Proyecto biorremediación.docx

FACULTAD DE CIENCIASESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS

ING. BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL

PROYECTO DE BIORREMEDIACIÓN

Proceso de remediación del residual de las muestras de suelo del LABCESTTA

mediante las técnicas de Bioestimulación, Bioaumentación y Fitorremediación

INTEGRANTES: Diana Arellano

Josselyn Buenaño

Christian Camacho

Cristhian Chicaiza

Anabell Duque

Jéssica Romero

Carmen Yambal

1. RESUMEN EJECUTIVO

La biorremediación de suelos contaminados provenientes del Centro de Servicios Técnicos

y Transferencia Tecnológica Ambiental CESTTA se realizó en las instalaciones de la

Facultad de Ciencias ubicada en la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, misma

que tuvo una duración de 92 días.

En los análisis iniciales del suelo contaminado mismos que se realizaron en el

LABCESTTA se obtuvieron valores de HAPs <0,3, TPH 1586,33 mg/Kg, Cd 2,32 mg/kg y

Pb 90,87 mg/kg; donde se excluyen los resultados de los nutrientes ya que variaban debido

a la actividad microbiana y a la adición de material de préstamo durante el tratamiento.

Los resultados obtese compararon con la tabla del Anexo 3 del TULSMA, donde se

determinó que Cd, Pb y TPHs se encontraban fuera de norma por lo tanto se optó por la

aplicación de bioestimulación y bioaumentación para la reducción de TPH, y

fitorremediación para Cd y Pb. La planta seleccionada para la fitorremediación fue el Pasto

Alemán (Echynochloa polystachya) debido a sus características de absorción de metales

específicamente Cd y Pb.

Al finalizar el plazo de ejecución para la recuperación del suelo contaminado por medio de

los tratamientos mencionados anteriormente y conjuntamente con la agregación de material

de préstamo, aireación y humectación realizadas tres veces a la semana, se realizaron los

análisis finales del suelo contaminado donde se obtuvieron valores de HAPs < 0,3, TPH

384,28 mg/Kg, Cd 0,79 mg/kg y Pb 27,01 mg/kg; mismos que comparados con los análisis

iniciales se determinó que las concentraciones de los contaminantes disminuyeron llegando

a cumplir los límites permisibles descritos en el TULSMA.

Como producto del proceso de biorremediación se obtuvo un suelo remediado, mismo que

será depositado en un jardín ubicado en las instalaciones de la Escuela Superior Politécnica

de Chimborazo, mientras que las plantas utilizadas en el proceso de fitorremediación al

finalizar el proceso son removidas del suelo y entregadas al LABCESTTA para su

disposición final.

2. ANTECEDENTES

El suelo está expuesto a gran cantidad de contaminantes, por estar en contacto con los

sistemas agua-aire y porque es en el suelo donde se realiza gran parte de las actividades

antropogénicas. Por lo que es importante realizar estudios y seguimientos constantes al

suelo que se exponen a determinada contaminación.

Las estructuras que componen al suelo, resistentes al ataque químico, consiguen una

mayor longevidad y un mantenimiento eficaz de la estructura, “características

deseables”, son resistentes a las enzimas de la mayoría de los microbios. En algunos

casos, por ejemplo los PCBs (bifenilospoliclorados) responsables, en parte, de su

presencia continua en zonas donde su producción y uso se ha detenido. Otra fuente

considerable de contaminación inicial de suelo son los hidrocarburos, elemento que tiene

un pronunciado efecto sobre las propiedades microbiológicas, físicas y químicas de la

matriz edáfica. La contaminación por este elemento será tratado a profundidad en el

actual desarrollo.

Las soluciones viables y permanentes para los problemas de contaminación son bastante

limitadas. Si bien existen métodos físicos, químicos y biológicos para el tratamiento de

residuos, los dos primeros suelen ser más caros. Durante muchos años, el entierro en

vertederos (relleno sanitario) de los residuos peligrosos ha sido un proceso

razonablemente rentable. Cabe aclarar que esta metodología no es un método de

remediación, pues simplemente traslada problemas de un lugar a otro. Sin embargo, han

surgido diferencias de pensamiento en la aplicación de estos, dadas por algunos

desperfectos (hoy en día estos sistemas son más seguros) o por la falta de espacios

disponibles, agregándole a ello los altos costos producto del transporte y de la

separación de materiales tóxicos. Aunque la incineración soluciona algunos problemas

de los vertederos, especialmente el almacenamiento, genera otros problemas, como el de

emisión de contaminantes al aire. Asimismo, al igual que en los vertederos, al costo

específico de este tipo de tratamiento hay que agregarle el de separación y transporte.

La problemática anterior conduce a buscar soluciones y la utilización de desarrollos

naturales de degradación, como los procesos de remediación biológica. En los cuales se

logra la destrucción de contaminantes con características orgánicas; mientras que los

inorgánicos al no poder ser destruidos, solo es posible cambiar su estado de oxidación o

de combinación con otras sustancias. Por ello es importante investigar y conocer las

técnicas de remediación biológicas, las cuales pretenden recuperar el medio

contaminado utilizando como base o herramientas de ayuda elementos que naturales,

los cuales se conoce generalmente causa un menor impacto.

