Microorganismos Efisientes Para La Descontaminacion

“Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Compromiso Climático”

Facultad de Ingeniería y Arquitectura

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL

 TEMA: “Microorganismos eficientes para la descontaminación”

 ASIGNATURA: MICROBIOLOGIA AMBIENTAL

 DOCENTE: Ing.

 CICLO: V

 ALUMNOS: aron Fidel Vargas meza

 FECHA: 7 de enero de 2014

PUCALLPA – PERÚ

2014

Definición

Las técnicas biológicas consisten en el uso de microorganismos naturales (levaduras, hongos o bacterias) para descomponer o degradar sustancias peligrosas en sustancias menos tóxicas.

Ciertos microorganismos pueden digerir sustancias orgánicas peligrosas para los seres humanos, como combustibles o solventes y descomponerlos en productos inocuos, principalmente dióxido de carbono y agua. La degradación de estas sustancias les proporciona nutrientes y energía.

Una vez degradados los contaminantes, la población de microorganismos se reduce porque ha agotado su fuente de alimentos. Las poblaciones pequeñas de microorganismos sin alimentos o los microorganismos muertos no presentan riesgos de contaminación.

Las medidas biocorrectoras pueden usarse como método para descontaminar tanto suelos como aguas. Estas medidas se clasifican en dos grandes categorías: in situ y ex situ. Con medidas biocorrectivas in situ se trata la tierra contaminada o el agua subterránea en el lugar donde se encuentra. Las medidas biocorrectivas ex situ consisten en excavar el suelo contaminado o extraer el agua subterránea por bombeo para aplicar el tratamiento.

Características de las medidas biocorrectoras

Se trata de un proceso natural para descomponer sustancias peligrosas cuya eficacia depende del coste del proyecto

Esta técnica se puede aplicar también a muchos desechos orgánicos comunes.

Funcionamiento de la técnica

Para que los microorganismos puedan desempeñar su tarea correctiva es necesario que, fisiológicamente, sean activos. Las medidas biocorrectoras facilitan el crecimiento de los microorganismos y aumentan la población microbiana creando condiciones ambientales óptimas para que puedan eliminar la mayor cantidad posible de contaminantes.

La medida biocorrectora que se use dependerá de varios factores entre ellos el tipo de microorganismos presentes, las condiciones del lugar y la cantidad y toxicidad de los productos químicos contaminantes. Además, existen diversos microorganismos que pueden degradan distintos tipos de compuestos y sobrevivir en condiciones diferentes.

Los microorganismos autóctonos realizan la actividad de degradación de contaminantes en el mismo lugar del que son originarios. Para estimular su crecimiento a veces es necesario proporcionar una temperatura óptima de suelo, oxígeno y nutrientes.

Si la actividad biológica que se necesita para degradar un contaminante en particular no se realiza en el suelo del emplazamiento, se pueden añadir al suelo contaminado microorganismos de otros lugares (microorganismos exógenos o alóctonos) cuya eficacia ya haya sido comprobada. Además, es posible que haya que modificar las condiciones del suelo del lugar nuevo para que los microorganismos exógenos proliferen.

Aplicación

Las técnicas biocorrectoras pueden aplicarse en condiciones aeróbicas y anaeróbicas.

En condiciones aerobias los microorganismos usan el oxígeno disponible en la atmósfera para funcionar. Con suficiente oxígeno los microorganismos convertirán muchos contaminantes orgánicos en dióxido de carbono y agua.

En condiciones anaerobias, la actividad biológica tiene lugar en ausencia de oxígeno, de modo que los microorganismos descomponen compuestos químicos del suelo para liberar la energía que necesitan. A veces, en los procesos aerobios y anaerobios de descomposición de los contaminantes originales se pueden crear productos intermedios de diferente toxicidad.

Las biocorrectoras pueden usarse como método para descontaminar suelos, pero también para descontaminación de las aguas. Estas medidas se clasifican en dos grandes grupos: ex situ e in situ.

Rendimiento del proceso

Como las técnicas in situ no requieren excavar el suelo contaminado son menos costosas, levantan menos polvo y liberan menos contaminantes que las técnicas ex situ. Además, permiten tratar gran cantidad de tierra de una vez. Sin embargo, pueden prolongarse más en el tiempo y ser difíciles de manejar.

Las medidas biocorrectoras in situ, en condiciones aerobias, suministran oxígeno y nutrientes a los microorganismos del suelo variando en cuanto al método de suministro de oxígeno a los microorganismos. Dos de los métodos más conocidos son la bioaireación y la inyección de peróxido de hidrógeno que suministran oxígeno introduciendo aire por bombeo en el suelo por encima del nivel freática (bioaireación) o en forma líquida como peróxido de hidrógeno.

