Biorremediación de Hidrocarburos

Agustina Koren O´Brien de LacyIrina Lopez Dumrauf

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Indice

HIDROCARBUROS............................................................................................................................ 3¿QUÉ SON LOS HIDROCARBUROS?....................................................................................................................3CLASIFICACIÓN HIDROCARBUROS....................................................................................................................3EXPLOTACIÓN DE HIDROCARBUROS EN LA PATAGONIA...............................................................................3

PROBLEMÁTICA AMBIENTAL EN LA PATAGONIA.................................................................4

BIORREMEDIACIÓN......................................................................................................................... 6¿QUÉ ES LA BIORREMEDIACIÓN?......................................................................................................................6FACTORES AMBIENTALES QUE INFLUYEN EN LA BIORREMEDIACIÓN.........................................................7BIORREMEDIADORES EN LA PATAGONIA........................................................................................................7

Acuña, A., Pucci, G.N., Pucci, O.H. (2010). Caracterización de tres cepas bacterianas capaces de fijar nitrógeno y biodegradar hidrocarburos aisladas de un suelo de la Patagonia. Ecosistemas 19(2):000-000..............................................................................................8Diversidad de bacterias cultivables con capacidad de degradar hidrocarburos de la playa de Caleta Córdova, Argentina..................................................................................................... 8Electro bioremediación de fondos de tanques petroleros...........................................................9

BIBLIOGRAFÍA:................................................................................................................................. 9

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Hidrocarburos

¿Qué son los hidrocarburos?

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos que combinan átomos de carbono con átomos de hidrógeno. Cuando el hidrocarburo es extraído en forma líquida se lo denomina petróleo. Cuando se encuentra en estado gaseoso, se lo llama gas natural (1)

La explotación del petróleo y gas natural es una industria muy importante para la economía ya que permite obtener materia prima para producir diferentes elementos, por ejemplo, plásticos, lubricantes, etc. (1)

Clasificación Hidrocarburos

Los hidrocarburos se pueden clasificar en alifáticos y aromáticos.Los hidrocarburos alifáticos son aquellos que carecen de anillo aromático.

Se pueden dividir en saturados (alcanos), donde los carbonos poseen enlaces simples entre ellos, y los no saturados, donde los carbonos pueden tener enlace doble o triple, dependiendo de si son alquenos o alquinos. Los hidrocarburos aromáticos son aquellos compuestos que tienen una estructura cíclica. (2)

Explotación de hidrocarburos en la Patagonia

En la región Patagónica se encuentran tres grandes cuencas donde se extraen hidrocarburos. (3)

Cuenca Neuquina: Es la cuenca con mayor actividad de extracción de hidrocarburos del país. En la cuenca neuquina se encuentra la zona de ¨Vaca Muerta¨. Se encuentra entre las provincias de Mendoza, Neuquén y Río Negro. Esta zona posee 4 características geológicas que la hacen una formación de hidrocarburos no convencional única:

Importante cantidad de carbono orgánico total Alta presión Buena permeabilidad Gran espesor (4)

Cuenca Golfo San Jorge: Es una cuenca petrolera ubicada en la porción central de la Patagonia, entre las provincias de Chubut y Santa Cruz. Es la segunda cuenca de mayor extracción de hidrocarburos del país. En esta cuenca, además de la extracción convencional, se encuentra la zona de “El trébol” en el que también se puede encontrar hidrocarburos no convencionales (5)

Cuenca Austral: Situada en las provincias de Tierra del Fuego y Santa Cruz de la Argentina y la de Magallanes de Chile. (6). Actualmente se están haciendo inversiones para aumentar la productividad de la cuenca.

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Problemática Ambiental en la Patagonia

Algunos de los problemas con respecto a la extracción de hidrocarburos convencionales, son los derrames producidos durante el transporte del mismo, los desechos que se producen en la extracción. Esto afecta, el suelo, el aire, agua, a la flora y a la fauna (8).