3. JUSTIFICACIÓN

Los constantes avances en el desarrollo tecnológico e industrial han conducido a la

producción masiva de productos y servicios, con ello a un incremento significativo en la

generación de residuos. La industria hidrocarburífera principalmente en países

subdesarrollados ha venido realizando sus actividades desde hace pocas décadas sin un

correcto tratamiento de los pasivos ambientales que dejan dichas empresas.

La amazonia ecuatoriana se ha visto afectada por constantes derrames petroleros tanto

por deterioro de las tuberías como por la acción directa de los pobladores con el fin de

obtener una compensación económica, sin tomar en cuenta el impacto medio ambiental

que se genera.

Entre los principales contaminantes generado tenemos HAPs, TPH, azufre, metales

pesados, entre otros; que afectan a las tres sistemas (aire, agua y suelo), que provocan

enfermedades: cáncer a la piel, leucemia, abortos espontáneos y una pésima calidad del

agua que es utilizada directamente por las etnias amazónicas.

Nuestro desafío como ingenieros en Biotecnología Ambiental es proponer soluciones a

este tipo de problemáticas tratando en el mejor de los casos prevenir o disminuir los

impactos antes de su generación; sin embargo cuando los predios ya se encuentran

contaminados nuestra función es encontrar los métodos más eficientes y

económicamente favorables para el tratamiento de dichos sistemas.

En este proyecto de investigación se utilizó los tres métodos bioestimulación,

bioaumentación y fitorremediación al considerarlos los más apropiados para disminuir

los parámetros anteriormente citados en comparación con los otros métodos de

tratamiento biológico ex situ.

4. FICHA TÉCNICA

Nombre del proyecto:

Proceso de remediación del residual de las muestras de suelo del LABCESTTA mediante

las técnicas de Bioestimulación, Bioaumentación y Fitorremediación

Ubicación:

Las instalaciones del Centro de Servicios Técnicos y Transferencia Tecnológica Ambiental

(CESTTA) se encuentran ubicadas dentro de la Facultad de Ciencias Químicas de la

Escuela Superior Politécnica del Chimborazo, en la Panamericana Sur - Riobamba Km 1½,

a una altura de 2762 msnm.

Figura 1: Ubicación de las instalaciones del CESTTA

Localización cartográfica

Tabla N°1 Coordenadas geográficas UTM DATUM GS84

x y

758312 9816827

Peso de suelo tratado:

El peso del suelo que se biorremedió mediante las técnicas de bioacumulación,

bioestimulación y biorremediación es 382,5 kg.

Plazo de ejecución:

El plazo de ejecución para biorremediar el suelo contaminado proporcionado por el

LABCESTTA fue de 92 días.

Compañía operadora:

Los encargados de realizar la biorremediación del suelo contaminado es el Octavo nivel de

Ingeniería en Biotecnología Ambiental, de la Escuela de Ciencias Químicas de la Facultad

de Ciencias de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo

Representante legal:

Dra. Nancy Veloz

Listado técnico:

Nombre Firma

Diana Arellano

Josselyn Buenaño

Christian Camacho

Cristhian Chicaiza

Anabel Duque

Andrea Echeverría

Ana Belén Mejía

Jessica Romero

Carmen Yambay

5. Objetivos

5.1. Objetivo General

Remediar el residual de las muestras de suelo del LABCESTTA

mediante las técnicas de Bioestimulación, Bioaumentación y

Fitorremediación

5.2. Objetivos Específicos

Identificar los contaminantes existentes y sus concentraciones en el

residual de las muestras del LABCESTTA.

Verificar la Remediación del Recurso Suelo mediante el establecimiento

de su Índice de Calidad Ambiental

Determinar la concentración final de los contaminantes problema.

Definir la disposición final del recurso remediado.

6. Etapas del proceso

6.1. Recolección del suelo contaminado en el LABCESTTA6.1.1 Secado y homogenización

Las muestras de suelo contaminado se nos proporcionaron por el LABCESTTA, se los colocó en costales y fundas y se los trasportó a un lugar amplio y protegido de la lluvia, en donde se procedió a retirar las fundas ziploc y el papel aluminio. Las muestras de suelo si lo dispuso sobre un plástico negro donde se realizó y el secado y se trató de homogenizarlos. En tanto que el papel aluminio se colocó en las fundas de color rojo y se las pesó y las fundas ziploc en las fundas de color negro, las cuales ambos grupos de fundas se entregó al LABCESTTA para su respectiva disposición.

