El término biorremediación fue acuñado a principios de la década de los '80. Los científicos observaron que era posible aplicar estrategias de remediación que fuesen biológicas, basadas en la capacidad de los microorganismos de realizar procesos degradativos.

Biorremediación

BIORREMEDIACIÓN

Las primeras observaciones de biorremediación fueron con el petróleo, después de algunos organoclorados y organofosforados ; “se advirtióque los microorganismos no sólo eran patógenos, sin o que además eran capaces de absorber compuestos orgánicos, algu nos naturales, otros sintéticos, y degradarlos, lo que constituye el objetivo de la biorremediación ”.

Uno de los muchos reporteros enviados a Alaska meditaba sobre el daño provocado por el vertido del Exxon Valdez . Pensaba que el petróleo, sustancia nat ural, no provocaría un daño ambiental irreparable y tal c omo se ha ido observando durante décadas, el crudo después de un largo tiempo es diluido y asimilado por el medio ambiente.

De esta 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 may oría de los casos microorganismos, para eliminar contaminantes de un lugar, sea este suelo, sedimento, fango o mar. Esta tecnología se h a transformado en la colaboradora directa de la naturaleza, que no siemp re es capaz de superar por sí sola grandes desequilibrios. La biorremediación le da una ayuda al medio ambiente en la mejora de los ecosist emas dañados, acelerando dichos procesos naturales. Lo que hacen los microorganismos es degradar los desechos en product os menos tóxicos, además de concentrar e inmovilizar sustanc ias tóxicas, metales pesados; minimizar desechos industriales y rehabili tar áreas afectadas con diversos contaminantes.

Orígenes

Biorremediación

Es similar a la biotecnología, en general sus técni cas son específicas para casos particulares, porque dependen directamen te de las condiciones del ecosistema a recuperar.A veces, biorremediar un ambiente contaminado puede requerir la elaboración de un microorganismo genéticamente modi ficado que sea eficiente sólo para ese caso.Un evento más sencillo de biorremediación puede ser el del petróleo. Los derrames de crudo provocan un desequilibrio al aume ntar la cantidad de carbono, lo que descompensa los niveles de nitrógen o y fosfato, en esas condiciones metabólicamente no se puede consumir el carbono. La biorremediación de petróleo consiste en verter los mismos nutriente s que están descompensados, fosfato, nitrógeno y dejar qu e los microorganismos que ya están presentes “hagan su tr abajo”.

OrígenesLa biorremediación surge como una rama de la biotecnología que busca resolver los problemas de contaminación mediante el diseño de microorganismos capaces de degradar compuestos que provocan desequilibrios en el medio ambiente.

Biorremediación

De quDe qu éé se ocupa la biotecnologse ocupa la biotecnolog íía ?a ?Biorremediación

Muchos tratamientos biotecnológicos de contaminantes son considerados biorremediación, sin embargo algunos a utores diferencian entre ambos procesos. La biotecnología es tecnología que usa elementos biológicos, sea un org anismo o una enzima.

“En estricto rigor un sistema de tratamiento de efl uentes o un sistema de compostage no son biorremediación, son tratamientos biológicos o mixtos para evitar la contaminación, en cambio la biorreme diación se utiliza para revertir un daño”. Tanto el tratamiento de residuos como la biorremedi ación usan microorganismos, pero lo distintivo de la biorremed iación es la aplicación de una tecnología a posteriori, una vez que se ha prod ucido el daño ecológico.

Biotecnología y BIORREMEDIACIÓN

Las primeras observaciones de biorremediación fueron con el petróleo, después de algunos organoclorados y organofosforados ; “se advirtióque los microorganismos no sólo eran patógenos, sin o que además eran capaces de absorber compuestos orgánicos, algu nos naturales, otros sintéticos, y degradarlos, lo que constituye el objetivo de la biorremediación ”.