En los suelos produce inutilidad de los mismos por años. En aguas superficiales se produce una disminución del oxígeno disuelto y un aumento de sólidos. En aguas subterráneas se produce un aumento de la salinidad por la contaminación del agua utilizada en la extracción de petróleo con alto contenido salinico. En las aguas costeras, en caso de derrame de hidrocarburos gran parte del ecosistema marino se vería afectado. En el aire, la liberación de gas contamina diferente rangos de zonas de acuerdo a la intensidad y dirección del viento. (8)

Los hidrocarburos vertidos en el suelo afectan a la flora existente y al desarrollo de la flora futura que a su vez tiene un impacto en la fauna que se alimenta y habita en ellas. Las aves son las más perjudicadas debido a su contacto directo con la vegetación y agua contaminadas. (8)

La cuenca Austral y la del Golfo San Jorge son las que están expuestas a una contaminación de aguas costeras con la explotación off-shore. La contaminación no sólo proviene de la explotación del hidrocarburo, sino también de su carga y descarga. También hay que tener en cuenta la limpieza de los tanques, que se realizan en el mar para eliminar los gases tóxicos que deja el hidrocarburo al ser transportado.

En diciembre de 2007 hubo un derrame de petróleo en Caleta Olivia del que ninguna empresa explotadora de hidrocarburos se hizo cargo y ninguna imagen satelital que se realizan pudo evitar la llegada a la costa.

Los desechos, restos de hidrocarburos en crudo, suelen ser acumulados en piletas sin impermeabilizar posibilitando la filtración de los mismos a los suelos y aguas. (9)

Se han documentado casos de cáncer y malformaciones relacionadas con la contaminación de la extracción de petróleo (9)

La extracción de petróleo también afecta al turismo. La cuenca del Ñirihuau desemboca en el lago Nahuel Huapi, donde existe una gran actividad turística, en caso de que no se pueda explotar turísticamente, se produciría una emigración de la zona ya que varias familias no podrían seguir viviendo allí. (9)

Dentro de la cuenca neuquina, existen varias áreas naturales protegidas, con riquezas de especies únicas que están siendo explotadas (área protegida de Paso Cordova por la empresa coreana Golden Oil - 2008). Esto pone en peligro el

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débil equilibrio de las zonas protegidas, y la posible extinción de especies únicas. (9)

Debido a la disminución de las fuentes de hidrocarburos convencionales, las empresas petroleras están comenzando a utilizar los hidrocarburos no convencionales.

La extracción de éstos últimos, se hace a través del fracking. Se trata de una perforación mixta (vertical y luego horizontal) de varios kms de profundidad hasta llegar a los depósitos de los hidrocarburos no convencionales. Estos depósitos está compuestos por rocas poco permeables y compactas en las que los hidrocarburos están sueltos, haciendo necesario inyectar a alta presión una solución compuesta de varios litros de agua, arena y aditivos químicos para poder soltarlos. Se recupera entre un 9%-35% de la solución inyectada, el resto queda en el subsuelo. (7)

Problemas: Agua inyectada puede quedar depositada en fallas geológicas aumentando

la actividad sísmica (7) Aumentaría el efecto invernadero ya que se liberaría mayor cantidad de

gas metano a la atmósfera. (7) Aumento de la ocupación de la tierra en detrimento de otros usos (7) Algunos de los aditivos químicos utilizados con cancerígenos, pudiendo

filtrarse a aguas subterráneas y superficiales (7) El agua se contamina por derrames o filtración de residuos Causa problemas en la sostenibilidad del recurso hídrico.

El fracking se está realizando en chacras del alto valle de la provincia de Rio Negro ya que a los chacareros les sale más rentable alquilárselos por una cantidad de años que trabajar las tierras. Pero esto tiene sus consecuencias ya que las tierras una vez hecho el fracking quedan inutilizadas por muchos años. Además esta técnica perjudica a las chacras productoras ya que el suelo está contaminado y esa contaminación termina pasando a la producción. Hay leyes en otros países que prohíben la importación de alimentos que estén cultivados en zonas cercanas a explotaciones de fracking. (10)

Biorremediación

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¿Qué es la biorremediación?