Mientras se adecuó el lugar donde colocamos las muestras de suelo, donde se prosiguió con la homogenización y tratamiento elegido para su remediación

6.1.2. Pesaje

Papel aluminio

Una vez desprendida las fundas ziploc y el papel aluminio se realizó el pesaje

de las fundas de aluminio obteniendo x kg que fueron entregados al

LABCESTTA para su disposición final. Se realizó el pesaje del suelo

Muestras de suelo contaminado

Se realizó también el pesaje del suelo contaminado obteniendo 382,5 kg, con el

fin de conocer con la cantidad de suelo contaminado que se va a trabajar

Material de préstamo

Se utilizó como material de préstamo aserrín, el cual se debe adicionar hasta el

30% del total de suelo contaminado, este porcentaje corresponde 114,75 kg

6.2. Adecuación de la plataforma de tratamiento En esta etapa del proceso, adecuamos el invernadero que se encontraba en las instalaciones de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, que no estaba en buenas condiciones, a continuación se describe con más detalle:

Ubicación: La plataforma de tratamiento se localiza en las instalaciones de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo en un área despejada detrás de las instalaciones de la Facultad de Electrónica a 7 metros. Con el uso de un GPS de la marca Garmin GPSmap 62s se obtuvo una altura de 2029m y las las coordenadas de la plataforma de tratamiento son:

Tabla N°1 Coordenadas geográficas UTM DATUM GS84

x y

0758425 9816930

Diseño y construcción: Se realizó la adecuación de la plataforma de tratamiento que consistía en uno de los invernaderos que se hallaba en malas condiciones y que ya se había usado semestres anteriores para procedimientos similares. Las condiciones del invernadero fueron:

El techo del invernadero estaba destruido, con agujeros y el plástico malgastado.

Las paredes del invernadero estaban agujereadas, el plástico desgarrado, y una de las paredes cerca a la puerta totalmente destruido.

Existía maleza tanto dentro como fuera del invernadero y no había surcos o algún sistema para la recolección de lixiviados.

Lo que se realizó para adecuar el invernadero fue asegurar las bases que sostenía el invernadero y cambiamos todo el plástico así quedo todo sellado. También retiramos la maleza y limpiamos el interior y exterior del invernadero.

Para el comienzo del tratamiento del suelo contaminado se realizó el sistema de lixiviación y se colocó geomembrana y sobre el suelo. Se mantuvo este sistema por algunas semanas pero en base a los resultados obtenidos se vio en la necesidad de aumentar un tratamiento más, la fitorremediación, por lo tanto nos vimos en la necesidad de elaborar una caja para la siembra de las plantas.

Materiales: 20m de Plástico de invernadero 10m de geomembrana 2lb de Clavos de Madera Martillos Azadones Combos Taladros Cinta adhesiva Tiras de madera Tablas de Madera

6.3. Caracterización del suelo sujeto a remediación

Para la caracterización físico-química y microbiológica de los suelos contaminados

residuales de las muestras analizadas en el LABCESTTA que serán biorremediados

mediante la técnica de bioestimulación, bioacumulación y fitorremediación se

determinaron los parámetros establecidos en la Tabla 1 del Anexo III del TULSMA,

correspondientes a los valores máximos permisibles para criterios de remediación, para

suelos agrícolas

Tabla 3.- Criterios de Remediación (Valores Máximos Permisibles)

Continua…

Fuente: Texto Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio del Ambiente, Anexo III

, Tabla 1.

ANÁLISIS OBJETIVO

TPH Para verificar disminución de la concentración de estos

compuestos en el suelo, y con ello valorar la eficiencia de la

técnica utilizada.

HAPs Para verificar la variación de la concentración de estos

compuestos en el suelo, y con ello valorar la eficiencia de la

técnica utilizada.

Nitrógeno total Para determinar la dosificación de nutrientes durante la

Bioestimulación

Fósforo (asimilable) Para determinar la dosificación necesaria de P (asimilable),

durante la Bioestimulación.

Potasio (asimilable) Para determinar la dosificación necesaria de K (asimilable),

durante la Bioestimulación.

Metales pesados

( Pb, Cd, Ni)

Para verificar la variación de la concentración de metales

pesados, y con ello valorar la eficiencia de la técnica

utilizada.

Humedad Para tener un seguimiento de la cantidad de agua del suelo,

y con ello poder controlarla.

PH Para tener un seguimiento de las condiciones ácidas o

básicas del suelo, y con ello poder controlarlas.

Temperatura Para tener un seguimiento de la temperatura del suelo, y con

ello poder controlarlas, con la finalidad de garantizar la vida

de los microorganismos.

Aerobios Totales Para determinar la concentración de los microorganismos

iniciales y finales tras la bioaumentacion y bioestimulación,

y con ello valorar la eficiencia de la técnica utilizada.

Tabla 6.3.1- Objetivo de los análisis durante el proceso de Biorremediación

6.3.1. Muestreo

6.3.2. Análisis de laboratorio y resultados

Tabla 1.- Procedimientos específicos de análisis utilizados para la caracterización de

los suelos contaminados

PARÁMETROPROCEDIMIENTO ESPECÍFICO

MÉTODO

TPH PEE/LABCESTTA/26 TNRCC 1005HAP’S PEE/LABCESTTA/23 EPA SW-846 8310/EPA SW-846 3540Nitrógeno totalFósforo (asimilable)Potasio (asimilable)Metales pesados EPA SW-846 Métodos 3050B, 7130,

7520,7420HumedadPhAerobios Totales

Registrar el ingreso de la muestra al laboratorio.

Colocar la muestra representativa, en una funda ziploc

Formar una muestra representativa, mediante la mezcla de las anteriores.

