BIORREMEDIACIÓN Y CONTROL AMBIENTAL

Competencias generales:

CG01. Reconocer y valorar los mecanismos y estructuras de funcionamiento, los organismos y sistemas biológicos.

CG02. Reconocer la importancia de la Biología en diversos contextos y relacionarla con otras áreas de conocimiento.

CG06. Analizar y resolver problemas cualitativos y cuantitativos en el área de la Biología.

CG07. Reconocer y analizar nuevos problemas y planear estrategias para solucionarlos.

CG10. Manipular con seguridad materiales químicos y organismos y valorar los riesgos de su uso, respetando los procedimientos de seguridad e impacto sobre el medio ambiente.

CG15. Valorar la importancia de la Biología en el contexto industrial, económico, medio ambiental, social y cultural.

Competencias transversales:

CT01. Elaborar y redactar informes de carácter científico.

CT02. Demostrar razonamiento crítico y autocrítico.

CT04. Gestionar información científica de calidad, bibliografía, bases de datos especializadas y recursos accesibles a través de Internet.

Competencias específicas:

CE02. Capacidad para planificar, desarrollar y controlar procesos biológicos industriales, agropecuarios y biotecnológicos.

CE04. Capacidad para identificar, evaluar y controlar los agentes biológicos que afectan a la conservación de toda clase de materiales y productos, incluidos los alimentos.

CE05. Capacidad para desarrollar estudios biológicos y control de la acción de productos químicos y biológicos de utilización en la sanidad, agricultura, industria y servicios.

CE06. Capacidad para identificar y evaluar los agentes biológicos patógenos y sus productos tóxicos. Controlar infecciones y plagas.

CE10. Capacidad para explicar y desarrollar propuestas en educación sanitaria y medioambiental.

CE15. Capacidad para desarrollar estudios, analizar y tratar la contaminación industrial, agrícola y urbana.

-Comprender el concepto de biorremediación y las estrategias para la eliminación de diferentes tipos de contaminantes ambientales.

-Conocer la metodología para la caracterización de microorganismos con capacidades biorremediadoras específicas.

-Aprender los procedimientos básicos para la evaluación y seguimiento de la recuperación de los ambientes contaminados.

-Conocer el potencial biorremediador de una comunidad y las técnicas moleculares de estudio.

-Comprender los mecanismos de fitorremediación.

-Conocer y comprender el concepto de plaga y los factores las determinan.

-Conocer y comprender las implicaciones económicas y sociales de la gestión de plagas.

-Conocer y comprender los distintos métodos que se emplean para el control de plagas.

-Conocer y comprender los principales grupos de animales agentes de control.

-Relacionar los conocimientos adquiridos sobre plagas con un diagnóstico de situación.

-Relacionar los daños originados con una plaga con las distintas técnicas de control que los pueden paliar.

-Conocer los condicionantes físicos y culturales de los procesos biológicos productivos.

-Gestionar y explotar la biodiversidad.

Se aplicarán metodologías diferentes en función de las actividades programadas y los contenidos a desarrollar.

- Clases magistrales.

- Actividades y problemas prácticos.

- Búsqueda y selección de bibliografía y recursos en internet en relación a la resolución de casos prácticos y a la elaboración y defensa de informes.

- Tutorías individuales y en grupos pequeños.

- Visita a centros especializados y a zonas donde se hayan aplicado procedimientos de biorremediación.

- Biorremediación microbiana y fitorremediación

- Control y gestión de plagas

- Control y gestión en ecosistemas explotados

La evaluación de los estudiantes será continua y la calificación final será el compendio de la labor realizada durante el curso en las actividades programadas:

- Pruebas objetivas de conocimientos: 60%.

- Prácticas: 20%.

- Realización y defensa de trabajos y casos prácticos: 15%.

- Actitud y participación: 5%.

Será necesario tener al menos un 50% de la calificación correspondiente a cada apartado para poder aprobar la asignatura.