Biorremediación

BIOREMEDIACIÓNBiorremediación en acción

Todos los contaminantes poseen características que los hacen capaces de perturbar el medio ambiente y provocar daño a la salud humana y del planeta. Crea r estrategias de biorremediación para eliminarlos todo s es un camino que se está iniciando para esta rama de la biotecnología.

Existen grupos de compuestos especialmente peligros os para el hombre en los que la biorremediación ha logrado importantes avances.

Uno de estos grupos son los organoclorados, compues tos orgánicos no naturales que tienen cloro en su molécula y son cap aces de intervenir en los procesos celulares normales, entre otros la rep roducción.

Son relativamente estables y omnipresentes en el am biente. Surgen como subproductos de procesos industriales y eventos nat urales como incendios forestales, erupciones volcánicas, incineradores de desperdicios sólidos, chimeneas, motores, control de plagas, etc. También pueden detectarse en la mayoría de los alim entos, como pollos, carnes rojas, pescados, productos lácteos, aceites vegetales y verduras.

Biorremediación

Seeger, investigador chileno que trabaja con PCB, en cooperación con un grupo de investigadores en Alemania , han generado bacterias recombinantes capaces de mineralizar los PCB, han obtenido enzimas generadas por ingeniería genética que son más eficientes con algu nos PCB, para lo que están trabajando con la bacteria. Estos estudios se han realizado a nivel de laborato rio y no han sido aplicados en problemas ambientales concret os, pero todo el conocimiento generado se ha enviado a Alemania, donde ha sido utilizado experimentalmente con gran éxito para biorremediar sitios contaminados.

Ver documento biodegradacion_OC.pdf (Tema 20)

BIORREMEDIACIÓN de PCBs

Biorremediación

Biorremediación de Aceites usados bajo condiciones de laboratorio

En la actualidad la biorremediación es una de las técnicas que más se están usando para tratar de solucionar l os graves problemas de deterioro ambiental que present an un gran número de compuestos 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 a l drenaje son los aceites usados (los que usan los coches), desconociéndose realment e los enormes volúmenes que se tiran.

Biorremediación

Existen muchas investigaciones dedicadas a demostra r la degradación de aceites por medio de bacterias, por lo que se inicio un experimento; en el Laboratorio de Acuacul tura y Manejo Ambiental de Bioshabitat.com, con el fin de v alorar el efecto que ejercen las bacterias para degradar los aceites gastados a partir de la cuantificación de biomasa.

Los resultados obtenidos indican que en un lapso de tiempo corto, sí existe producción de biomasa (crecimiento del microorganis mo) en presencia de aceite en el agua.

El floculante se hizo presente; en pequeñas cantidad es, al octavo día de la investigación y ya para el quinceavo día se observa ba mucha materia orgánica en suspensión.

Como dato importante se pudo observar que a partir del octavo día de la investigación, el olor de aceite gastado; que se ha cia presente en todo el laboratorio, fue disminuyendo y al final desapareci endo.

Degradación bacteriana de Aceites usados

Biorremediación

BIORREMEDIACIÓN DE HIDROCARBUROS

PETROLEO Y SUS DERIVADOS

Las acciones remediativas que se llevaron a cabo fue ron las siguientes:· Recuperación de producto libre o “diesel” del agua subterránea· Biorremediación “In-Situ” en suelos contaminados· Biorremediación “In-Situ” del agua subterránea conta minada

Empresa dedicada a la eliminación de contaminantes en suelos y acuíferos, a través de la biorremediación. El objetivo principal fue la eliminación de contaminantes utilizando técnicas innovadoras que resultaran ambientalmente seguras.

La Obra Sobresaliente del año 2000 del Colegio de Ingenieros y Agrimensores de PR (CIAPR). En el proyecto se efectuó una biorremediación del subsuelo y del acuífero afectados con combustible diesel. Se realizaron la evaluación del lugar contaminado y las actividades de remediación en la Planta Generadora de la A.E.E. Estudios posteriores indicaron que el producto tóxico se filtró bajo los muros de contención del dique y se expandió al subsuelo, incluyendo el agua subterránea.

