3.3.TECNOLOGÍAS EMERGENTES.

3.3.1.DEGRADACIÓN DE CONTAMINANTES POR MICRORGNISMOS. (BIORREMEDIACIÓN).

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.

PROCESO DE LA BIOREMEDIACION

1. 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.

OBJETIVOConvertir sustancias que son peligrosas para los organismos vivos a productos inertes, de manera que solo queden desechos inofensivos de dichas sustancias.

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.

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.

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.

PRINCIPALES FACTORESA TENER EN CUENTA

• Temperatura.• Disponibilidad de nutrientes

inorgánicos (fuentes de fósforo y nitrógeno).

• pH.• Concentración de metales

pesados.• Concentración de bacterias.

BIORREMEDIACION IN SITU

BIOESTIMULACION

BIOAUMENTACION

Se utilizan microorganismos endógenos para degradarcontaminantes (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 tambiénnutrientes.

Se adiciona un consorcio de microorganismosdegradadores del contaminante.Este consorcio desarrollado en el laboratorio es enriquecido con nutrientes en una solución bioactiva, la cual esinyectada a una profundidad determinada en los pozos monitoreados.

ALTAMENTE EFECTIVOS

BIORREMEDIACION EX SITU

LANDFARMING

REACTOR EX SITE

• Lodos activados.

• Reactores de biomasa fija– Biofiltros de percolación– Biofiltro de lecho inmerso– Biodiscos– Lecho fluidizado.

BIORREACTOR

BIODISCOS

LODOS ACTIVADOS

VENTAJAS• Alta eficiencia.• Ocupa areas reducidas.

DESVENTAJAS• Rígido control operacional.• Baja resistencia a carga de choque.• Inestabilidad en la decantabilidad del

lodo.

BIOFILTRO DE PERCOLACION

REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO

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.

CASOS DE APLICACION EXITOSOS

BIORREMEDIACION DE METALESCaso: 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.

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.

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 de27.400 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.

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.

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.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.

PROYECTO DE OPTIMIZACION DEL PROCESO DE

BIOTRATAMIENTO DE EFLUENTES

Desarrollo y adaptación de cepas degradadoras de hidrocarburos

Piletas separadoras API

Piletas de tratamiento biológico de efluentes

Río

Medio ambient

e

Land-Farming

Napas

1. Determinación de la presencia o ausencia de bacterias nativas capaces de degradar los contaminantes.

2. Aislamiento de cepas degradadoras de HC presentes en el afluente y/o barros activados.

3. Evaluación de su capacidad degradativa in vitro.4. Caracterización de su capacidad metabólica y

propiedades relacionadas: producción de rhamnolípidos, swarming y formación de biofilms.

5. Evaluación de la capacidad degradadora de la flora autóctona en situaciones semejantes a la real.

6. Efecto del agregado de un consorcio degradador al ecosistema nativo sobre el proceso de biodepuración.

7. Monitoreo de las poblaciones bacterianas para determinar el grado de toxicidad que presentan diferentes concentraciones de hidrocarburos totales a las mismas.

O b j e t i v o s

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. 

• 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.

GRACIAS POR TU ATENCIÓN Y PARTICIPACIÓN.