La eficacia de las las medidas biocorrectoras in situ se ve reducida cuando los suelos no son permeables, tal vez no den buenos resultados en suelos arcillosos o en subsuelos altamente estratificados porque no se puede distribuir oxígeno de manera uniforme en toda la zona que necesita tratamiento. Con medidas biocorrectivas in situ a veces se tardan años en alcanzar las metas en cuanto a limpieza, dependiendo principalmente de cuán biodegradables sean determinados contaminantes. Con contaminantes que se degradan fácilmente quizá se tarde menos.

• Biosparging and bioventing

Es un procedimiento que permite el tratamiento biológico simultáneo tanto de la zona saturada del suelo como de la no saturada.

Mediante una serie de pozos de inyección se procede a la inmisión de aire comprimido (biosparging) directamente en la porción contaminada del acuífero. La inyección de aire actúa según diferentes mecanismos dependiendo de si el contaminante es altamente volátil o si por el contrario el contaminante es poco volátil.

Esquema de un proceso de biosparging

Contaminantes altamente volátiles. Estos contaminantes pueden estar presentes bien absorbidos en las partículas del suelo o bien disueltos en la fase líquida. Una vez inyectado el aire éstos migran, en fase de vapor, hacia la zona vadosa. Una vez que alcanzan la zona saturada donde pueden ser:

- Biodegradados directamente en el terreno no saturado, siempre que se haya adoptado un sistema de bioventilación. En este caso el proceso que se realiza es el propiamente denominado "biosparging and bioventing". Este procedimiento comparado con el bioventingpermite una mejor, y más uniforme, ventilación de la franja capilar contaminada.

- Recogidos y captados inmediatamente junto con otros contaminantes presentes en la zona vadosa. Para ello se utiliza un sistema de extracción al vacío. En este caso el procedimiento recibe el nombre de "biosparging and soil vapor extration".

Biosparging and soil vapor extraction

Contaminantes poco volátiles. El aire que se introduce provee el oxígeno necesario para la biodegradación de los contaminantes.

• Landfarming

Es una técnica de saneamiento de suelos donde el suelo contaminado se trata con microorganismos mediante la aplicación de una capa de tierra de aproximadamente 50 cm de espesor que se ara varias veces con el objeto de crear unas condiciones óptimas para un correcto desarrollo bacteriano, acelerando de este modo el proceso de degradación. Este método está especialmente indicado para la descontaminación de suelos contaminados con aceites, utilizándose fundamentalmente para tratar los fangos residuales de las refinerías de petróleo.

Excavado del suelo Presencia de bolas de alquitrán

Inoculación de microorganismos Sucesivos arados de la tierra

Proceso de landfarming finalizado

En la aplicación de esta técnica de biorreparación los residuos de las refinerías previamente a ser mezclados con el suelo suelen recibir un pre-tratamientobiológico que mineraliza parcialmente sus componentes orgánicos. En ese caso los fangos residuales contienen un alto contenido en hidrocarburos aromáticos y un bajo contenido (5-10%) en hidrocarburos alifáticos. No obstante, si los residuos no ha sido pre-tratados, como ocurre cuando los sólidos se depositan directamente en tanques, los fango tiene un alto contenido en hidrocarburos alifáticos (30-50%) y en sólidos inorgánicos (depósitos).

El terreno destinado para aplicar esta técnica debe ser plano para minimizar las posibles pérdidas y además, ligero para que se airee bien. También es necesario que el fondo esté formado por una capa de arcilla para evitar que la contaminación de las aguas subterráneas por filtración.

La zona debe estar rodeada por una ligera elevación del terreno y un foso posterior para evitar que en caso de lluvia se desborde. Es muy importante que se escoja un lugar adecuado teniendo en cuenta las precipitaciones y la temperatura ambiental. Un encharcamiento del terreno, si llueve en exceso, puede impedir que el oxígeno llegue a las zonas inferiores del suelo. La temperatura óptima para que ocurran los procesos de biodegradación es de 20-30°C, deteniéndose la mayoría de ellos por debajo de 5°C.

Suelo contaminado por hidrocarburos

En la técnica se añade abono al terreno para suministrar nitratos y fosfatos para activar el crecimiento de los microorganismos, añadiéndose también carbonato cálcico para subir el pH del suelo hasta 7,8 aproximadamente.

