ASPECTOS GENERALES Y APLICACIONES DE LA BIORREMEDIACION

1. ASPECTOS GENERALES Y APLICACIONES DE LA BIORREMEDIACION María Noel Vera Laboratorio de Biorremediación IBR noelvera55@yahoo.com.ar grau@ibr.gov.ar

2. QUE ES LA BIORREMEDIACION? Biorremediación Vida “Remediar”= Resolver un problema Bio-Remediar= usar organismos biológicos para resolver un problema. Biorremediación   Se refiere al espectro de métodos que utilizan organismos (como bacterias, plantas, hongos, etc.) o productos metabólicos obtenidos a partir de ellos para degradar contaminantes orgánicos peligrosos o convertir contaminantes inorgánicos en compuestos ambientalmente menos tóxicos o no tóxicos.

3. PRINCIPIO DE LA BIORREMEDIACION La biorremediación se basa en la idea de que los organismos son capaces de tomar cosas del ambiente y usarlas para su crecimiento. En esta característica se fundamenta el principio de la biorremediación; usar organismos para que tomen sustancias contaminadas del medio ambiente y las conviertan en una forma no tóxica. Algunas bacterias, protistas, y hongos son muy buenos en la degradación de moléculas complejas.

4. PROCESO DE LA BIOREMEDIACION • Los microbios producen enzimas que “rompen” la molécula contaminante en partes digeribles. 2. El contaminante es ingerido y digerido por la célula como nutriente junto con otras fuentes de energía. OBJETIVO Convertir sustancias que son peligrosas para los organismos vivos a productos inertes, de manera que solo queden desechos inofensivos de dichas sustancias.

6. BIORREMEDIACION:Bacteria • Se han identificado bacterias (ej. Anthrobacteria) que podrían usarse para remover residuos de pesticidas del suelo. • También se emplean bacterias como detectores de polución y para el monitoreo de residuos tóxicos. Estos biosensores bacterianos permiten medir los niveles de toxicidad en muestras de agua y tierra. • Existe la posibilidad de usar plantas modificadas genéticamente (GM) junto con bacterias para remediar residuos persistentes, tales como los residuos de explosivos. • Un elevado número de bacterias existen naturalmente en los suelos y sitios destinados a los residuos. Algunas de ellas degradan lentamente los diferentes tipos de contaminantes.

7. BIORREMEDIATION: Fitorremediación COMO FUNCIONA Ciertas plantas son crecidas en suelos contaminados. Sus raíces pueden extraer el contaminante, por ejemplo un metal pesado, ya sea degradándolo o bien adsorbiéndolo. Si ocurre lo último, la planta acumula el tóxico en sus yemas y hojas, por lo cual la planta es luego removida e incinerada.

9. Ciertos hongos son muy efectivos en la remoción de un amplio rango de contaminantes, por ejemplo: Sustancias empleadas en la preservación de la madera. Hidrocarburos aromáticos policíclicos. Organoclorados. Bifenilos policlorados. Tinturas. Pesticidas. Fungicidas. Herbicidas. Lignina. BIORREMEDIATION: Hongos

10. LIMITACIONES DE LA BIORREMEDIACION • TIPO DE CONTAMINANTE Y SU CONCENTRACION. • MEDIO AMBIENTE CIRCUNDANTE A LA CONTAMINACION. • TIPO DE SUELO. • PROXIMIDAD Y CONDICION DE NAPAS. • NATURALEZA DEL MICROORGANISMO. • RELACION COSTO/BENEFICIO: COSTO VERSUS IMPACTO AMBIENTAL GENERAL. • DURACION DEL PROCESO BIORREMEDIATIVO. • CAPACIDAD LIMITADA DE BIORREMEDIACION.

11. PRINCIPALES FACTORESA TENER EN CUENTA • Temperatura. • Disponibilidad de nutrientes inorgánicos (fuentes de fósforo y nitrógeno). • pH. • Concentración de metales pesados. • Concentración de bacterias.

