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METALESBIOREMEDIACION DE SUELOS Y/O AGUA CONTAMINADOS POR 1

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6Tres categoras de procesos biotecnolgicos para el tratamiento de residuos lquidos que contienen metales txicos: la biosorcin; la precipitacin extracelular y la captacin a travs de biopolmeros purificados y de otras molculas especializadas, derivadas de clulas microbianas.LIQUIDOS7Una caracterstica de los metales sin funcin biolgica (p. ej. Pb, Cd), es que pueden ser altamente txicos para las clulas vivas. El uso de biomasa muerta o productos derivados de ella elimina el problema de la toxicidad. 8En el siguiente esquema, la biomasa microbiana (o sus productos) es puesta en contacto con una solucin de metales y una vez que stos han sido removidos por ella, se tiene la opcin de recuperar la biomasa ntegra (funcional) utilizando reactivos qumicos suaves para retirar los metales sin destruirla, permitiendo as su utilizacin posterior.9

10La afinidad del sorbente por el sorbato determina su distribucin entre las fases slida y lquida. La calidad del sorbente est dada por la cantidad del sorbato que puede atraer y retener en forma inmovilizada.Las desventajas del uso de biomasa microbiana en suspensin, incluyen su tamao de partcula tan pequeo, su baja resistencia mecnica y la dificultad para separar la biomasa del efluente. 11BIOSORCION POR BIOMASA INMOVILIZADAReactores de cama empacada o fluidizada, discos rotatorios, filtros de percolacin, Reactor tipo air-lift, reactores anaerobios de flujo ascendente(RAFA)

Soportes para la inmovilizacin de biomasa microbiana:el agar, la celulosa,los alginatos, las poliacrilamidas, la slica gel el glutaraldehdo.pellets (RAFA)

12La biomasa generalmente se mezcla con los agentes de inmovilizacin en densidades de 4 a 6 % de biomasa por 1% del soporte (p/p) reducindose por lo tanto la cantidad requerida de agente.La biomasa microbiana puede ser usada en su estado natural o modificada, por ejemplo por medio de un tratamiento alcalino, para mejorar la eficiencia de biosorcin.13La biomasa de Bacillus sp. que es un desecho de fermentaciones industriales, se trata con lcali para mejorar la captacin de metales, se entrecruza qumicamente, se peletiza por extrusin o se muele y se deseca para proveer de un material que tiene una vida de anaquel indefinida. Esta preparacin de Bacillus no es selectiva y remueve Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, U y Zn en un intervalo de concentraciones muy amplio.14

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19El diseo y tipo de proceso (lote/continuo) est definido por completo por la eleccin de la biomasa y su mtodo de inmovilizacin (si se requiere que sea inmovilizada). 20

COMPARACION DE LA VELOCIDAD DE CAPTACION, Qmax , DE Pb y Cu (mmol/g)DE VARIOS ADSORBENTESQmax se calcula a partir de la ecuacin de Langmuir: q= (b Qmax c)/(1+ b c) donde q es la cantidad de metal pesado adsorbido por unidad de peso (seco) de adsorbente, c es la concentracin de la solucin en el equilibrio, Qmax es la adsorcin mxima y b es una constante. 21La remocin de metales de un suelo puede llevarse a cabo bsicamente a travs de dos etapas: la movilizacin (disolucin) in situ de los metales; la precipitacin de los metales disueltos en una solucin acuosa a travs de un tratamiento ex situ (Stephen y Macnaughton 1999).SUELOS22Proceso integral para la biorremediacin de suelos contaminados con metales. M 2+ indica los iones metlicos (cationes divalentes).La biolixiviacin del suelo contaminado se lleva a cabo por bacterias sulfo-oxidantes que producen cido sulfrico. La bio-precipitacin de los metales lixiviados, como sulfuros metlicos insolubles, se realiza en una etapa posterior, en un bioreactor anaerobio con un cultivo mixto de bacterias sulfato-reductoras. Los metales pueden removerse efectivamente del suelo y el lixiviado resultante es un lquido con bajo contenido de metalesSUELOS23

24Actualmente, existen dos tipos de proceso para la recuperacin de metales por va biolgica a escala comercial: (i) irrigacin sobre pilas y (ii) tanque agitado El primer tipo incluye la percolacin de lixiviados a travs de minerales triturados o concentrados (jales). El proceso de tanque agitado se da mediante la operacin continua de reactores agitados con una alta tasa de aireacin (Rawlings 2002).25Biolixiviacin de un mineral que contiene cobre. El mineral se tritura, aglomera y apila sobre una cubierta de plstico y se irriga con lixiviados reciclados. La(s) bacteria(s) que crece(n) sobre el mineral oxidan el hierro ferroso a hierro frrico, disolviendo el Cu, recobrando una solucin que contiene al metal. El Cu se concentra por un proceso de extraccin con solventes, seguido por su recuperacin por procesos electrocinticos26

27. Casi sin excepcin, los procesos biolgicos son ms amigables ambientalmente.. No se requieren grandes cantidades de energa.. No se produce dixido de azufre ni otras emisiones gaseosas dainas.. Los residuos generados a partir de procesos biolgicos son menos activos qumicamente.. Pueden extraerse metales (Cu) de minerales de bajo grado que, normalmente, no pueden recuperarse de manera econmica con el uso de otros mtodos.. Este tipo de procesos puede ser autofinanciables, ya que se evita la costosa generacin de residuos y/o por el valor del metal obtenido.. Las bacterias tienen la capacidad de captar metales a partir de soluciones extremadamente diluidas, lo cual slo representa una ventaja si el metal es costoso o muy txico. VENTAJAS28Aunque la unin de metales a microorganismos se ha documentado desde hace tiempo, el uso comercial de este procedimiento se encuentra poco desarrollado.. Resulta caro hacer crecer bacterias para usarlas para atrapar metales; en este sentido, los intercambiadores inicos son ms baratos y realizan el mismo trabajo.. Se requieren mayores tiempos de tratamiento.. Los procesos biolgicos no pueden emplearse si el tipo de suelo no favorece el crecimiento microbiano.. Es necesario verificar la toxicidad de intermediarios y/o productos.. Algunos aditivos empleados, como P y N, pueden migrar a cuerpos de agua cercanos. Los reactivos oxidantes, como el H2O2, pueden ser flamables y requerir de manejo cuidadoso.DESVENTAJAS29