ASPECTOS GENERALES ASPECTOS GENERALES Y APLICACIONES DE LA Y APLICACIONES DE LA

BIORREMEDIACIONBIORREMEDIACION

Lic. María Noel VeraLic. María Noel VeraBiorremediación y Medio AmbienteBiorremediación y Medio Ambiente

noelvera55noelvera55@yahoo.com.ar@yahoo.com.ar

MEDIOAMBIENTE

SOCIEDADINDUSTRIA

PRODUCCIÓN MAS LIMPIA

Prevención Ambiental

PROCESOS

Conservación de la materia prima, agua y energía. Eliminación de sustancias peligrosas.

PRODUCTOS

Reducción de todos los impactos durante el ciclo de vida del producto.

Mejora de la Tecnología

Iniciativae Ingenio

Cambiode actitudes

Reducción de los riesgosa la Salud y al Medio Ambiente

DESARROLLO SUSTENTABLE

Reciclaje fuera del proceso vía terceros

Recuperación y reuso al interior del proceso de producciónREUSO Y RECICLAJE

Incremento de la vida de los productos

Diseño con menor impacto ambientalCAMBIOS EN EL

PRODUCTO

Cambios Tecnológicos / Tecnologías más Limpias

Sustitución de mat.primas e insumos contaminantes

Mejoramiento en la gestión y prácticas de operación

CAMBIOS EN EL

PROCESOREDUCCIÓN

EN EL ORIGEN

PRE-TRATAMIENTO Y TRATAMIENTOPRE-TRATAMIENTO Y TRATAMIENTO

DISPOSICIÓN - DESTRUCCIÓN - BIORREMEDIACIÓN

QUE ES LA QUE ES LA BIORREMEDIACION?BIORREMEDIACION?

BiorremediaciónBiorremediación

Vida “Remediar”= Resolver un Vida “Remediar”= Resolver un problemaproblema

Bio-Remediar= usar organismos biológicos para resolver Bio-Remediar= usar organismos biológicos para resolver un un problema. problema.

BiorremediaciónBiorremediación     Se refiere al espectro de métodos que utilizan Se refiere al espectro de métodos que utilizan

organismos (como bacterias, plantas, hongos, etc.) o organismos (como bacterias, plantas, hongos, etc.) o productos metabólicos obtenidos a partir de ellos para productos metabólicos obtenidos a partir de ellos para degradar contaminantes orgánicos peligrosos o degradar contaminantes orgánicos peligrosos o convertir contaminantes inorgánicos en compuestos convertir contaminantes inorgánicos en compuestos ambientalmente menos tóxicos o no tóxicos. ambientalmente menos tóxicos o no tóxicos.

PRINCIPIO DE LA PRINCIPIO DE LA BIORREMEDIACIONBIORREMEDIACION

La biorremediación se basa La biorremediación se basa en la idea de que los en la idea de que los organismos son capaces de organismos son capaces de tomar cosas del ambiente y tomar cosas del ambiente y usarlas para su crecimiento. usarlas para su crecimiento. En esta característica se En esta característica se fundamenta el principio de fundamenta el principio de la biorremediación; usar la biorremediación; usar organismos para que tomen organismos para que tomen sustancias contaminadas del sustancias contaminadas del medio ambiente y las medio ambiente y las conviertan en una forma no conviertan en una forma no tóxica. Algunas bacterias, tóxica. Algunas bacterias, protistas, y hongos son muy protistas, y hongos son muy buenos en la degradación de buenos en la degradación de moléculas complejas.moléculas complejas.

PROCESO DE LA PROCESO DE LA BIOREMEDIACIONBIOREMEDIACION

1.1. Los microbios producen enzimas que “rompen” la Los microbios producen enzimas que “rompen” la molécula contaminante en partes digeribles.molécula contaminante en partes digeribles.

2.2. El contaminante es ingerido y digerido por la célula como El contaminante es ingerido y digerido por la célula como nutriente junto con otras fuentes de energía. nutriente junto con otras fuentes de energía.

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

BIORREMEDIACION:BIORREMEDIACION:BacteriaBacteria

Se han identificado bacterias (ej. Se han identificado bacterias (ej. AnthrobacteriaAnthrobacteria) que podrían usarse para ) que podrían usarse para remover residuos de pesticidas del suelo.remover residuos de pesticidas del suelo.También se emplean bacterias como También se emplean bacterias como detectores de polución y para el monitoreo detectores de polución y para el monitoreo de residuos tóxicos. Estos biosensores de residuos tóxicos. Estos biosensores bacterianos permiten medir los niveles de bacterianos permiten medir los niveles de toxicidad en muestras de agua y tierra.toxicidad en muestras de agua y tierra.Existe la posibilidad de usar plantas Existe la posibilidad de usar plantas modificadas genéticamente (GM) junto con modificadas genéticamente (GM) junto con bacterias para remediar residuos bacterias para remediar residuos persistentes, tales como los residuos de persistentes, tales como los residuos de explosivos.explosivos.Un elevado número de bacterias existen Un elevado número de bacterias existen naturalmente en los suelos y sitios naturalmente en los suelos y sitios destinados a los residuos. Algunas de ellas destinados a los residuos. Algunas de ellas degradan lentamente los diferentes tipos degradan lentamente los diferentes tipos de contaminantes. de contaminantes.

BIORREMEDIATION: BIORREMEDIATION: FitorremediaciónFitorremediación

COMO FUNCIONACOMO FUNCIONA

Ciertas plantas son crecidas en suelos contaminados. Sus raíces Ciertas plantas son crecidas en suelos contaminados. Sus raíces pueden extraer el contaminante, por ejemplo un metal pesado, pueden extraer el contaminante, por ejemplo un metal pesado, ya sea degradándolo o bien adsorbiéndolo. Si ocurre lo último, ya sea degradándolo o bien adsorbiéndolo. Si ocurre lo último, la planta acumula el tóxico en sus yemas y hojas, por lo cual la la planta acumula el tóxico en sus yemas y hojas, por lo cual la planta es luego removida e incinerada.planta es luego removida e incinerada.