BLOQUE TEMÁTICO I. Introducción a la biorremediación. Estrategias y metodología para la recuperación de ambientes contaminados

Tema 1. Conceptos de contaminación y biorremediación. Bioindicadores y biomarcadores. Factores determinantes: biodegradabilidad, toxicidad, biodisponibilidad. Bioacumulación. Estrategias microbianas de biorremediación.

Tema 2. Biorremediación "in situ". Biotransformación: bioestimulación y bioincremento. Aireación forzada. Laboreo. . Biorremediación “ex situ”. Biorreactores. Compostaje. Columnas de biosorción/biodegradación. Ventajas y limitaciones de las tecnologías biológicas de eliminación de la contaminación.

Tema 3. Técnicas de estudio convencionales y moleculares. Ómicas (genómica, transcriptómica, proteómica y metabolómica). Análisis de la diversidad genética: identificación molecular, metagenómica, secuenciación masiva y técnicas FISH. Cepas modificadas genéticamente.

Tema 4. Interacciones biológicas y su importancia en biorremediación. Sintrofismo y cometabolismo. Comunidades microbianas complejas, consorcios microbianos. Biopelículas: colonización, desarrollo y aplicaciones.

Tema 5. Bioprospección de sistemas biológicos con capacidades potenciales de biorremediación .Determinación del potencial biorremediador de una comunidad: detección de especies y actividades microbianas. Micromatrices. Biosensores moleculares y celulares. Biomonitorización.

BLOQUE TEMÁTICO II. Microorganismos y biorremediación

Tema 6. Depuración de aguas residuales. Aguas residuales urbanas e industriales. Sistemas de depuración en suspensión y de película fija. Importancia de los microorganismos en la eliminación de contaminantes del agua residual: bacterias, protistas y hongos.

Tema 7. Biorrecuperación de la contaminación por metales pesados. Especiación, biotoxicidad y biodisponibilidad. Movilización de metales: lixiviación microbiana. Mecanismos de inmovilización de metales: bioacumulación, biosorción, bioprecipitación. Transformación biológica y biovolatilización. Estrategias moleculares aplicadas a la biovolatilización microbiana de mercurio.

Tema 8. Biorrecuperación de la contaminación por compuestos orgánicos recalcitrantes y/o xenobióticos: biodegradación aeróbica y anaeróbica. Hidrocarburos alifáticos y aromáticos: oxidación aeróbica y anóxica.

Tema 9. Origen y composición del petróleo. Biorremediación de la contaminación por petróleo. Microorganismos degradadores de petróleo: cepas adaptadas y cepas modificadas genéticamente. Surfactantes químicos y biológicos. Enmiendas comerciales.

BLOQUE TEMÁTICO III. Fitorremediación

Tema 10. Fitorremediación: concepto y tipos. Procesos involucrados. Contaminantes susceptibles de ser tratados. Plantas utilizadas. Atenuación natural. Ventajas y limitaciones. Mecanismos de fitoremediación y evaluación del riesgo.

Tema 11. Fitorremediación de metales. Fitoextracción. Pared celular y exudados de raíz. Fitoquelatinas. Compartimentación vacuolar. Biotransformación. Mecanismo de reparación celular. Transformación de moléculas orgánicas xenobióticas.

BLOQUE TEMÁTICO IV. Control y gestión de plagas

Tema 12. Concepto de plaga. Factores ambientales. Daños económicos, sociales y ambientales. Diferentes estatus de plaga.

Tema 13. Introducción a los principales métodos de control. Diagnóstico de situación: niveles de infestación y umbrales de tolerancia. Evaluación de riesgos. Medidas correctoras y prevención. Métodos mecánicos. Métodos físicos.

Tema 14. Control químico. Aspectos generales de los plaguicidas. Clasificación y tipos de plaguicidas. Modos de actuación. Formulación. Ventajas y limitaciones. Fenómenos de resistencia.

