Bruce E. Rittmann es catedrático de Ingeniería Ambiental y director del Centro Swette de Biotecnología Ambiental del Instituto de Biodiseño de la Universidad Estatal de Arizona . También fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería en 2004 por ser pionero en el desarrollo de los fundamentos de las biopelículas y contribuir a su uso generalizado en la limpieza de aguas, suelos y ecosistemas contaminados. [1]
Rittmann nació en St. Louis, MO, hijo de Albert y Ruth Rittmann. Se mudó a Affton, MO a los 4 años y asistió a la escuela primaria Reavis y a la escuela secundaria Affton . En 1974, recibió la licenciatura en Ingeniería Civil y la maestría en Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad de Washington en St. Louis . Después de trabajar como ingeniero ambiental en Sverdrup & Parcel en St. Louis, se mudó a la Universidad de Stanford , donde recibió el doctorado en Ingeniería Ambiental en 1979. Su asesor de doctorado fue Perry L. McCarty.
Rittmann se unió a la facultad del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign en 1980 como profesor asistente. Fue promovido a profesor asociado y titular en 1984 y 1988. En 1992, Rittmann se trasladó a la Universidad Northwestern para convertirse en el Profesor John Evans y Coordinador del Área de Ingeniería Ambiental. En 2005, se trasladó a la Universidad Estatal de Arizona para iniciar el Centro de Biotecnología Ambiental en el recién formado Instituto de Biodiseño. Fue nombrado Profesor Regente en 2009, [2] y el Centro fue dotado como el Centro Swette de Biotecnología Ambiental en 2011.
Rittmann fue presidente de la Asociación de Profesores de Ingeniería y Ciencias Ambientales en 1990-91, conferenciante distinguido de la misma organización en 2004, presidente de dos comités del Consejo Nacional de Investigación (NRC) relacionados con la biorremediación in situ, vicepresidente de la Junta de Ciencia y Tecnología del Agua del NRC y editor en jefe de Biodegradation .
Rittmann está casado con Marylee MacDonald y es padrastro de sus tres hijos. [ cita requerida ]
Rittmann es uno de los pioneros en el desarrollo y la aplicación de modelos matemáticos de biopelículas , que son microorganismos que crecen adheridos a una superficie sólida. Aunque algunas biopelículas son famosas por causar infecciones o ensuciar las superficies de tuberías, barcos y membranas, Rittmann se centra en las biopelículas buenas que se utilizan para tratar el agua contaminada. El modelado matemático es una herramienta poderosa para integrar los diversos procesos microbiológicos, químicos y de transporte que ocurren juntos en una biopelícula. Los modelos pueden representar los gradientes en los sustratos que metabolizan los microorganismos, los productos generados por los microorganismos y los diferentes tipos de microorganismos que existen juntos en las biopelículas. La tesis doctoral de Rittmann se centró en el modelado de biopelículas, y él y su equipo han ampliado el alcance y el poder del modelado de biopelículas hasta la actualidad.
Rittmann, que en un principio trabajó en colaboración con David Stahl, introdujo las potentes herramientas de la biología molecular en la ingeniería medioambiental, contribuyendo así a crear el apasionante campo conocido hoy como biotecnología medioambiental , cuyo objetivo es gestionar las comunidades microbianas de forma que presten servicios a la sociedad. Las herramientas de la ecología microbiana molecular interrogan directamente la información genética de los microorganismos. Permiten determinar qué tipos de microorganismos están presentes en las complejas comunidades de las biotecnologías medioambientales, qué reacciones pueden llevar a cabo esos microorganismos, qué reacciones están llevando a cabo y cómo interactúan entre sí y con su entorno. Rittmann, que ahora trabaja en estrecha colaboración con su colega del Centro Rosa Krajmalnik-Brown, utiliza la ecología microbiana molecular para comprender y gestionar las comunidades microbianas en una amplia gama de procesos microbiológicos utilizados para eliminar la contaminación del agua, generar recursos renovables y mejorar la salud humana.