UN PROYECTO DE BIORREMEDIACIÓN para eliminar DIESEL, POR CIAPR (2000)

Biorremediación

1.-Sistema de Recuperación de Producto

A través de este proceso se separa el agua del contaminante que se encuentra flotando en la

superficie del agua subterránea.Este sistema no requiere el uso de maquinaria

especial o electricidad y recupera hasta 50 galones de agua diarios. Este sistema de recuperación fue

instalado en todos los pozos donde había presencia de diesel flotando en el agua

subterránea. Una vez el producto es almacenado en el tanque, la A.E.E., coordina su retirada y

almacenamiento.

FASES DEL PROYECTO CIAPR (2000)

Biorremediación

Los mecanismos que rigen la evolución de los plaguicidas en el suelo son diversos.

Descomposición química, que tiene lugar por proceso s de oxidación, reducción, hidroxilación, dealquilaci ón, rotura de anillos, hidrólisis e hidratación.

Descomposición fotoquímica, que se produce por efec to del espectro de luz ultravioleta de la luz solar. Las fuentes de lu z y su intensidad regulan el grado de descomposición de un compuesto.

Descomposición microbiana, la acción de los microor ganismos del suelo sobre los plaguicidas es probablemente el mec anismo de descomposición más importante. Los microorganismos del suelo, bacterias, algas y hongos, obtienen alimento y ener gía para su crecimiento por descomposición de estos compuestos orgánicos sobre todo cuando carecen de otras fuentes.

Descomposición por las plantas y organismos, como c onsecuencia de los procesos metabólicos que tienen lugar en las pl antas.

BIORREMEDIACIÓN de SUELOS

Biorremediación

El proyecto consistió en la construcción de cuatro p ozos de inyección en un lugar contaminado.Se prepararon e inyectaron 50 galones de una soluci ón de nutrientes al pozo.

Las muestras de agua se recolectaron a diversos niv eles de profundidad para observar la dilución de nutrientes en el agua subte rránea antes y después de la inyección. Se analizaron las muestras del agua sub terránea en busca de la presencia de estos nutrientes. Basados en los resu ltados de la prueba piloto, se realizó una inyección de nutrientes a gran escala.

Se utilizaron nueve pozos como centros de monitoreo durante todo el proyecto. El monitoreo consistió en recolectar muestras del ag ua subterránea de los pozos señalados. Las muestras fueron recolectadas a dive rsos niveles de profundidad (10, 15 y 20 pies). Las mismas fueron analizadas p ara determinar las concentraciones de pH, conductividad, nitratos, nit ritos, amonio, fosfato, hierro y microorganismos heterotróficos.

PROYECTO PILOTO CIAPR

Biorremediación

BiodegradacionesBiodegradacionesBiorremediacionesBiorremediaciones

PLAGUICIDAS

Biorremediación

2.- Sistema de BioventilaciónLa bioventilación es una biorremediación “in-situ” que utiliza microorganismos endógenos para degradar contaminantes tanto del subsuelo como de las aguas subterráneas contaminadas.

Mediante esta técnica, la actividad biológica de la bacteria endógena se estimula por medio de la inyección de aire a través de los p ozos de ventilación. Estos se instalan en varios puntos del área contaminada, y a través de ellos se inyectan nutrientes y soluciones específicas preparadas en l aboratorio.

Se cumplieron dos condiciones para aplicar el siste ma de bioventilación como tecnología remediativa en este lugar (AEE). En prim er lugar se determinó que era posible la producción y provisión de oxígeno a trav és de la zona vadosa del subsuelo. Luego se demostró que los microorganismos endógenos del lugar tenían la capacidad de utilizar el oxígeno para bio degradar la contaminación de hidrocarburos en una proporción aceptable. Además, fue necesario determinar la conductividad hidráulica y la permeabilidad intríns eca para saber cuán efectivo sería el sistema de bioventilación en el lugar afect ado.

