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Optimización de la seguridad alimentaria mediante remediación de
ecosistemas hortícolas intensivos contaminados con antibióticos:
nuevos biogeofiltros (BIOGEHORTFILTER).



Equipo

Investigador Principal: Dr. Enrique Eymar Alonso 

Investigador Principal: Dr. Jaime Cuevas Rodríguez 

Otros investigadores de la UAM: Laura Delgado Moreno, Carlos García Delgado, Raúl Fernández Martín,

Ana I. Ruíz García, Felipe Yunta Mezquita, Mercedes Regadío Martín

Otros investigadores del Centro IFAPA de La Mojonera (Almería): María Luz Segura Pérez

Introducción

La amplia utilización de antibióticos, tanto en humanos como en uso veterinario, y la posterior liberación de sus residuos a los ecosistemas acuáticos y terrestres constituye un tema que genera una preocupación cada vez mayor a gobiernos, autoridades de la salud pública y población en general. Sin embargo, los datos científicos disponibles aún siguen siendo limitados, por lo que es necesario ampliar el conocimiento de cara a su eliminación para prevenir problemas como, por ejemplo, los asociados a la generación de resistencias a antibióticos por consumo de dosis subclínicas de manera repetida.

El sureste español posee uno de los sistemas de producción de alimentos más importantes de España. La escasez de recursos hídricos, sumado a un sistema de producción hortícola intensiva, hacen que el problema de estos contaminantes emergentes sea preocupante. Por un lado, la utilización de aguas residuales regeneradas se emplea para un uso eficiente del riego y de la fertirrigación. Sin embargo, a pesar de los tratamientos terciarios a los que se someten, estas aguas pueden contener pequeñas concentraciones de antibióticos. Por otro lado, las enmiendas y abonos orgánicos de origen animal que se emplean para restituir la fertilidad de los suelos pueden contener residuos de antibióticos procedentes de granjas ganaderas. Estos insumos provocan una introducción de antibióticos que son capaces de ser absorbidos por los cultivos, pasando a los alimentos vegetales que nutren a los consumidores.

Proyecto

BIOGEHORTFILTER es un proyecto “prueba de concepto” que profundiza en el seguimiento de los residuos de antibióticos en los sistemas hortícolas intensivos, a la vez que reduce e incluso elimina su presencia gracias al efecto combinado de geomateriales nanoestructurados y de enzimas producidas por hongos ligninolíticos capaces de degradar moléculas orgánicas. El grupo de investigación ha evaluado y hecho el seguimiento de residuos de antibióticos en aguas, suelos, lixiviados, plantas y frutos; desarrollando como producto mínimo viable (PMV) unos biogeofiltros basados en el uso combinado de los restos del cultivo de setas comestibles con materiales inorgánicos que permiten reducir y eliminar la presencia de antibióticos en aguas residuales. El desarrollo de un biogeofiltro a escala real supone minimizar la concentración de antibióticos en las aguas de riego procedentes de aguas residuales regeneradas, lo que representa una solución a los actuales problemas de residuos de los sistemas hortícolas intensivos.

El objetivo del proyecto BIOGEHORTFILTER es optimizar estos biogeofiltros utilizando enzimas fúngicas inmovilizadas en lugar del hongo vivo, obteniendo un método innovador de descontaminación del sistema suelo-planta-agua basado en los actuales conceptos de economía circular y validando la metodología propuesta en un escenario agrícola real. La colaboración de La Comunidad de Regantes Cuatro Vegas (Almería), con 1.800 ha de invernadero gestionado, permitirá implementar las técnicas desarrolladas para la reducción y eliminación del riesgo que presentan los residuos de antibióticos en el medio agrícola.

Evolución tecnológica durante el proyecto

El estado inicial de madurez tecnológica se encuentra entre TRL4, con componentes validados en laboratorio, y TRL5 si se lleva el filtro al tratamiento real del agua de riego a invernaderos comerciales.

El producto desarrollado está diseñado y construido teniendo en cuenta los resultados de proyectos anteriores del grupo de investigación. Combina la capacidad de absorción de minerales arcillosos (filosilicatos), con el interés y participación activa de las empresas Tolsa y Talantia, y el potencial de degradación de enzimas fúngicas inmovilizadas (Kepler). Los biogeofiltros se emplearán para monitorizar antibióticos en ecosistemas agrícolas reales de la Comunidad de Regantes Cuatro Vegas en Almería, con una superficie de riego con aguas residuales regeneradas superior a 2.000 ha de tomate. El biogeofiltro desarrollado minimizará el impacto real de cada familia de antibióticos en sistemas hortícolas regados con aguas residuales regeneradas, con especial interés en alimentos vegetales.

Mercado potencial

La prescripción excesiva de antibióticos para uso humano y veterinario en todo el mundo y, concretamente en España, es un problema de salud pública y medioambiental de primer orden debido a la generación de resistencia a los antimicrobianos, reconocida como una de las amenazas más graves para la salud pública por la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la Comisión Europea. La cantidad total de antibióticos vendidos con fines veterinarios en Europa ascendió a 6.431,4 t en 2018; los más usados fueron tetraciclinas (1.973 t), penicilinas (1.854 t) y sulfonamidas (544 t). España es el país europeo con mayores ventas con un monto total de 1.724 t, que representa el 27 % del total de antibióticos vendidos en la UE para agentes antimicrobianos veterinarios.

A pesar de las regulaciones y controles para reducir el uso de antibióticos, un estudio reciente informó de un aumento sustancial en el consumo mundial de antibióticos entre 2000 y 2015, prediciendo un 200 % más para 2030. El uso de antibióticos como promotores del crecimiento se ha prohibido en muchos países pero todavía está permitido en muchos otros. Además, se utilizaron 131.000 t de antimicrobianos a nivel mundial en producción de animales para consumo humano en 2013, una cifra que puede aumentar a aproximadamente 200.000 t para 2030.

Enlaces

https://www.uam.es/uam/investigacion/grupos-de-investigacion/detalle/f1-555

https://www.uam.es/uam/investigacion/grupos-de-investigacion/detalle/f1-183

https://georesiduos.blogspot.com/

Contacto: enrique.eymar@uam.es jaime.cuevas@uam.es

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