BIOOTECNOLOGIA AMBIENTAL

BIOTECNOLOGIA AMABIENTAL

I. INTRODUCCIÓN

De la intrínseca capacidad de la naturaleza para superar algunos desequilibrios en el ecosistema, surge la biorremediación, como una tecnología que usa un elemento biológico, en la mayoría de los casos microorganismos, para eliminar contaminantes de un lugar, sea este suelo, sedimento, fango o mar. Esta tecnología se ha transformado en la colaboración directa de la naturaleza, que no siempre es capaz de superar por sí sola grandes desequilibrios.

La biorremediación le da una ayuda al medio ambiente en la mejora de los ecosistemas dañados, acelerando dichos procesos naturales. Lo que hacen los microorganismos es degradar los desechos en productos menos tóxicos, además de concentrar e inmovilizar sustancias tóxicas, metales pesados; minimizar desechos industriales y rehabilitar áreas afectadas con diversos contaminantes; a veces la biorremediación del ambiente contaminado puede requerir la elaboración de un microorganismo genéticamente modificado que sea eficiente sólo para ese caso.

En la actualidad la biorremediación es una de las técnicas que más se están usando para tratar de solucionar los graves problemas de deterioro ambiental que se presentan en gran número en el agua. El problema empieza en las grandes descargas que se depositan en los numerosos drenajes que componen una ciudad, pues su destino final siempre son los diferentes Ríos, Lagunas o Mares que se encuentren cerca del centro poblacional. Uno de estos contaminantes tóxicos que se vierten al drenaje son los aceites usados (los que usan los coches), desconociéndose realmente los enormes volúmenes que se tiran.

Existen muchas investigaciones dedicadas a demostrar la degradación de aceites por medio de bacterias, por lo que se inició esta práctica; con el fin de valorar y comprobar el efecto que ejercen las bacterias para degradar los aceites a partir del aumento de la biomasa.

A partir del contexto y justificación: ¿Será posible operar el sistema del Biorreactor mixto de forma satisfactoria? ¿Las condiciones del Biorreactor mixto serán los adecuados para el microorganismo seleccionado? ¿Los microorganismos seleccionados serán capaces de degradar o transformar el aceite para motores de 2T, mostrando así el aumento significativo de su biomasa microbiana?

- Hipótesis

Es posible operar el sistema del Biorreactor Mixto mostrando así una variación significativa en aumento de la biomasa del microorganismo seleccionado, comprobando así capacidad para degradar el aceite para motor de 2T en un periodo de 5 días.

• Objetivo General:

Demostrar la capacidad del microorganismo seleccionado para degradar el aceite para motor de 2T en el sistema de un Biorreactor Mixto en un periodo de 5 días.

• Objetivos Específicos:

- Operar de forma satisfactoria el Biorreactor Mixto.

- Observar el aumento de biomasa del microorganismo seleccionado.

- Determinar la curva de crecimiento del microorganismo seleccionado en el transcurso de los 5 días de operación en el Biorreactor Mixto.

II. REVISION BIBLIOGRAFICA

2.1. Biorreacción

La biorreacción simplemente es el uso de microbios para consumir contaminantes .Casi cualquier sustancia, con la ayuda de microbios, se descompondrá (desintegrara), dado el medio ambiente apropiado. Esto es especialmente cierto para los compuestos orgánicos. Sin embargo, ciertos microbios, también pueden consumir compuestos inorgánicos, tales como el sulfuro de hidrogeno y los óxidos de nitrógeno. (Vargas et al. 1999).

2.2. Importancia de la biorreacción.

En pocas palabras: ¡Su costo! Los biorreactores utilizan únicamente cantidades pequeñas de energía eléctrica para conducir dos o tres motores pequeños. Normalmente los biorreactores no requieren mano de obra a tiempo completo, y los únicos suministros operativos necesarios son pequeñas cantidades de macronutrientes.

Los biorreactores funcionan bien pero los microbios son meticulosos con respecto a lo que comen. Los microbios necesitan la concentración correcta de contaminante, temperatura, humedad y pH. Existen muchas oportunidades para cometer errores en el diseño y en la operación de un sistema de biorreacción. . (Vargas et al. 1999).

2.3. Descripción general:

2.3.1. ¿Cómo funciona un biorreactor?

Los biorreactores han habitado la Tierra desde el momento en que la vida se enfrió lo suficiente como para permitir la existencia de cualquier forma de vida. Los microbios tienen un ciclo de vida simple: nacen, comen, crecen, se reproducen y mueren. Su dieta se basa principalmente en compuestos de carbono, agua, oxigeno (para reacciones aeróbicas) y macronutrientes. Los biorreactores unas microbios para eliminar contaminantes de las emisiones al consumir dichos contaminantes. El concepto es simple, pero la ejecución puede ser bastante complicada.