13. BIORREMEDIACION IN SITU

14. BIOESTIMULACION BIOAUMENTACION Se utilizan microorganismos endógenos para degradar contaminantes (subsuelo/aguas subterráneas contaminadas). Se estimula la actividad biológica de la bacteria por medio de la inyección de aire a través de los pozos. Estos se instalan en varios puntos del área contaminada, y a través de ellos se inyectan también nutrientes. Se adiciona un consorcio de microorganismos degradadores del contaminante. Este consorcio desarrollado en el laboratorio es enriquecido con nutrientes en una solución bioactiva, la cual es inyectada a una profundidad determinada en los pozos monitoreados. ALTAMENTE EFECTIVOS

16. BIORREMEDIACION EX SITU LANDFARMING

17. REACTOR EX SITE • Lodos activados. • Reactores de biomasa fija • Biofiltros de percolación • Biofiltro de lecho inmerso • Biodiscos • Lecho fluidizado.

18. BIORREACTOR BIODISCOS

19. LODOS ACTIVADOS VENTAJAS • Alta eficiencia. • Ocupa areas reducidas. DESVENTAJAS • Rígido control operacional. • Baja resistencia a carga de choque. • Inestabilidad en la decantabilidad del lodo.

20. BIOFILTRO DE PERCOLACION REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO

21. VENTAJAS DE LA BIOMASA FIJA • Mayor estabilidad del proceso. • Reducida atención operacional. • Bajo consumo de energía. • Menor espacio requerido. • Menor complejidad operacional. • Exige menor monitoreo.

22. CASOS DE APLICACION EXITOSOS

23. BIORREMEDIACION DE METALES Caso: Refinería de Zn en Budel-Dorplein (Holanda). Planta para remover contaminantes metálicos de aguas subterráneas por reducción de sulfatos mediante bacterias (bacterias sulfato reductoras). Afluente: 300 m3/h con 100 mg/l Zn, 1 mg/l Cd, y 1000 mg/l sulfato. Efluente: <0.3 mg/l Zn, <0.01 mg/l Cd y <200 mg/l sulfato. Procedimiento: los sulfuros metálicos precipitados por el H2S, y el S elemental producido por la oxidación microbiana del exceso de H2S, son transportados a un horno de fundición donde se recuperan los metales y el sulfuro es convertido en ácido sulfúrico. El pH se eleva debido a la producción de bicarbonato como consecuencia de la oxidación de los nutrientes orgánicos. Un efecto neutralizador del pH es apreciado porque los iones H3O+ son consumidos por la reducción del sulfato.

24. BIORREMEDIACION DE SUELOS SATURADOS DE DIESEL La biorremediación de hidrocarburos en suelos saturados usualmente está limitada por la disponibilidad de oxígeno. Caso: costa de Galicia. Solución: uso de otros receptores alternativos de electrones. SISTEMAS ANAEROBIOS + nutrientes +Bioaumentación Resultado: eliminación de más del 90% de los contaminantes en las zonas más críticas y una considerable reducción de hidrocarburos en casi todas las áreas del lugar.

25. BIORREMEDIACION DE SUELOS SATURADOS DE DIESEL A 4,6 metros de profundidad las concentraciones de HCT se redujeron de 1.000 mg/kg a menos de 100 mg/kg. Se completó la remediación aproximadamente de 27.400 m3 de suelo y acuífero contaminado con diesel cubriendo un área de aproximadamente 12.200 m2 a una profundidad de 6 metros. Se cumplió con todas las regulaciones y leyes ambientales estatales y federales para el desarrollo de este proyecto.

26. BIORREMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS CON HC • Caso: Ex-Refinería “18 de Marzo” (México). • Tecnologías propuestas: • Bioventeo • Cultivo Sólido (Biopilas) • Biobarreras Reactivas • Fitorremediación • La superficie total considerada para remediación tiene una extensión de 55 hectáreas.

27. BIORREMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS CON HC A partir del 28 de febrero del presente año se contrataron los servicios de la Universidad Autónoma de Puebla para realizar los trabajos de remediación. A la fecha se tiene un avance general del 98%. Se retorna el material tratado al sitio de excavación.

28. BIORREMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS CON HC Asimismo, el 30 de marzo del presente año el Instituto Tecnológico Agropecuario de Oaxaca inició la remediación de 44.672 m2 (89.325 m3) aplicando las técnicas antes mencionadas. Al momento se tiene un avance del 97%. Se retorna el material tratado a la zona de excavación. Sistema de bioventeo

29. PROYECTO DE OPTIMIZACION DEL PROCESO DEBIOTRATAMIENTO DE EFLUENTESDesarrollo y adaptación de cepas degradadoras de hidrocarburos Gestión de Proyectos PETROBRAS ENERGIA S.A. Planta PGSM

30. Río Medio ambiente Napas Piletas de tratamiento biológico de efluentes Piletas separadoras API Land-Farming

31. O b j e t i v o s Determinación de la presencia o ausencia de bacterias nativas capaces de degradar los contaminantes. Aislamiento de cepas degradadoras de HC presentes en el afluente y/o barros activados. Evaluación de su capacidad degradativa in vitro. Caracterización de su capacidad metabólica y propiedades relacionadas: producción de rhamnolípidos, swarming y formación de biofilms. Evaluación de la capacidad degradadora de la flora autóctona en situaciones semejantes a la real. Efecto del agregado de un consorcio degradador al ecosistema nativo sobre el proceso de biodepuración. Monitoreo de las poblaciones bacterianas para determinar el grado de toxicidad que presentan diferentes concentraciones de hidrocarburos totales a las mismas.

32. NAFTALENO 2.0% 0.1% 0.5% 1.0% 2.0% 3.0% 4.0% NAFb 1 - + + + + + + 1.4 1.2 2.00% 1.00% 1 200 0.50% 0.8 D.O. 0.10% 0.6 150 3.00% 0.4 Naftaleno degradado 4.00% (mg) 100 0.2 0 50 0 50 100 150 200 250 300 Horas 0 30 150 300 600 900 1200 Naftaleno total inicial (mg) Caracterización metabólica de la cepa NAFb1

33. 125,0 89,3 100,0 75,1 75,0 mg/L 50,0 25,0 4,2 0,0 Flora Autóctona c/ Consorcio Flora Autóctona t0 100 mg/L t20d Variación en la [HCT]

34. t 0 300 mg/L HCT t20d Flora Autóctona c/ Consorcio uVolts 600 500 400 300 200 100 6 5 10 15 20 25 Minutes

35. 2400,0 2104,3 2200,0 2000,0 1802,1 1800,0 1600,0 1400,0 1200,0 mg/L 1000,0 800,0 600,0 400,0 225,7 200,0 5,2 0,0 Barros t20 Flora Autóctona + Nutrientes c/ Consorcio Efluente t20 Flora Autóctona + Nutrientes c/ Consorcio Barros t0 Efluente t0 300 mg/L Variación en la [HCT]

36. QUE HAY DE NUEVO? • Ingeniería genética. • Controversia, ya que la liberación de organismos genéticamente diseñados al medio ambiente puede alterarlo o dar lugar a organismos modificados que pueden ser peligrosos; además ciertos microorganismos empleados pueden competir con los endógenos en el sitio contaminado, pudiendo perderse microorganismos útiles. 

37. CONCLUSIONES • Se necesita más investigación. • Muchos factores influencian la eficiencia de la biorremediación dependiendo del sitio de la contaminación (“consorcios hechos a medida”). • Hay que desarrollar métodos a gran escala para lograr una mayor eficiencia del proceso de biorremediación de modo de solucionar el problema y no alterar el ecosistema.