Como es muy poco probable que la actividad de extracción de hidrocarburos se paralice dentro de varios años, se pueden buscar alternativas para evitar que el medio ambiente se degrade. Una de ellas es la biorremediación.

La biorremediación es una técnica de recuperación de sitios impactados que utiliza tecnologías que estimulan la biodegradación del contaminante por procesos biológicos, su objeto es minimizar las consecuencias de un derrame. Se trata de una solución definitiva, diferenciándose de otros métodos que sólo proveen una solución temporal mediante el aislamiento y contención del contaminante. (20) Estos procesos de biodegradación pueden ser llevados a cabo por la microbiota autóctona de la zona contaminada o por microorganismos adicionados. En ambos casos, lo que se consigue es una biotransformación de sustancias peligrosas en sustancias menos toxicas o inocuas.

La biorremediación tiene ventajas: (12) son respetuosas con el medio ambiente: intrusión y modificación

ambiental es reducida – la calidad del suelo no se ve perjudicada son efectivos (contaminantes destruidos) eficientes (coste bajo, salvo para los sistemas complejos) se puede realiza in situ no requiere componentes estructurales o mecánicos se puede combinar con otras técnicas

Aunque también tiene desventajas: (12) imposibilidad de degradar ciertos contaminantes imposibilidad de realizarla en condiciones ambientales adversas tratamientos muy largos en condiciones anaeróbicas dificultad en asegurar suministro de oxígeno en condiciones aeróbicas la solución que funciona en un sitio puede no hacerlo en otro no se conocen aún la totalidad de factores que condicionan el crecimiento

y la actividad de microorganismos

En caso de los hidrocarburos, al ser una fuente rica de materia orgánica, los microorganismos aparecen en cuanto se pone en contacto con el aire y la humedad, estimulada con la adición de nutrientes inorgánicos. Se puede hacer una biorremediación aeróbica como anaeróbica.

Existen numerosas bacterias, hongos, unas pocas cianobacterias y algas verdes que son capaces de oxidar en forma aeróbica los derivados del petróleo (en presencia de oxígeno, los hidrocarburos son oxidados con rapidez).

La selección de una determinada tecnología de biorremediación esta condicionada por múltiples factores, como por ejemplo, el tipo de microorganismos presentes en el medio, las condiciones del compartimiento contaminado (temperatura, oxigeno, energía, etc.), la concentración y la toxicidad de los contaminantes entre otros.

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Factores ambientales que influyen en la biorremediación

Son todos aquellos factores que afectan directamente al crecimiento y actividad de los organismos que llevan acabo la actividad de biorremediación. (11) (12). Cada cepa microbiana tiene un determinado rango de tolerancia a estos factores ambientales. (20)

Temperatura: la mayoría de las especies bacterianas se consideran como mesófilas, se desarrollan entre 15ºC y 45ºC, aunque hay algunas que lo hacen a menor temperatura (psicrófilos) y otras a mayor (termófilos). Afecta a la actividad metabólica y la tasa de degradación (20)

pH del suelo: la presencia de contaminantes puede llevar el pH del suelo a valor inhibitorios para el desarrollo microbiano. También afecta la solubilización y adsorción/absorción de los contaminantes y de los iones (20)

humedad del suelo: regula la actividad de los microorganismos, todos necesitan una cierta cantidad de agua, por lo que también afecta a la tasa de degradación.

disponibilidad de oxígeno: puede ser un factor limitante en el crecimiento microbiano.

disponibilidad de nutrientes: los componentes químicos de la célula tienen que estar presentes para que los microorganismos puedan reproducirse.