Los biorreactores se han usado por centenares de años para tratar aguas cloacales y otros desechos olorosos transportados por el agua. Hace aproximadamente sesenta años, los europeos comenzaron a usar los biorreactores para tratar el aire contaminado (olores), en particular, las emisiones provenientes de las plantas de tratamiento de aguas cloacales y las plantas extractoras de grasa. (Allen.2000).

2.4. Factores que afectan el rendimiento: Variables y limitaciones:

Dado que los biorreactores utilizan cultivos vivos, se ven afectados por muchas variables en su medio ambiente. A continuación se indican las variables y limitaciones que afectan el rendimiento de todos los biorreactores, independientemente del tipo de proceso. (Voigt.P).

 Temperatura:

La variable más importante que afecta las operaciones de un biorreactor probablemente es la temperatura. Un chorro de aire caliente puede matar totalmente una biomasa con mayor rapidez que cualquier otro accidente. La mayoría de los microbios puede sobrevivir y florecer en un rango de temperaturas de 30 a 41 °C. Es importante monitorear la temperatura del lecho por lo menos una vez al día, pero cada ocho horas seria incluso más seguro.

Si bien un chorro de aire realmente caliente es la variable más letal para los microbios, el aire frio también interrumpe el crecimiento de los microbios, pero no los mata. El aire frio puede reducir la actividad de los microbios al punto que dejen de consumir contaminantes y pasen a un estado de animación suspendida. Incluso el congelamiento no mata a los microbios. (Voigt. P)

 Humedad:

La segunda variable más crítica en la humedad del lecho. Los microbios necesitan humedad para sobrevivir y la humedad crea la biopelicula que elimina (absorbe) contaminantes. Los problemas de baja humedad pueden corregirse al hacer pasar las emisiones a través de un humificador. Al tener emisiones próximas a la saturación (100% de humedad relativa) resolverían la mayoría de los problemas de lecho seco. (Voigt. P)

 Cuidado y Alimentación:

Además de lograr una temperatura cómoda y un medio ambiente húmedo, los microbios necesitan una dieta de nutrientes balanceados para sobrevivir y propagarse. Los contaminantes proporcionan la fuente principal de alimento y energía, pero los microbios también requieren macronutrientes para sustentar su vida. La desintegración de los medios de un lecho orgánico puede proporcionar la mayoría de los macronutrientes. Sin embargo, si un lecho es deficiente en ciertos nutrientes, los microbios dejaran de crecer y podrían comenzar a morirse.

El nitrógeno es un nutriente esencial para el crecimiento microbiano. Los microbios utilizan el nitrógeno para construir las paredes celulares (las cuales contienen aproximadamente el 15% de nitrógeno) y el nitrógeno es un constituyente principal de proteínas y ácidos nucleicos.

Otros macronutrientes esenciales incluyen el fosforo, potasio, magnesio, calcio, sodio y hierro. Puede agregarse nitrógeno, fosforo y potasio (el código NPK en las etiquetas de los fertilizantes).

 Acidez:

La mayoría de los biorreactores funciona mejor cuando el pH del lecho es cercano a 7, o neutro. Algunos contaminantes forman ácidos al descomponerse. La producción de ácidos con el correr del tiempo disminuirá el pH y finalmente destruirá los microbios. Si un proceso emite contaminantes que producen ácidos, se deberá desarrollar un plan para neutralizar estos ácidos. (Voigt. P)

 Población de microbios:

Algunos proveedores de equipos pueden simular la corriente de emisión de un cliente en su laboratorio y realizar pruebas de biorreacción para determinar cuáles cepas de microbios funcionan mejor en una mezcla particular de contaminantes. Pueden luego inocular los medios del lecho con dichas cepas y arrancar con los microbios “correctos” en posición. Los microbios específicos que se desarrollan en el laboratorio serán más susceptibles a cambios en el medio ambiente que los microbios generados de manera natural. Los periodos de tiempo de inactividad resultaran en un cambio en la composición de una población de microbios. (Voigt. P)

2.5. Principios de Diseño de un birreactor:

Los biorreactores son los equipos donde se realiza el proceso de cultivo (también comúnmente denominado “fermentador”), sea en estado sólido o líquido. Su diseño debe ser tal que asegure homogeneidad entre los componentes del sistema y condiciones óptimas para el crecimiento microbiano y la obtención del producto deseado. Es importante tomar en cuenta los problemas de transferencia

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