Tomar muestras aleatorias, alrededor de toda la superficie

Remover el suelo antes de tomar la muestra

Tabla 2.- Resultados obtenidos en la caracterización físico-química y microbiológica

de los suelos contaminados de los residuales de las muestras analizadas en el

LABCESTTA

Parámetro Expresado en Unidad Resultado Límites

permisibles

Hidrocarburos aromáticos

policíclicos

HAP’s mg/Kg <0,3 < 2

Hidrocarburos Totales de

Petróleo

TPH’s mg/Kg 1586,33 200

Nitrógeno total NT % 0,212 -

Fósforo (asimilable) P meq/100g 5,18 -

Potasio (asimilable) K meq/100g 1,23 -

Metales pesados

Pb mg/Kg 90,87 100

Cd mg/Kg 2,32 2

Ni mg/Kg < 30 50

Humedad % 16,55 40-60*

PH 6,79 6-8*

Aerobios Totales Colonias UFC 0,1x106

/10g

-

*Procurar mantener ese intervalo de humedad y PH

6.3.3. Análisis de resultados

HAP’S

La concentración de HAPs al inicio y final del proceso de Biorremediación están dentro

de la normativa, por cuanto a estos compuestos no se dio un mayor tratamiento para su

eliminación.

TPH´S

El valor inicial de TPH’S (1586,33 mg/Kg) es elevado y fuera de norma por lo que fue

necesario realizar, una bioestimulación junto con una bioaumentación, la misma que

tuvo un buen resultado pues los valores de TPH´S disminuyeron pero no lo suficiente

para responder a la normativa del TULSMA.

NUTRIENTES

Nitrógeno Total

El nitrógeno presente inicialmente (0,212%) disminuyo a un valor de 0,11%, dicha

disminución, se debe a que se requiere este elemento para el crecimiento vegetativo y

microbiano.

Fósforo (asimilable)

Este nutriente, presenta un incremento en su concentración desde el inicio al final de la

Biorremediación, esto se explica por la agregación de fosfato monopotásico, en la

preparación del inóculo.

Potasio (asimilable)

El potasio presente inicialmente (1,23 meq/100g) disminuyo a un valor de 0.11

meq/100g dicha disminución, se debe a que se requiere este elemento para el

crecimiento vegetativo, de las plantas que se incorporaron para la fitorremediación,

pues es irremplazable en los procesos metabólicos como son la fotosíntesis, síntesis de

proteínas y carbohidratos

METALES PESADOS

Propiamente el tratamiento de Biorremediación estuvo encaminado para la reducción de

metales pesados, mediante de una fitorremediación mediante el uso de Pasto Elefante.

Plomo

La concentración de Pb inicial está dentro de norma sin embargo su valor es

subjetivamente grande, considerando el valor final que se encuentra mucho menor al

inicial, se puede precisar que la fitorremediación disminuyo aún más el Pb.

Es importante acotar que según la tabla que estamos utilizando, el Pb inicialmente está

dentro de norma, sin embargo si consideramos la normativa actualizada del TULSMA,

el cual considera que el valor máximo permisible es de 25mg/Kg, por lo que estaría

fuera de norma inicial y finalmente.

Cadmio

El cadmio estuvo inicialmente fuera de norma, tras la fitorremediación su valor

disminuyo, por lo que se puede decir que fue efectiva, y se consiguió remediar el suelo

en cuanto a Cadmio.

Níquel

En este parámetro se puede observar que inicial y finalmente del proceso, está dentro de

norma, pero la concentración subió desde un valor menor a 30mg/Kg

(aproximadamente 29) a 35,31mg/Kg, dicho incremento se atribuye a un mal

procedimiento al momento de tomar la muestra o en el análisis.

HUMEDAD

La cantidad de agua presente en un principio, fue muy baja, dicha situación fue

mejorada pues el valor final de humedad se elevó a tal punto que se encuentra dentro

del intervalo de 40 a 60%, esto se atribuye a la constante humectación.

PH

El parámetro de PH siempre estuvo dentro del rango de 6 a 8, considerando los valores

iniciales y finales, sin embargo para mantenerlo dentro de este intervalo, fue necesario

agregación de material de préstamo.

AREBIOS TOTALES

El valor inicial de UFC por cada 10g de suelo inicialmente, fue óptimo para comenzar

el proceso de bioacumulación, bioestumulación y fitorremediación, al final del proceso

se obtuvo un incremento en casi el 100% en un valor de 108x106 /10g, lo que confirma

que el proceso de bioestimulación y bioacumulación fue eficiente.

6.4. Tratamiento biológico Fitorremediación

Un tratamiento biológico consiste en la utilización de organismos vivos para disminuir la concentración de contaminantes, su estabilización, su conversión a compuestos menos tóxicos. La actividad biológica altera la estructura molecular del contaminante y el grado de alteración determina si se ha producido la mineralización o biotransforación.

Se utilizó el método de Fitorremediación ya que el más eficaz para la remoción de los metales pesados y aprovecha cierto tipo de plantas para llevar acciones de transferencia, eliminación, estabilización o degradación de los contaminantes.