Biorremediadores en la Patagonia

La biorremediación en la Patagonia es más difícil de lograr por las condiciones ambientales, suelos con escasez de humedad y nutrientes y clima frío. Esto hace necesario elegir bacterias que crezcan y tengan una tasa de biodegradación adecuada o facilitar el crecimiento de las bacterias a través de otros métodos (bioestimulación – añadiendo nutrientes específicos al suelo), ya que el transporte del suelo contaminado a otros sitios no es rentable ni viable en muchos casos. (20)

En la Patagonia el factor que más condiciona la biorremediación es la temperatura, ya que no solo impacta en la tasa de crecimiento microbiano, sino que también cambia las características físico y químicas de los hidrocarburos. Teniendo en cuenta este factor, en muchos casos, los procesos de biorremediación son aplicados durante el verano donde las temperaturas son mayores. Cabe destacar que la selección natural juega un papel importante en estos climas, ya que las más aptas para vivir en condiciones de frío son las que sobreviven y son las que se reproducen, generando nuevos microorganismos adaptados al clima frío. (20)

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Acuña, A., Pucci, G.N., Pucci, O.H. (2010). Caracterización de tres cepas bacterianas capaces de fijar nitrógeno y biodegradar hidrocarburos aisladas de un suelo de la Patagonia. Ecosistemas 19(2):000-000.

Los suelos de la Patagonia se caracterizan por la falta de Nitrógeno (13), por lo que resulta dificultosa la biorremediación sin una adecuada bioestimulación. En el año 2010 se publicó una investigación científica en la que han probado que hay bacterias que son capaces de biodegradar hidrocarburos en estos suelos y además realizar la fijación biológica del Nitrógeno, mostrando una gran adaptabilidad de las diferentes condiciones de estrés ambientales de la Patagonia (temperatura, pH y salinidad). Se tomó una muestra la ciudad de Comodoro Rivadavia. (13)

Estas bacterias son las siguientes:

Pseudomonas stutzeri: bacteria gram negativa con una gran diversidad genética permitiendo que se adapte a diferentes circunstancias (14)

Bacillus pumilus: bacteria gram positiva, aeróbica y formadora de esporas. Normalmente encontrada en suelos(15)

Gordonia rubripertincta: bacteria gram positiva, aerobica con la capacidad de degradar hidrocarburos. Normalmente encontrada en suelos (16)

Diversidad de bacterias cultivables con capacidad de degradar hidrocarburos de la playa de Caleta Córdova, Argentina

No sólo hay que tener en cuenta la contaminación en la tierra, sino que también en el agua. La siguiente investigación se centró en la contaminación del agua con hidrocarburos.

Se trata de una investigación realizada en Comodoro Rivadavia, donde no existen refinerías y por ello hay un intenso movimiento en el transporte de petróleo, con un riesgo permanente de contaminación costera y marítima

Comodoro Rivadavia, conocida en Argentina como la capital del petróleo, es una ciudad donde se desarrolla una gran actividad petrolera; sin embargo no se cuenta con refinerías, por lo que el transporte de petróleo es intenso y la posibilidad de contaminación marino y costera es un riesgo permanente. Caleta Córdova se encuentra a unos 20 km al norte de la ciudad Comodoro Rivadavia en el Golfo San Jorge. Las playas de Caleta Córdova se caracterizan por ser utilizadas con diferentes fines. En la zona sur se realiza la carga de petróleo crudo en las embarcaciones de transporte por medio de una monoboya localizada a unos 4 km mar adentro. En el centro de la caleta se encuentra el puerto, donde se realizan actividades relacionadas con la pesca y extracción de mariscos. La zona norte es utilizada con fines recreativos durante la época de verano debido a su gran extensión y ausencia de actividad industrial.