UN PROYECTO DE BIORREMEDIACIÓN DE PETROLEO en suelos

Biorremediación

Para poder acelerar el proceso biorremediativo, se desarrolló un consorcio de microorganismos degradadores de diesel bajo condiciones anaeróbicas . Se cultivaron bacterias endógenas desnitrificadoras del lugar contaminado. Estas bacterias fueron enrique cidas con nutrientes en una solución bioactiva, la cual f ue inyectada a una profundidad de 14 y 18 pies en los pozos monitoreados.

BIOALIMENTACIÓN

Los derrames de crudo provocan un desequilibrio al aumentar la cantidad de carbono, lo que descompensa los niveles de nitrógeno y fosfato, en esas condiciones metabólicamente no se p uede consumir el carbono. La biorremediación de petróleo consiste en verter los mismos nutrientes que están descompensados, fosfato , nitrógeno, en algunos casos biodesinfectantes, y dejar que los mi croorganismos que ya están presentes “hagan su trabajo”, para rec upera el equilibrio y regenerar el ambiente.

Biorremediación

La complejidad técnica del proyecto se presentócuando se encontró contaminación en suelos saturados . La biorremediación de hidrocarburos en suelos saturados usualmente está limitada por la disponibilidad de oxígeno.

En este caso se pueden utilizar otros receptores alternativos de electrones en sustitución del oxígeno para la degradación de l os hidrocarburos, implementándose el uso de sistemas anaerobios .

Se examinó la efectividad de otros nutrientes para estimular la respiración anaerobia y lograr la remediación de su elos contaminados con hidrocarburos.

BIORREMEDIACIÓN de SUELOS SATURADOS DE DIESEL

Biorremediación

El monitoreo fue efectuado cada dos semanas para realizar los análisis químicos de las muestras de agua. Esta estrategia de bioestimular la degradación bajo condiciones favorables a la respiración anaerobia fue muy útil. Los resultados de reducción de diesel unidos a la evidencia de bioestimulación anaerobia fueron consistentes con el estudio piloto.Esta alternativa, que requiere de una implementación cuidadosa, es muy prometedora para la restauración.Se realizó además una bioaumentación, que consistió en la integración de varios microorganismos para aumentar o incrementar la actividad biodegradativa en ese medio.

Típico Pozo de Inyección Para Biorremediación Anaerobia

BIORREMEDIACIÓN ANAEROBIA

Biorremediación

Rendimiento de la BIOALIMENTACIÓN

La aplicación de esta técnica consiguió la eliminaci ón de más del 90% de los contaminantes en las zonas más críticas y u na considerable reducción de hidrocarburos en casi todas las áreas del lugar.

En aproximadamente un 98% del terreno tratado, las concentraciones de hidrocarburos disminuyeron a menos de 100 mg/kg .

En las áreas donde se aplicó la bioaumentación se obs ervó una reducción significativa de las concentraciones de T otal Hidrocarburos Petróleo (THP). A 15 pies de profundidad las conce ntraciones de (THP) se redujeron de 1,000 mg/kg a menos de 100 mg/ kg

Biorremediación

ANTES DE LA BIOALIMENTACIÓN DESPUÉS DE LA BIOALIMENTACIÓN

REDUCCIÓN DEL DIESEL CON LA BIOALIMENTACIÓN

Biorremediación

· Se completó la remediación aproximadamente de 30,000 yardas cúbicas de suelo y acuífero contamina do con diesel cubriendo un área de aproximadamente 40, 000 pies cuadrados a una profundidad de 20 pies.

· Se implementó como innovación un protocolo de bioestimulación anaeróbica para degradar hidrocarbur os en suelos saturados usando un método de aireación mecánica.

· Se desarrolló un consorcio de microrganismosdegradadores de diesel donde se comprobó la eliminac ión de los contaminantes en menos de 30 días, evitando la importación de microorganismos exógenos.

· Se cumplió con todas las regulaciones y leyes ambientales estatales y federales para el desarroll o de este proyecto.