Tabla 3.- Composición del landfarming

1. Se obtuvo Echynochloa

polystachya (pasto alemán) aprox. 15 kg

2. Se plantó el pasto en el suelo contaminado, con un espaciado de 2

cm cada planta

3. Se añadió agua al medio para proveer las condiciones adecuadas

4. Continuamente se controló el crecimiento y las condiociones del

medio.

5. Se dejó por 3 semanas que las plantas crezcan

6. Como disposición final se incinera las

plantas para su encapsulamiento

MATERIAS PRIMAS CANTIDADSuelo contaminado 382.5 KgMateria orgánica (residuos vegetales)

3 kg

Material de préstamo (aserrín)

114.75 Kg

6.5. Bioestimulación

6.6. Bioaumentación

6.6.1. Reactivación de cepas bacterianas para la degradación de hidrocarburos.

Procedimiento

1. Se realizó la caracterización del suleo

(físico/químico)

2. Se determinó la concentracón de nutrientes y sus

necesidades.

3. Se determinó el 30% del peso total del suelo

contaminado.

4. Se incorporó el material de préstamo de manera periódica, cada dos semanas de manera

proporcional

5. Se incorporó materia orgánica, principalmente

cáscaras de naranja

6. En cada adición de material se removía el

suelo, de tal manera que se homogenice el suelo

6.6.2. Preparación del preinóculo

6.6.2.1 Equipos, Materiales y Reactivos

Para preparar 1L de Prehinóculo

Reactivos Cantidad (g/L)

NaCl 3

MgSO4 0,5

KH2PO4 1

NH4Cl 1

K2HPO4 1

Glucosa/azúcar 3

Peptona 4

Extracto de levadura 3

Crudo 500 µL

Equipos y materiales:

Balanza

1. Se preparó 50mL de infusión cerebro-corazón

2. Se colocó 10ml en 5 tubos de ensayo

3. Se esterilizó el medio a 121°C durante 15min.

4. Se seleccionó 5 cepas bacterianas aisladas de

remediaciones anteriores, para activar

5. Se temperizó las cepas a la temperatura

ambiente

6. Se colocó cada cepa en un tubo de ensayo

7. Se incubaron durante 7días en un ambiente

mesófilo

Motor de pecera

Matraz de 1L

Manguera de plástico

Procedimiento

6.6.3. Masificación

1. Se pesaron las cantidades establecidas de los reactivos

1. Se preparó el medio de cultivo en el cual se agregó los reactivos

y se aforó el matraz a 1L con agua destilada.

2. Se agitó el matraz para lograr una mezcla homogénea

3. Esterilizar el medio de cultivo en el autoclave a una

temperatura de 121°C durante 15min

4. Una vez esterilizado se coloca el hidrocarburo, no se lo coloca entes de la esterilización porque con la temperatura del autoclave el hidrocarburo se calentará y se puede adherir a las paredes del

matraz.

6.6.4. Dosificación

Preparación de 17L debido a la cantidad de suelo

REACTIVO CANTIDAD (g/L)

Sal en grano 17

Sulfato de magnesio 8,5

Nitrato de amonio 17

Fosfato monopostásico 17

Azúcar 34

Gelatina sin sabor 41

Crudo 8,5

Procedimiento

1. Colocamos las 5 cepas activadas en el pre-inóculo preparado, en condiciones

de asepsia

2. Colocamos un sistema de aireación para proporcionar

suficiente oxígeno para el desarrollo de los micro-

organismos

3. Se realiza el control después de 24h

Procedimiento para el recuento de aeróbios:

1. Se pesaron todos los reactivos

2. Se colocó la gelatina el un contenedor de 20L

con 17L de agua hervida y se mezcló.

3. Se puso el resto de los reactivos y se homogenizó.

4. Se bajó la temperatura de la

mezcla para obtener las condiciones adecuadas

para los m.o

5. Colocar el crudo y agitar

6. Colocar el Pre-inóculo y mezclar

7. Se conectó el sistema de aireación.

8. Se realizó el control después de 24h

9. Se realizó la fumigación

1. Se preparó el agua de pectona

2. Se agregó 9mL de agua de pectona en 6 tubos de ensayo y se

titularon desde 10-1 a la 10-7

3. Colocar en un matraz 10g de suelo con 90mL

de agua de pectona

4. Se realizaron las diluciones, tomando 1mL de la mezcla del matraz y colocamos en el primer

tubo.

5. Luego se tomó 1ml del primer tubo y se colocó en el tubo 2 y así hasta

llegar al 6to tubo.

6. Se siembra 1mL de la dilución de 10-6 y 10-7

7. Se incubaron por 48h a 35°C

8. Se realizó en el Recuento bacteriano.

Recuentos bactrianos en el suelo

Proceso Recuento bacterianoInicial 11*106 UFC/gFinal 18*106 UFC/g

6.7. Control y Seguimiento

El tiempo en el que se llevó a cabo el proceso de biorremediación fue desde el 4 de abril del presente año hasta el 4 de julio, el control se realizó mediante la medición de pH y humedad, además de la constante aireación y humectación, mediante el siguiente cronograma.