Si el fango no ha sido pre-tratado el mejor funcionamiento se consigue para cargas máximas de unas 100 o 200 Tm de residuos por cada hectárea de terreno. La adición de nuevos residuos puede hacerse cada 4 meses aproximadamente. En este tiempo un 50-70% de la materia orgánica añadida se ha degradado.

Suelo recuperado mediante landfarming

Una desventaja de este sistema de tratamiento de residuos es que los metales pesados que contengan se acumulan en el suelo. Como consecuencia un terreno utilizado durante mucho tiempo para recibir residuos de este tipo no puede utilizarse para la agricultura ni la ganadería posteriormente.

Esquema de proceso de landfarming

Una bacteria patagónica para degradar hidrocarburos contaminantes

Una bacteria patagónica del género Rhodococcus acumula aceites a partir de residuos orgánicos y es capaz de degradarhidrocarburos. Así lo determinó un equipo de investigadores, luego de que en INDEAR, la primera plataforma genómica del país, se descifrara su material genético. La información obtenida permitirá desarrollar métodos de biorremediación de suelos contaminados, además de la producción de biodiesel a gran escala y otros productos de utilidad biotecnológica.

Bacterias de la yuca son clave en ríos contaminados por minería.

Investigadores colombianos han identificado hasta seis grupos de bacterias en las plantas de procesamiento de yuca, un tubérculo que crece en tierra tropical, capaces de eliminar el cianuro de los ríos contaminados por la minería aurífera. Esta alternativa es eficaz y más accesible que otros procedimientos químicos de limpieza de aguas residuales, pues los microorganismos que degradan el cianuro aparecen durante la fermentación del almidón de la yuca, también conocida como mandioca o casava, que sirve de materia prima para la panadería. "La idea de la aplicación biotecnológica es poder llevar este tipo de bacterias a sitios donde se hace minería, educar al minero para que haya un paso de descontaminación de sus aguas residuales" y evitar así que el cianuro llegue a los ríos, explicó a Colombia.inn, agencia operada por Efe, el bioquímico Joel Panay, líder del equipo de investigadores de la Universidad Icesi de Cali. Colombia, al igual que otros países de Sudamérica, tiene importantes minas de oro y esta actividad está originando un gran impacto medioambiental por la contaminación de los caudales. La razón es que el cianuro se utiliza para separar el oro del resto de elementos extraídos en los ríos, por ser de los pocos reactivos químicos que disuelven el preciado metal en el agua, pero cuando esas aguas residuales donde se ha hecho la mezcla llegan a los ríos dejan una estela tóxica. El objetivo del equipo de Panay es dotar a los mineros de tanques con las bacterias extraídas en las plantas de procesamiento de yuca para que ellos mismos puedan contribuir a la descontaminación de las aguas residuales antes de que estas vayan a parar a los torrentes. Este desarrollo científico nació del proyecto 'Biorremediación con bacterias degradadoras de contaminantes' que Panay presentó a sus alumnos en el laboratorio y que la estudiante Catalina Mosquera se apropió para aplicarla a la minería, en una zona donde esa actividad funciona como base de la economía de muchas comunidades. La idea inicial fue identificar esas bacterias en un afluente minero, pero la inseguridad para llegar a esas zonas, dominadas por grupos ilegales y delincuentes, obligó a los investigadores a buscar una alternativa. Fue así como optaron por acudir a una planta de procesamiento de yuca, ya que este tubérculo, también conocido como mandioca o pan de tierra caliente, contiene por naturaleza índices de cianuro. "Los microorganismos se adaptan a este tipo de compuestos cuando están en presencia de él en el ambiente, por eso se pensó que yendo a una rallandería (planta) de yuca podíamos encontrar microorganismos que al estar expuestos al cianuro, que viene presente en la yuca en ese proceso de extracción de almidón, fuesen capaces de degradarlo", explicó. En la rallandería La Agustina, ubicada en el departamento del Cauca (suroeste), los investigadores tomaron muestras, las cultivaron y trabajaron en el laboratorio hasta lograr identificar seis grupos de bacterias con distintas capacidades para eliminar el cianuro. "Tenemos un electrodo sensible al cianuro, el cual nos permite medir la concentración. Nos dimos cuenta de que al cabo de diez días el cianuro que había en ese medio líquido se reducía a cero y definitivamente lo estaban incorporando en su metabolismo", explicó el químico. En Colombia es frecuente encontrar cultivos de yuca,una de las mayores fuentes de calorías en la dieta de las zonas tropicales, ahora convertida en una solución a graves problemas medioambientales en todo el país y en concreto en el Valle del Cauca, departamento del que Cali es capital.

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