RESULTADOS

Biorremediación

Apuesta por la biorremediaciónpara combatir el vertido del Prestige, Eduardo Ayesa, director de la Unidad de Ingeniería Medioambiental del Centro de Estudios e Investigaciones Técnicas de Gipuzkoa, CEIT.

La biorremediación como método para combatir el vertido del buque Prestige en las costas gallegas.El tratamiento de biorremediación consiste en estimular la eliminación de la mancha de fuel mediante microorganismos que ya existen en el mismo vertido. "Mediante la adición de nutrientes, se intenta aumentar la actividad de estos MICROORGANISMOS.

Se pueden inocular nuevos hongos o bacterias que es tén especialmente preparados para degradar la mancha. Dice Eduardo Ay esa, " no podemos evitar que se ensucien las playas, pero a medio y l argo plazo estas bacterias van degradando la mancha y, medioambienta lmente es la solución más sostenible. ".

Biorremediación

BIOREMEDIACIÓN

El comisionado Xoán Novoainformó, en conferencia de prensa, de que las investigaciones realizadas desde junio en las p layas de Moreira y Cuño, en Muxía, confirman la "utilidad" de esta técnica de li mpieza, que consiste en potenciar la degradación del petróleo por efecto de la naturaleza, en concreto, por la acción de bacterias.

Novoa consideró los resultados obtenidos hasta ahora como "esperanzadores", pero precisó que habrá que esperar para decidir su us o en otros espacios hasta que se conozcan las conclusiones de las pruebas rea lizadas.

Está previsto que a mediados de septiembre se inform e sobre los resultados de los experimentos en el Parque Nacional Illas Atlánti cas, mientras que los equipos que trabajan en la Costa da Morte podrían ofrecer ya un "protocolo de actuación" a finales de noviembre

Biorremediación en la Costa da Morte

Experimentos en la Costa da Morte:Las bacterias podrían acabar con el fuel del Prestige

Biorremediación

BIOREMEDIACIÓN

Estos microorganismos "se comen" poco a poco el pet róleo hasta eliminarlo, una acción que requiere "meses, aunque pocos", agregóLlamas. Entre las pruebas realizadas, el investigad or citó el "riego" en un acantilado de Cuño con abono comprado en Muxía y con agua que desvían de un regato próximo y que, en menos de un mes, ha logrado eliminar de las rocas parte del fuel.

También aludió a la posibilidad de "regar" nutriente s con cáscara de mejillón, para que penetren con mayor facilidad ent re el petróleo. Llamas concluyó que la biorremediación tiene como ventajas e l respeto por la riqueza natural de la Costa da Morte y la diversidad de técnicas, que permite llegar a zonas de difícil acceso.

Biorremediación en la Costa da MorteLos resultados de la biorremediación han sido muy alagüeños. Se han implementado con las técnicas de "bioestimulación", que consiste en facilitar a cier tas bacterias nutrientes, como nitrógeno y fósforo mezclados con agua.

Biorremediación

También respaldó a Novoa al matizar que no se trata de "empezar por empezar" con la ampliación del uso de esta técnica sino que "vale más actuar con lo mínimo imprescindible". "Hay que ayud ar a la naturaleza a realizar este proceso, pero el gasto en potenciar esta acción no va a garantizar el éxito", advirtió Llamas, quien apostó p or esperar los resultados finales de las pruebas.

Biorremediación en la Costa da MorteEl tratamiento de biorremediación empleado ha result ado una limpieza "económica", tras comparar el gasto de 12.000 euros por 500 m de costa limpiados, frente a l millón de euros necesario en la catástrofe del "Exx onValdez" para la limpieza física de cada kilómetro d e litoral. Asimismo, coincidió en la viabilidad de ini ciar un plan específico de biorremediación para toda la cost a afectada por el fuel.