FECHA ACTIVIDAD04/04/2014 MEDICIÓN DEL Ph Y

HUMEDAD07/04/2014 HUMECTACIÓN Y

AEREACIÓN DEL SUELO

11/04/2014 HUMECTACIÓN Y AEREACIÓN DEL

SUELO11/04/2014 MEDICIÓN DEL Ph Y








SUELO02/05/2014 HUMECTACIÓN Y


02/05/2014 MEDICIÓN DEL Ph Y HUMEDAD

05/05/2014 HUMECTACIÓN Y





SUELO

Tabla 4.- Resultados de los análisis finales del proceso de remediación del residual de las muestras de suelo del LABCESTTA mediante las técnicas de Bioestimulación,

Bioaumentación y Fitoremediación.

Parámetro Expresado en Unidad Resultado Límites permisibles

Hidrocarburos aromáticos policíclicos

HAP’s mg/Kg <0,3 < 2

Hidrocarburos Totales de Petróleo

TPH’s mg/Kg 384.28 200

Nitrógeno total NT % 0.11 -Fósforo (asimilable) P meq/100g 21.46 -Potasio (asimilable) K meq/100g 0.11 -

Metales pesadosPb mg/Kg 27.01 100Cd mg/Kg 0.79 2Ni mg/Kg 35.31 50

Humedad % 40.99 40-60*Ph 6,8 6-8*

Aerobios Totales Colonias UFC 108x106

/10g-

6.8. Cálculos

Cálculo del porcentaje de degradación de los Hidrocarburos Totales de Petróleo:

%Degradación=(Concentración inicial−Concentración final )

(Concentración inicial)∗100

%Degradación=(1586.33−384.28)

(1586.33)∗100

%Degradación=75,77 %

Cálculo de la tasa de degradación diaria de los Hidrocarburos Totales de Petróleo:

Tasa degradación diaria=%de degradación(Tiempo Final−Tiempo inicial)

Tiempo final: Numero de día en el que tomaron la muestra para realizar los análisis finales

Tiempo inicial: primer día de tratamiento.

Tasa degradación diaria=75,77 %(92)

Tasa degradación diaria=0,82%

Grafico 1.- Curva de Degradación de TPH

Cálculo del porcentaje de degradación de los Hidrocarburos aromáticos policíclicos



%Degradación=(0.29−0.29)

(0.29)∗100

%Degradación=0%

Cálculo de la tasa de degradación diaria de los Hidrocarburos aromáticos policíclicos




Tasa degradación diaria= 0 %(92)

Tasa degradación diaria=0 %

Grafico 1.- Curva de Degradación de HAPs

Cálculo del porcentaje de degradación de Nitrógeno total



%Degradación=(0,212−0.11)

(0,212)∗100

%Degradación=48.11%

Cálculo de la tasa de degradación diaria de Nitrógeno total




Tasa degradación diaria=48.11 %(92)

Tasa degradación diaria=0.52%

Grafico 1.- Curva de Degradación de Nitrógeno

Cálculo del porcentaje de degradación de Fósforo (asimilable) [P]



%Degradación=(0,212−21.46)

(0,212)∗100

%Degradación=48.11%

Cálculo de la tasa de degradación diaria de Fósforo (asimilable) [P]:






Grafico 1.- Curva de Degradación de Fósforo

Cálculo del porcentaje de degradación de Potasio (asimilable) [K]




(1.23)∗100

%Degradación=91.05 %

Cálculo de la tasa de degradación diaria de Potasio (asimilable) [K]





Tasa degradación diaria=0.99 %

Grafico 1.- Curva de Degradación de Potasio

Cálculo del porcentaje de degradación de Cadmio:




(2.32)∗100


Cálculo de la tasa de degradación diaria de Cadmio:






Grafico 1.- Curva de Degradación de Cadmio

Cálculo del porcentaje de degradación de Plomo:




(90.87)∗100


Cálculo de la tasa de degradación diaria de Plomo:





Tasa degradación diaria=0.76 %

Grafico 1.- Curva de Degradación de Plomo

Cálculo del porcentaje de degradación de Níquel:



%Degradación=(29−35.31)

(29)∗100

%Degradación=−21.76 %

Cálculo de la tasa de degradación diaria de Níquel:





Tasa degradación diaria=−0.23%

Grafico 1.- Curva de Degradación de Níquel

Cálculo del porcentaje de degradación microbiana:



%Degradación=(0.1× 106−108 ×106)

(1× 106)∗100

%Degradación=−107900 %

Cálculo de la tasa de degradación diaria microbiana:




Tasa degradación diaria=−107900 %(92)

Tasa degradación diaria=−1172.82 %

Grafico 1.- Curva de Degradación Microbiana

Datos y Gráfica de control de humedad

FECHAUnidades de

humedad04/04/2014 16,5511/04/2014 17,9925/04/2014 35,8002/05/2014 31,3209/05/2014 36,8416/05/2014 32,7423/05/2014 38,1930/05/2014 35,6406/06/2014 32,8513/06/2014 39,1220/06/2014 42,37 27/06/2014 42,2804/07/2014 40,99

Datos y Gráfica de control de pH

FECHA Unidades de pH04/04/2014 6,7911/04/2014 7,1625/04/2014 6,4102/05/2014 7,3409/05/2014 7,516/05/2014 7,623/05/2014 7,7630/05/2014 7,2906/06/2014 7,3613/06/2014 7,3920/06/2014 6,9 27/06/2014 7,6304/07/2014 6,8

