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Biotecnología Microbiana Ambiental

La Biotecnología Ambiental se ocupa de comunidades microbianas que mejoran la calidad ambiental, proveyendo servicios que son esenciales para la sociedad.

La materia hace foco en la forma en que los conocimientos en biodiversidad, biología molecular y bioinformática están siendo aplicados actualmente, y en forma emergente, para la remediación ambiental, la preservación de los recursos naturales y la generación de formas alternativas de energía. Los contenidos de la materia hacen hincapié en las características que la diferencian con otras aplicaciones de la biotecnología industrial microbiana, tales como los objetivos de proceso, la naturaleza de la biomasa, el tipo de sustratos, las categorías de procesos y los modelos de simulación. Por depender de la actividad conjunta de microorganismos dentro de una comunidad, y no de organismos específicos, la ecología microbiana es uno de los soportes científicos de la biotecnología ambiental. 

El contenido de la materia abarca también un área aún incipiente a nivel mundial, que abre un campo de investigación y desarrollo, combinando los elementos tradicionales de las tecnologías orientadas a la maximización de producto, con las tecnologías dirigidas a la depuración de corrientes contaminadas. Debido a la preocupación creciente por la sustentabilidad de los recursos naturales, existe una tendencia creciente a promover un cambio de paradigma, por el cual residuos industriales (principalmente agroindustriales) o domésticos, pasan de ser considerados desechos para convertirse en fuentes de materia prima para la recuperación de nutrientes específicos (nitrógeno, fósforo), para la producción de compuestos específicos con alto valor agregado (bioplásticos) o para la generación de fuentes de energía alternativa (metano, biohidrógeno). La aplicación efectiva de estos ambiciosos objetivos no es empírica, sino que por el contrario está basada en el conocimiento profundo de los procesos metabólicos, ecológicos y tecnológicos, lo cual requiere una aproximación interdisciplinaria. Por ello uno de los objetivos principales de la materia es ilustrar las formas en que la integración de estos conocimientos puede ser aplicada para lograr un profundo impacto en la sociedad a través de la preservación y cuidado del ambiente. 

Biotecnología Microbiana Ambiental es una materia de grado y postgrado bidepartamental, perteneciente al Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular (DFBMC, FCEN, UBA) y al Departamento de Química Biológica (QB, FCEN, UBA) Carácter: Electiva de grado. Curso de postgrado (5 puntos para doctorado). Es requisito para cursar tener las correlativas Microbiología e Inmunología o Microbiología General e Industrial

NO hay restricciones en el cupo para alumnos de grado.

 

La materia Biotecnología Microbiana Ambiental se cursa en el Primer Cuatrimestre y consta de 128 horas totales, divididas en:

 

Clases teóricas, 80 horas

Seminarios Teóricos-prácticos de asistencia obligatoria 12 horas

Trabajos Prácticos de carácter obligatorio con carga horaria total de 36 hs.

Horarios: Lunes y Miércoles, de 17 a 21:30 hs.

Los criterios de evaluación para esta asignatura son:

Para aprobar la materia, los alumnos deberán:

1.- Cumplir con un 80% de asistencia a los TP y Seminarios.

2.- Rendir 2 (dos) parciales teórico-prácticos que se aprobarán con 6 (seis) puntos, con posibilidad de promoción (con un mínimo de 8 puntos)

3.- Evaluación final

 

Profesores: Dr Leonardo Erijman (FBMC); Dra. Nancy I. López (QB); Dra. Sandra M. Ruzal

 

(QB)

 

Jefes de TP: Dra Eva L. Figuerola (FBMC); Jimena Ruiz (QB)

Consultas a Dr. Leonardo Erijman (erijman@dna.uba.ar, erijman@gmail.com)


Contenidos del Programa teórico


1. Conceptos generales de la biotecnología ambiental: objetivos, bases científicas y tecnológicas. Metabolismo microbiano: catabolismo. Ciclos Biogeoquímicos de los elementos en la naturaleza: carbono, nitrógeno, fósforo, azufre. El concepto de loop microbiano.

2. Ecología microbiana. Diversidad y estabilidad de ecosistemas microbianos. Aplicación de técnicas moleculares pre-genómicas y metagenómicas para el estudio de la diversidad microbiana. Aplicación de métodos moleculares para la evaluación y monitoreo de la biorremediación.

3. Tratamiento de efluentes. El problema de la demanda de oxígeno. Tratamiento en lagunas facultativas. Tratamientos aeróbicos de efluentes. Sistemas suspendidos: barros activados. Sistemas en biofilms: lechos percoladores. Sistemas híbridos: reactores de lecho de biofilm móvil (MBBR). Reactores biológicos de membranas (MBR). Eliminación de nitrógeno en efluentes. Nitrificación-desnitrificación. Genómica de Nitrospira. Oxidación anaeróbica de amonio. Proceso anammox: desarrollo y escalado. Genómica de bacterias anammox. Eliminación biológica de fósforo. Proceso EBPR. Bacterias acumuladores de fosfato (PAO): Genómica y proteómica de Accumulibacter phosphatis. Competencia por bacterias acumuladoras de glucógeno (GAO). Sistemas anaeróbicos para el tratamiento de efluentes. Proceso UASB. Sintropismo entre bacterias fermentativas y arqueas metanogénicas. Nuevas tendencias en el tratamiento de efluentes. Barro granular aeróbico. Procesos de membrana. Reducción en el consumo de energía. Reuso de efluente tratado.

4. Valoración de residuos: biotecnología de cultivos mixtos. Producción de bioplásticos. Conversión microbiana de sustratos orgánicos en fuentes de energía. Procesos de fermentación oscura. Producción de bio-hidrógeno. Celdas de combustible microbiano. Recuperación de nutrientes. Limitaciones técnicas y económicas.

5. Tratamiento de residuos sólidos. Residuos sólidos urbanos. Rellenos sanitarios. Tratamiento mecánico-biológico. Biocoberturas: el papel de los metanotrofos en la mitigación de emisiones de metano. Digestión anaeróbica. Compostaje. 6. Biorremediación de suelos contaminados. Factores que afectan el transporte de agua y nutrientes en la subsuperficie. Procesos que afectan la disponibilidad de contaminantes en suelos. Biorremediación ex-situ: land-farming, biopilas, compostaje, biorreactores. Biorremediación de mares y costas contaminadas. Análisis en microcosmos. Escalado. Bioestimulación de sedimentos costeros: el caso del Exxon Valdez. Contaminación de profundidades marinas. Uso de dispersantes: el caso del Golfo de México. Aplicación de análisis metaproteómicos al monitoreo de comunidades microbianas autóctonas.

7. Fitorremediación, Rizorremediación.

8. Diagnóstico de contaminación ambiental. Indicadores biológicos. Detección de tóxicos. Biosensores microbianos. Células enteras y enzimas. Aplicaciones ambientales. 

 

Contenidos del Programa de Trabajos Prácticos

 

1. Composición y cuantificación de la diversidad bacteriana en ecosistemas naturales

2. Celdas de combustible microbianas.

3. Determinación del potencial de producción de biometano

4. Microbiología de barros activados

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