Biorremediación

BIOREMEDIACIÓN

Resultados de algunos tratamientos

BIORREMEDIACIÓN DE IONES

La reducción biológica de sulfatos llevada a cabo p or un grupo de bacterias heterótrofas, anaeróbiasconocidas como BSR (Bacterias Sulfato Reductoras). La reducción biológica de sulfatos mejora la calida d del agua ácida :

· Producción de SH que reacciona con los metales disueltos para formar sulfuros metálicos indisolubl es.· El pH se eleva debido a la producción de bicarbonat o como consecuencia de la oxidación de los nutrientes orgánicos.· Un efecto neutralizador del pH es apreciado porque los iones hidronios son consumidos por la redución de l sulfato. El sulfato es eliminado de las corrientes acuosas al transformarse en SH.· Las condiciones anaeróbias imposibilitan el crecimiento de bacterias generadoras de ácido (T. Ferrooxidans), luego se previene la producción ácid a.

Biorremediación

Opciones de Biorremediación del agua de minerías : · Tratamiento in situ usando una mina abandonada como un biorreactor (dentro de un pozo).· Biorreactor externo construido cerca de la descarga para tratar las corrientes acuosas.· Combinación de los dos anteriores.

mg

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Tratamiento biológico de Residuos Mineros y Metales Pesados

Biorremediación

El BIORREACTOREl BIORREACTOR

Se define como BIORREACTOR un lugar que permite el crecimiento controlado de microorganismos

FERMENTADOR

Biorremediación

· Bajo coste del tratamiento. · Tratamiento in situ, no hay gastos de transporte. · Reducción y eliminación de subproductos finales. · Eliminación de un costoso equipamiento y atención frecuente del operador. · Eliminación de un seguimiento a perpetuidad.

El tratamiento biológico es efectivo para los sigui entes residuos: · Pila rellena de lixiviados mineros. · Faldas de la mina. · Procesos de molido y corrientes de cola.La depuración biológica es más rápida, más barata, y más efectiva que

otros métodos. Ventajas:1. Corto tiempo de tratamiento. 2. Tratamiento in-situ. 3. Desintoxicación completa. 4. Fin de una responsabilidad a largo plazo. ELIMINACION 5. Permite una revegetación natural. 6. Nutrientes, subproductos y productos finales naturales y no tóxicos

Ventajas del tratamiento biológico de Residuos Mineros y Metales Pesados:

1..

Biorremediación

VENTAJAS: VENTAJAS: VENTAJAS: VENTAJAS: Bajo coste global de todo el tratamiento. Potencial para aumentar la recuperación de oro

BiorremediaciBiorremediaciBiorremediaciBiorremediacióóóónnnn de metales de metales de metales de metales

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Biorremediación

SERVICIOS QUE SE OFERTAN A SERVICIOS QUE SE OFERTAN A EMPRESASEMPRESASIntervención de los microorganismos, en especial la s mixobacterias, en procesos de Biomineralización y de Biorremediación.

Uso de la biomasa microbiana en la bioadsorción de metales pesados y empleo de las mismas en sistemas de biofiltros sumergidos.

Biorremediación

Uso de la biomasa microbiana en la bioadsorción de metales pesados y empleo de las mismas en sistemas de biofiltros sumergidos.

DescontaminaciDescontaminaciDescontaminaciDescontaminacióóóón de n de n de n de PbPbPbPb

Biorremediación

Obtención de microorganismos manipulados genéticamente. Mejora de razas de interés industrial mediante técnicas clásicas y técnicas de biología molecular.

Biotransformación de productos, biorremediación

Biorremediación

Sanando la tierra

La tierra está cada día más enferma por la gran cant idad de contaminantes que son liberados al ambiente. Est o perjudica a los ecosistemas, provocando severos daños a todos los s eres vivos, incluyendo al hombre.La biorremediación , rama de la biotecnología que utiliza un elemento biológico para mejorar el daño, ofrece excelentes s oluciones y es en síun buen negocio, pero la falta de regulación juega en contra de su utilización como un remedio para sanar la tierra y como una oportunidad para muchas empresas.

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