Se tomaron muestras de las aguas y de los sedimentos intermareales. En los sedimentos se encontraron mayor carga bacteriana capaces de degradar los

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hidrocarburos. Los sedimentos intermareales proporcionan un buen soporte para los hidrocarburos y las bacterias y por tanto el desarrollo de las bacterias biorremediadoras de hidrocarburos. (17)

Las bacteria encontrada, que posee un rápido crecimiento y la posibilidad de desarrollarse en un medio líquido fue las pseudomonas. (17)

La pseudomona es un bacilo, gram negativo, oxidasa positivos y aeróbicos estricto. Son bacterias psicrófilas (crecen con baja temperatura) (18)

Electro bioremediación de fondos de tanques petroleros

Además de la contaminación en tierra y agua, hay que contemplar los residuos que deja la industria del petróleo. En estos residuos contaminantes también se puede aplicar la biorremediación.

En este trabajo de investigación, realizado por la Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco, se centró en utilizar la electro biorremediación en los tanques luego del proceso de lavado. La electro biorremediación consta de utilizar la diferencia de voltajes para aumentar la biodisponibilidad de los hidrocarburos. (19)

Los tanques de almacenamiento dejan un residuo llamado “fondos de tanques” que es tratado a temperaturas entre 60ºC y 80ºC para recuperar el petróleo. Se obtiene un residuo sólido formado, por arenas, arcillas, metales pesados e hidrocarburos. A este residuo lo mezclan con suelos para su tratamiento biológico.(19)

En este caso se pueden elegir las bacterias más adecuadas de acuerdo al suelo que se mezcla con el residuo y así obtener el máximo resultado posible.

Bibliografía:

(1) http://definicion.de/hidrocarburos/ (2) http://www.quimicaorganica.org/alcanos/61-tipos-de-

hidrocarburos.html(3) https://www.ypf.com/EnergiaYPF/Paginas/vision-exploratoria.html (4) https://www.ypf.com/EnergiaYPF/Paginas/vaca-muerta.html(5) http://www.enernews.com/nota/258703/shale-de-san-jorge-como-es-

la-formacion-de-el-trebol(6) http://hidrocarburos.tierradelfuego.gov.ar/wp-content/uploads/

2013/08/presentacion-CA12-06-de-Octubre-pag-1-37.pdf(7) http://argentinasinfracking.org/fracking/ (8) http://geografiaeconomica-petroleo.blogspot.com.ar/2011/11/la-

contaminacion-petrolera-causas-y.html(9) http://theomai.unq.edu.ar/Theomai_Patagonia/Patagonia

%20Petrolera.pdf(10) http://www.clarin.com/politica/Alto-Valle-Neuquen-Rio-

Negro_0_989301118.html

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(11) http://microbiologia3bn.blogspot.com.ar/2012/05/ microbiologia-en-la-biorremediacion.html

(12) http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358046/ ENTORNO_DE_CONOCIMIENTO/UNIDAD_2/Fundam_Biorremediacion.pdf

(13) http://revistaecosistemas.net/index.php/ecosistemas/article/ view/392

(14) https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/ Pseudomonas_stutzeri

(15) https://en.wikipedia.org/wiki/Bacillus_pumilus (16) https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/

Gordonia_rubripertincta(17) http://www.scielo.org.pe/scielo.php?pid=S1727-

99332010000200015&script=sci_arttext(18) https://es.wikipedia.org/wiki/Pseudomonas(19) http://www.scielo.org.pe/scielo.php?pid=S1727-

99332013000200016&script=sci_arttext(20) https://microbioblogueando.files.wordpress.com/2016/05/

biorremediacion-hidrocarburos-antartida-tesis.pdf

Fotos Power Point

• http://geografiaeconomica-petroleo.blogspot.com.ar/2011/11/ extraccion-de-petroleo-en-la-patagonia.html

• http ://www.petroguia.com/pub/article/vaca-muerta-el-que- sostiene-los-planes-de-la-petrolera- estatal

• http ://www.enernews.com/nota/258703/shale-de-san-jorge-como- es-la-formacion-de-el- trebol

• http://hidrocarburos.tierradelfuego.gov.ar/wp-content/uploads/ 2013/08/presentacion-CA12-06-de-Octubre-pag-1-37. pdf

• http://www.sciencephoto.com/media/12401/view

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