Remediación secuencial biosorptiva-degradativa del azul de metileno en suelos y aguas residuales contaminados mediante una nueva biomasa aislada de Bacillus safensis SMAH: optimización, cinética, isotermas y evaluaciones termodinámicas

Por qué importa limpiar suelos teñidos

Los tintes sintéticos brillantes hacen que nuestra ropa y artículos de cuero llamen la atención, pero cuando estos colores se filtran al suelo y al agua pueden persistir durante años y dañar a los seres vivos. Uno de los tintes más comunes, el azul de metileno, se utiliza ampliamente en textil y curtido. Este estudio explora una forma basada en la naturaleza para extraer este tinte persistente del suelo contaminado y descomponerlo, usando una cepa bacteriana recién descubierta y no dañina en lugar de químicos caros o máquinas de alto consumo energético.

Encontrando un microbio útil

Los investigadores empezaron buscando en lugares ya expuestos a grandes cantidades de tinte: aguas residuales de curtiembres, lodos, restos de cuero y un lago cercano. De esos ambientes aislaron dieciséis cepas bacterianas distintas y probaron cuánto podía cada una eliminar el azul de metileno de un medio líquido. Una cepa destacó: eliminó alrededor del 97 por ciento del tinte en apenas 24 horas. El análisis genético mostró que esta cepa pertenece a la especie Bacillus safensis. El equipo luego cultivó grandes cantidades de este microbio, secó suavemente las células para preservar su química superficial y utilizó el material bacteriano resultante —denominado BS-SMAH-B— como un agente de limpieza reutilizable.

Cómo el material bacteriano atrapa el tinte

Para entender por qué BS-SMAH-B funciona tan bien, los científicos examinaron su superficie con varias técnicas de caracterización e imagen. Imágenes de microscopía electrónica revelaron una textura rugosa y porosa con muchas cavidades diminutas, que en conjunto ofrecen una gran área para que el tinte se adhiera. Los análisis químicos mostraron que la superficie bacteriana es rica en carbono, oxígeno y nitrógeno, organizados en grupos comunes como ácidos, alcoholes y aminas. Estos grupos llevan cargas negativas en condiciones ambientales normales, mientras que el azul de metileno presenta carga positiva. Esa diferencia de carga ayuda a extraer el tinte de la solución del suelo y llevarlo a la superficie bacteriana, de forma similar a cómo la electricidad estática hace que el polvo se adhiera a un paño. Mediciones de la carga superficial confirmaron esto: la biomasa tenía un potencial eléctrico claramente negativo, favoreciendo la atracción de las moléculas de tinte cargadas positivamente.

De suelo coloreado a terreno más limpio

Tras caracterizar el material, el equipo probó BS-SMAH-B en suelo deliberadamente contaminado con azul de metileno. En el laboratorio exploraron cómo la acidez, la dosis de biomasa, la temperatura, el contenido de sal y el tiempo de contacto afectaban el rendimiento. Las mejores condiciones fueron ligeramente alcalinas (alrededor de pH 9), con suficiente biomasa para ofrecer muchos sitios de unión y un calentamiento moderado, lo que en conjunto aumentó la eliminación del tinte. Bajo estos ajustes optimizados, el sistema captó el tinte rápidamente al principio y luego se ralentizó a medida que la superficie bacteriana se saturaba. Modelos matemáticos de esta evolución temporal indicaron que el paso clave implica la formación de enlaces químicos fuertes entre el tinte y la superficie bacteriana más que una simple adhesión débil. Es importante destacar que, cuando el mismo enfoque se aplicó a suelos realmente contaminados procedentes de zonas de curtiembres —donde otras sustancias compiten por los sitios superficiales—, el material bacteriano aún logró eliminar hasta aproximadamente el 82 por ciento del tinte en apenas una hora.

Qué ocurre con el tinte atrapado

El estudio no se detuvo en la mera captura del tinte. Evidencia de espectros de absorción y trabajos previos con bacterias relacionadas sugieren que, una vez que el azul de metileno está unido a la biomasa, enzimas producidas por los microbios comienzan a fragmentar las moléculas del tinte. Con el tiempo, el intenso color azul se atenúa y las grandes moléculas del tinte se transforman en fragmentos más pequeños y mucho menos dañinos, y finalmente en formas inorgánicas simples y moléculas orgánicas de cadena corta. Esta acción en dos pasos —rápida "biosorción" seguida de una degradación biológica más lenta— significa que el tinte no solo queda oculto, sino que se desmantela activamente, reduciendo el riesgo de que vuelva a filtrarse al medio ambiente más adelante.

Un camino inspirado en la naturaleza hacia suelos más seguros

En pocas palabras, esta investigación muestra que una cepa bacteriana de origen natural puede actuar como una esponja inteligente para un tinte industrial persistente: primero captura el azul de metileno del suelo y luego contribuye a digerirlo. El material BS-SMAH-B es barato de cultivar, funciona en condiciones suaves y evita el uso intensivo de químicos que puede generar nuevos problemas de contaminación. Aunque se necesitan más ensayos fuera del laboratorio, estos resultados apuntan a tratamientos prácticos y de bajo coste que emplean microbios vivos o procedentes de organismos vivos para limpiar suelos teñidos alrededor de curtiembres y otras industrias con alto uso de colorantes, haciendo la tierra y el agua más seguras para las comunidades cercanas.

Cita: Mahmoud, M.E., Moneer, A.A., Abouelkheir, S.S. et al. Sequential biosorptive-degradative remediation of methylene blue from polluted soil and wastewater by a newly isolated Bacillus safensis SMAH biomass: optimization, kinetics, isotherms and thermodynamics assessments. Sci Rep 16, 8496 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39057-7

Palabras clave: biorremediación del suelo, azul de metileno, biosorción bacteriana, contaminación por colorantes, limpieza ambiental