Rittmann y varios colegas fueron los primeros en definir los productos microbianos solubles (SMP), que comprenden una amplia gama de moléculas orgánicas solubles que los microorganismos liberan a su entorno. Con Chrysi Laspidou, Rittmann relacionó los SMP con los productos en fase sólida generados por los microorganismos, las sustancias poliméricas extracelulares (EPS); crearon el "modelo unificado" de SMP, EPS y biomasa activa, y se ha ampliado y aplicado a todo tipo de procesos microbiológicos. Al ser importantes sumideros de electrones y carbono, los SMP y EPS tienen profundos impactos en el desempeño de las biotecnologías ambientales en términos de calidad de los efluentes y la composición de la biomasa .
La biorremediación se refiere a la limpieza de suelos contaminados y aguas asociadas a ellos mediante microorganismos. La investigación de doctorado de Rittmann involucró la biorremediación de microcontaminantes orgánicos provenientes de la recarga de aguas residuales a los acuíferos. Su trabajo se expandió a la biorremediación de solventes clorados , hidrocarburos de petróleo y radionucleidos . Rittmann ayudó a establecer y dirigir el campo de la biorremediación in situ mediante la publicación de dos informes de la Academia Nacional del comité que él presidía: In Situ Bioremediation: When Does it Work? (Biorremediación in situ: ¿cuándo funciona?) (1993) y Natural Attenuation for Groundwater Remediation (Atenuación natural para la remediación de aguas subterráneas) (2000).
Rittmann es el inventor del reactor de biopelícula de membrana basado en hidrógeno (MBfR), [3] que se puede utilizar para reducir y desintoxicar una amplia gama de contaminantes oxidados que se encuentran comúnmente en el agua: por ejemplo, nitrato , perclorato , cromato , selenato , tricloroeteno y uranilo . En el MBfR, el gas H2 se suministra directamente a las bacterias oxidantes de H2 que viven en la superficie exterior de una membrana de transferencia de gas sin burbujas . Los contaminantes oxidados en el agua que pasan por la biopelícula se reducen a formas inofensivas o se eliminan fácilmente. Rittmann posee seis patentes sobre el MBfR, que se comercializa con la tecnología ARo (reducción autótrofa de) de APTwater. El MBfR ganó el Premio a la Excelencia en Ingeniería Ambiental 2011 de la Academia Estadounidense de Ingenieros Ambientales . [4]
El equipo de fotobiorreactores de Rittmann está trabajando para encontrar formas prácticas de utilizar microorganismos fotosintéticos para capturar la energía de la luz solar y convertir el CO2 en una materia prima valiosa para combustibles y productos químicos. El equipo se centra en sistemas de fotobiorreactores avanzados que brindan una alta productividad del producto objetivo. El producto puede ser parte de la biomasa en sí o una sustancia química sintetizada y excretada por los microorganismos fotosintéticos. Este último tema se desarrolla en cooperación con Willem Vermaas de la Facultad de Ciencias de la Vida de la ASU. El objetivo final es convertir el CO2 en un recurso para generar combustibles y productos químicos renovables.
La electroquímica microbiana utiliza bacterias capaces de transferir electrones al ánodo de una celda electroquímica . Se denominan “bacterias que respiran en el ánodo” y pueden oxidar moléculas orgánicas y crear una corriente eléctrica que puede utilizarse para generar energía eléctrica , gas hidrógeno , peróxido de hidrógeno u otros materiales reducidos, según las condiciones en el cátodo de la celda electroquímica. Trabajando con los colegas del Centro César Torres y Sudeep Popat, Rittmann está avanzando en las bases científicas y tecnológicas fundamentales de la electroquímica microbiana, con el objetivo final de utilizar la tecnología para capturar la energía de los flujos de desechos orgánicos como energía valiosa o productos químicos.
Los intestinos humanos albergan una gran diversidad de microorganismos que interactúan con el huésped humano de maneras que afectan profundamente la salud del huésped. Trabajando con colegas del Centro, la Dra. Rosa Krajmalnik-Brown y Andrew Marcus, Rittmann está ayudando a descubrir los microorganismos que son esenciales para una buena salud, así como los medios para mejorar la actividad de nuestras bacterias "buenas". El trabajo del equipo se caracteriza por su naturaleza integral y su orientación hacia la ecología microbiana. Utilizan genómica de alto rendimiento , metabolómica y modelado cuantitativo para comprender las interacciones complejas entre los muchos microorganismos y el huésped humano, así como para descubrir medios para gestionar las comunidades microbianas hacia buenos resultados de salud.
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