6.9. INDICE DE CALIDAD AMBIENTAL

Tabla-Contaminantes fuera de norma

CONTAMINANTES ANÁLISIS INICIAL (mg/Kg)

ANÁLISIS FINAL (mg/Kg)

LÍMITE PERMISIBLE

CONCLUSIÓN

TPHs 1586,33 384,28 200 No cumpleHAPs <0,3 <0,3 <2 CumpleCd 2,32 <0,8 40 CumplePb 90,87 27,01 100 CumpleLa determinación del Índice de Calidad Ambiental (ICA), se considera como la relación

entre las condiciones iníciales de contaminación y los cambios que pueden tener el medio

ambiente del área afectada.

El índice de calidad ambiental es calculado mediante la siguiente ecuación:

ICA=K∑CiPi

∑ Pi

Donde:ICA = Índice de Calidad AmbientalK = Degradación ambientalCi = Valor porcentualPi = Peso

El valor de K se obtiene de la degradación ambiental que presentó el área afectada por el

derrame de la línea de flujo del pozo Sacha 161, los rangos de valoración son los

siguientes:

1 = si el aspecto es bueno y no hay olores

0.75 = si la contaminación cubre menos del 50% del volumen del suelo a

remediar

0.50 = si la contaminación cubre más del 50% del volumen del suelo a remediar

0.25 = si la contaminación es total

En nuestro suelo a biorremediar se utilizará un valor de k= 0,75 debido a que cuando se

realizó la caracterización física del suelo, se observó que la contaminación cubre menos del

50% del volumen total del suelo.

El valor de Ci es porcentual y puede calificarse desde 0 hasta 100, de acuerdo a la

concentración de cada indicador. A medida que los valores de cada parámetro se alejan de

los límites establecidos, la valoración porcentual de Ci disminuirá.

El valor de Pi representa el peso que tiene cada indicador de contaminación de acuerdo a

los rangos:

Bajo = 1

Medio = 2

Alto = 3

Muy Alto = 4

Para cumplir con lo establecido en el Reglamento Ambiental y con los objetivos del

proyecto, todos los indicadores de contaminación son importantes y tienen la máxima

valoración en peso, Pi 4.

Tabla-Valoración porcentual de los indicadores de contaminación

CÁLCULO DE ÍNDICE DE CALIDAD AMBIENTAL

ParámetroHAP´s

TPHCADMIO

PLOMOValoración Porcentual de Calidad Ambiental

V

alor

An

alít

ico

>5 >550 >75 >350 05 500 70 350 104.5 450 65 300 204 400 60 250 303.5 350 55 200 403 300 50 150 502.5 250 45 125 602 200 40 100 70*1.5 150 35 70 800.5 100 30 40 90<0.1 <50 <25 <12,5 100

Unidad de medida

mg/Kg mg/Kg mg/Kg mg/Kg %

*Los valores analíticos que corresponden a un valor porcentual menor que 70, se consideran como no permisibles.

Relación entre la calidad ambiental y la concentración de TPH

TPH(mg/kg)

Calidad Ambiental (%)

1586,33 0>550 0500 10450 20400 30384,28 33.14350 40300 50250 60200 70150 80100 90<50 100

1586,33

>550

500

450

400

350

300

250

200

150

100

020406080100

HIDROCARBUROS TOTALES

TPH (mg/Kg)

Ca

lid

ad

Am

bie

nta

l (%

)

Relación entre la calidad ambiental y la concentración de Plomo

Pb(mg/Kg)


350 10300 20250 30200 40150 50125 60100 7090.87 72.96

70 8040 9027.01 94.7812,5 100

350

300

250

200

150

125

100

90.87

70

40

27.01

12,5

020406080100120

PLOMO

Pb (mg/Kg)

Ca

lid

ad

Am

bie

nta

l (%

)

Relación entre la calidad ambiental y la concentración de Cadmio

Cadmio(mg/kg)


>75 070 1065 2060 3055 4050 5045 6040 7035 8030 90<25 1002,32 100<0.8 100

>75

70

65

60

55

50

45

40

35

30

<25

2,32

<0.8

020406080100120

CADMIO

Cd (mg/Kg)

Ca

lid

ad

Am

bie

nta

l (%

)

Relación entre la calidad ambiental y la concentración de HAP’s

HAP’s(mg/kg)


>5 05 104.5 204 303.5 403 502.5 602 701.5 800.5 90<0.3 95.5<0.1 100

>5 5

4.5 4

3.5 3

2.5 2

1.5

0.5

<0.3

<0.1

020406080100120

HAP's

HAP's (mg/Kg)

Ca

lid

ad

Am

bie

nta

l (%

)

Los valores porcentuales obtenidos para los hidrocarburos totales de petróleo son:

TPH

TPH Inicial: 1586,33mg/ Kg

Valoración porcentual de Calidad Ambiental: 0%

TPH Final: 384,28mg/ Kg

Valoración porcentual de Calidad Ambiental: 33.144%

HAP’s

HAP’s Inicial: <0.3 mg/ Kg


HAP’s Final: <0.3 mg/ Kg


En cuanto a los metales pesados, las concentraciones están presentes en valores

significativos y de y de alta importancia, debido a que se encuentra por encima de la norma,

así:

Plomo

Plomo Inicial: 90,87mg/ Kg

Valoración porcentual de Calidad Ambiental: 72,9%

Plomo Final: 27,01 mg/ Kg

Valoración porcentual de Calidad Ambiental: 100% (Debido a que se encuantra dentro de

norma)

Cadmio

Cadmio Inicial: 2,32mg/ Kg


norma)

Cadmio Final: <0.8 mg/ Kg


norma)

ÍNDICE DE CALIDAD AMBIENTAL PREVIO A LA BIORREMEDIACIÓN

En base a los datos obtenidos, el índice de calidad ambiental del suelo contaminado es el

siguiente:

ICA= k Σ CiPi/ Σ Pi

ICA=0.75 ((CTPH*PTPH) + (CHAP’s*PHAP’s) + (CPb*PPb) + (CCd*PCd))

(PTPH + PHAP’s + PPb+ PCd)

ICA= 0.75 ((0*4) +(100*4) +(100*4) +( 72,9*4)) / 16

ICA= 51,17 %

El Indice de Calidad Ambiental del suelo contaminado adquirido en sus condiciones

iniciales es 51,17%. Si la máxima calidad ambiental está representada por el 100%, el ICA

obtenido para esta área muestra una baja calidad ambiental.

ÍNDICE DE CALIDAD AMBIENTAL POSTERIOR A LA BIORREMEDIACIÓN

Luego de realizar las actividades de remediación en el área afectada, el índice de calidad

ambiental obtenido es el siguiente:

ICA= k Σ CiPi/ Σ Pi

ICA=1 ((CTPH*PTPH) + (CPb*PPb))

(PTPH + PPb)

ICA= 1 ((33.144*4)+(100*4) +(100*4) +(100*4)) / (16)

ICA= 83,28%

Al aplicar las tecnológias desarrolladas por el CESTTA, el ICA del área se elevó a

83,28%, lo que equivale a una calidad ambiental moderadamente alta.

La diferencia entre el indice de calidad ambiental inicial del suelo contaminado y el indice

final, determinan la magnitud del impacto generado por el proyecto al ambiente.

Magnitud del Impacto = ICA con proyecto - ICA sin proyecto.

Magnitud del Impacto = 83,28% - 51,17%

Magnitud del Impacto = 32,11 %

6.10. Disposición final

En cuanto a la disposición final de los suelos se recomienda que una vez remediado se lo

utilice en el uso de jardines. Por el momento no está totalmente remediado el suelo a que se

requiere de más tiempo, pero una vez terminado el tratamiento lo más recomendable es

disponerlo como se mencionó anteriormente.

En cuanto a las plantas lo que se hará es entregarlo al LABCESTTA para que se encarguen

de l disposición final, que este puede ser incineración,

Finalmente las instalaciones, una vez terminado el tratamiento, se recomienda que para la

disposición de las instalaciones se realice una limpieza del invernadero, y dejarlo para

próximos tratamientos en el que sea necesario.

7. Conclusiones y Recomendaciones

La muestra proporcionada por el CESTTA mediante la aplicación de los

tratamientos biológicos, al transcurrir el plazo de remediación el cual fue de 92 días.

Los contaminantes que se pudieron encontrar después de realizar los análisis

iniciales de la muestra de suelo contaminado fueron, TPHs, HAPs, Cd, Pb;

encontrándose fuera de norma Cd, Pb y TPHs con valores de 1586, 33 mg/kg, 2,32

mg/kg y 90,87 mg/kg respectivamente.

El índice de calidad ambiental inicial que presento el suelo fue de 51,17%; donde al

aplicar los tratamientos biológicos seleccionados en el tiempo establecido y con la

agregación de material de préstamo se llegó a un ICA de 83,28% siendo la

magnitud de impacto 32,11%; mostrando que los tratamientos aplicados solo

aportan con tal porcentaje a la remediación total.

Los análisis realizados al finalizar el tratamiento de biorremediación dieron como

resultado valores de HAPs < 0,3, TPH 384,28 mg/Kg, Cd 0,79 mg/kg y Pb 27,01

mg/kg; mostrando una disminución en la concentración de contaminantes y con ello

una efectiva remediación del suelo.

La disposición final del suelo remediado será en un jardín en las instalaciones de la

Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, mientras que las plantas serán

entregadas a LABCESTTA para su tratamiento y disposición final.

ANEXO 1

REGISTRO FOTOGRÁFICO

Recepción de las nuestras

Extraído de muestras de las fundas ziploc y colocación en una geomembrana

Secado del suelo Pesado del suelo

Adecuación del invernadero

Incorporación del suelo en el invernadero

Humectación y Aireación del suelo

Incorporación del suelo en una caja de madera

Proceso de inoculación

Sembrado de las plantas en el suelo

Conteo de Anaerobios

Determinación de pH y humedad

Zona de lixiviados

Proyecto biorremediación.docx

Documents

Transcript of Proyecto biorremediación.docx