Tema 15. Control biológico. Lucha autocida. Control genético y biotecnológico. Otros métodos de control.

Tema 16. Gestión de plagas: Cuarentenas. Control integrado. Normativas vigentes.

BLOQUE TEMÁTICO V. Control y gestión en ecosistemas explotados

Tema 17. Ecosistemas degradados y procesos ecológicos perturbados.

Tema 18. Sociedades humanas y cambio global.

Tema 19. Estrategias ecosistémicas para la biorremediación ambiental.

- Visitas a centros especializados y de investigación así como a zonas donde se hayan aplicado técnicas de biorremediación.

- Se estudiarán en el laboratorio diversos agentes de control biológico.

- Se diseñarán estrategias de biorremediación para recuperar ecosistemas con distintos tipos de contaminación.

- Contaminantes emergentes.

- Nuevas tecnologías para la eliminación de la contaminación en las aguas.

- Plantas transgénicas y fitorremediación.

- Fitorremediación de contaminantes orgánicos.

- Control de plagas en agricultura y en la industria alimentaria.

- Control integrado de mosquitos y otros grupos de interés sanitario.

- Control integrado de especies exóticas invasoras.

- Simulación de modelos de poblaciones en el control de plagas.

- Sistema agrario tradicional y moderno.

- Razas y variedades en agricultura y ganadería.

- La agricultura biológica a debate: aspectos técnicos, regulación y normativa.

Bloque: Microorganismos y biorremediación

1) R. Batha & R.M. Atlas. 2002. Ecología Microbiana y Microbiología ambiental. 4ED. 

2) E.L. Madsen. 2016. Environmental Microbiology: from Genomes to Biochemistry. 

3) I.L. Pepper, C.P. & Gentry T.J. 2015. Environmental Microbiology. Academic Press.

4) G. Bitton. 2011. Wastewater Microbiology. 4ED. Wiley-Blackwell. 

Bloque: Fitorremediación

5) R. Deshmukh, D. K. Tripathi & G. Guerriero. 2020. Metalloids in Plants: Advances and Future Prospects. Wiley. N.Y.

6) R. Ahmad Bhat, F. M. Policarpo Tonelli, G. Hamid Dar & K. Hakeem. 2021 Phytoremediation: Biotechnological Strategies for Promoting Invigorating Environs. Academic Press

7) L. Newman, A. A. Ansari, S. S. Gill, M. Naeem & R. Gill (eds) 2023. Phytoremediation (vol. 7). Springer, Cham.

Bloque: Control y gestión en ecosistemas explotados

8) Botkin D.B. and Keller EA. 2007. Environmental Sciencie (6ª ed.) Wiley. N.Y.

9) Gonzalez Bernáldez, F. 2011. Ecología del paisaje. 2ª ed. FUNGOBE, Madrid.

10) Stahl, R.G. Jr., Kapuska, J.A., Munns .W.R. and Bruins, R.J.F. 2008. Valuation of Ecological Resources. SETAC, Pensacola.

11) Wali, M.K., Evrendilek, F and Fennessy, M. 2010. The Environment. CRC Press, London.

Bloque: Control y gestión de plagas

12) P. Mason (ed) 2021. Biological Control. Global Impacts, Challenges and Future Directions of Pest Management. Routledge, Taylor & Francis Group, USA. 

13) D. Carrillo, G. Jose de Moraes & J. E. Peña (eds) 2015. Prospects for Biological Control of Plant Feeding Mites and Other Harmful Organisms. Springer Nature, Switzerland AG. 

14) H. F. van Emden & M. W. Service, 2004. Pest and vector control. Cambridge University Press, 

15)  J. E. Rechcigl & N. A. Rechcigl (eds) 2019. Biological and Biotechnological Control of Insect Pests. Routledge, Taylor & Francis Group, USA.