen emplear en la kombucha porque son difíciles de modificar genéticamente. En su lugar, los investigadores utilizaron levadura cultivada en laboratorio, concretamente una cepa llamada Saccharomyces cerevisiae, o levadura de cerveza. Combinaron la levadura de cerveza con una bacteria llamada Komagataeibacter rhaeticus (que puede crear mucha celulosa) para crear su SCOBY “madre”.
Este equipo logró diseñar las células de la levadura para que produjeran enzimas que brillan en la oscuridad y que pueden detectar los contaminantes y descomponerlos tras su detección. Uno de sus prototipos detecta el contaminante estradiol, mientras que otro puede detectar la luciferasa, una proteína bioluminiscente. Se pueden intercambiar otras cepas para conseguir diferentes propiedades funcionales.
Y ahora tenemos la posibilidad de filtros de agua basados en SCOBY. Según los autores de este último trabajo, el agua potable contaminada se ha relacionado con 2.000 muertes de niños al día en todo el mundo. Los filtros comerciales basados en polímeros son compactos y versátiles, y pueden filtrar muchos contaminantes peligrosos, como bacterias, parásitos e incluso algunos virus. Sin embargo, los poros de estos filtros acaban obstruyéndose, disminuyendo la velocidad de filtración y el flujo de agua, gracias a la acumulación de arcillas, aceites, minerales y biopelículas bacterianas. Estas últimas son especialmente persistentes y difíciles de eliminar una vez que se forman. Los científicos están desarrollando materiales, métodos y tratamientos químicos para combatir la adhesión de las biopelículas a los filtros. Pero quizá una estrategia más prometedora sería centrarse en el desarrollo de materiales que inhiban el crecimiento bacteriano. Ahí es donde entran las SCOBYs de kombucha.
La coautora Katherine Zodrow, ingeniera medioambiental de la MTU, dirigió un estudio anterior de 2020 que demostraba la viabilidad de fabricar membranas de filtración vivas sostenibles (LFM) a partir de una red de celulosa bacteriana y los microorganismos nativos de un cultivo SCOBY de kombucha. Zodrow y sus nuevos colaboradores hicieron sus membranas para esta última ronda de experimentos de la misma manera: colocando un SCOBY en una solución de crecimiento de azúcar, té negro y vinagre blanco destilado disuelto en agua desionizada.
A continuación, los investigadores colocaron la mezcla en una sala con temperatura controlada durante 10-12 días hasta que se formó una membrana gruesa en la superficie de la mezcla. Las membranas crecidas se almacenaron en agua desionizada y se utilizaron en los experimentos en ocho días. Los 20 litros de muestras de agua bruta para los experimentos se tomaron de las tres plantas de tratamiento de agua potable de Butte, Montana: El embalse de Basin Creek, el embalse de Moulton y el río Big Hole. Las muestras de agua fueron pretratadas de acuerdo con las prácticas estándar de cada planta.
Los investigadores descubrieron que tanto los LFM como los filtros basados en polímeros se obstruían con el tiempo, lo que hacía que fluyeran y filtraran más lentamente. Sin embargo, los LFM utilizados en los experimentos mostraron un rendimiento entre el 19 y el 40 por ciento mejor que sus homólogos comerciales en ese aspecto. Los LFM basados en SCOBY también eran más resistentes a la suciedad. Aunque se formaron biopelículas, se encontraron menos microorganismos en esas películas.
Zodrow et al. secuenciaron el ADN de todas las bacterias y hongos presentes en la membrana basada en SCOBY y descubrieron que el 97% de las bacterias presentes pertenecían al género Acetobacter. Esto no es sorprendente, ya que también es la bacteria dominante en la kombucha, pero puede explicar por qué los LFM se comportaron tan bien con respecto a las biopelículas. Como su nombre indica, una característica que define a este género es la capacidad de oxidar fuentes de carbono orgánico como la sacarosa, la glucosa y el etanol en ácido acético, conocido por sus propiedades antimicrobianas. También se ha demostrado que las acetobacterias reducen o incluso eliminan las biopelículas, de acuerdo con los resultados de los experimentos de Zodrow et al.
DOI: ACS ES&T Water, 2022. 10.1021/acsestwater.1c00169.
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Alberto Berrios
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