BIORREMEDIACION: BIORREMEDIACION: HongosHongos

Ciertos hongos son muy efectivos en la remoción Ciertos hongos son muy efectivos en la remoción de un amplio rango de contaminantes, por de un amplio rango de contaminantes, por ejemplo:ejemplo:

Sustancias empleadas en la preservación de la Sustancias empleadas en la preservación de la madera.madera.Hidrocarburos aromáticos policíclicos.Hidrocarburos aromáticos policíclicos.Organoclorados.Organoclorados.Bifenilos policlorados.Bifenilos policlorados.Tinturas.Tinturas.Pesticidas.Pesticidas.Fungicidas.Fungicidas.Herbicidas.Herbicidas.Lignina.Lignina.

LIMITACIONES DE LA LIMITACIONES DE LA BIORREMEDIACIONBIORREMEDIACION

TIPO DE CONTAMINANTE Y SU CONCENTRACION.TIPO DE CONTAMINANTE Y SU CONCENTRACION.MEDIO AMBIENTE CIRCUNDANTE A LA CONTAMINACION.MEDIO AMBIENTE CIRCUNDANTE A LA CONTAMINACION.TIPO DE SUELO.TIPO DE SUELO.PROXIMIDAD Y CONDICION DE NAPAS.PROXIMIDAD Y CONDICION DE NAPAS.NATURALEZA DEL MICROORGANISMO.NATURALEZA DEL MICROORGANISMO.RELACION COSTO/BENEFICIO: COSTO VERSUS IMPACTO RELACION COSTO/BENEFICIO: COSTO VERSUS IMPACTO AMBIENTAL GENERAL.AMBIENTAL GENERAL.DURACION DEL PROCESO BIORREMEDIATIVO.DURACION DEL PROCESO BIORREMEDIATIVO.CAPACIDAD LIMITADA DE BIORREMEDIACION.CAPACIDAD LIMITADA DE BIORREMEDIACION.

PRINCIPALES FACTORESPRINCIPALES FACTORESA TENER EN CUENTAA TENER EN CUENTA

Temperatura.Temperatura.Disponibilidad de nutrientes Disponibilidad de nutrientes inorgánicos (fuentes de fósforo y inorgánicos (fuentes de fósforo y nitrógeno).nitrógeno).pH.pH.Concentración de metales pesados.Concentración de metales pesados.Concentración de bacterias. Concentración de bacterias.

BIORREMEDIACION

ATENUACION NATURAL IN SITU EX SITU

BIOESTIMULACION BIOAUMENTACION

BIORREMEDIACION IN SITUBIORREMEDIACION IN SITU

BIOESTIMULACIOBIOESTIMULACIONN

BIOAUMENTACIOBIOAUMENTACIONNSe 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 EFECTIVOSALTAMENTE EFECTIVOS

BIORREMEDIACION

ATENUACION NATURAL EX SITU IN SITU

LANDFARMING REACTOR EX SITE

BIORREMEDIACION EX SITUBIORREMEDIACION EX SITULANDFARMINGLANDFARMING

REACTOR EX SITEREACTOR EX SITE

Lodos activados.Lodos activados.

Reactores de biomasa fijaReactores de biomasa fija– Biofiltros de percolaciónBiofiltros de percolación– Biofiltro de lecho fijoBiofiltro de lecho fijo– BiodiscosBiodiscos– Lecho fluidizado.Lecho fluidizado.

Lodos Activados. Bioingeniería.

COCO22

HH22OOAlimentaciAlimentaciónón

microorganismos

Compuestos Orgánicos+

Lodos Activados

Energía + CO2 + H2O

Oxígeno

Nuevas células

Nutrientes

Biosólidos estabilizados

Oxígeno

LODOS ACTIVADOSLODOS ACTIVADOS

VENTAJASVENTAJAS

Alta eficiencia.Alta eficiencia.

Ocupa areas reducidas.Ocupa areas reducidas.

DESVENTAJASDESVENTAJAS

Rígido control operacional.Rígido control operacional.

Baja resistencia a carga de choque.Baja resistencia a carga de choque.

Inestabilidad en la decantabilidad del Inestabilidad en la decantabilidad del lodo.lodo.

BIORREACTORBIORREACTOR

BIODISCOSBIODISCOS

BIOFILTROBIOFILTRO

Soporte del biofiltroSoporte del biofiltro

BIOFILTRO DE BIOFILTRO DE PERCOLACIONPERCOLACION

REACTOR DE LECHO REACTOR DE LECHO FLUIDIZADOFLUIDIZADO

VENTAJAS DE LA BIOMASA FIJAVENTAJAS DE LA BIOMASA FIJA

Mayor estabilidad del proceso.Mayor estabilidad del proceso.Reducida atención operacional. Reducida atención operacional. Bajo consumo de energía.Bajo consumo de energía.Menor espacio requerido.Menor espacio requerido.Menor complejidad operacional.Menor complejidad operacional.Exige menor monitoreo.Exige menor monitoreo.

CASOS DE APLICACION CASOS DE APLICACION EXITOSOSEXITOSOS

BIORREMEDIACION DE METALESBIORREMEDIACION DE METALESCaso: Refinería de Zn en Budel-Caso: Refinería de Zn en Budel-Dorplein (Holanda).Dorplein (Holanda).Planta para remover contaminantes metálicos Planta para remover contaminantes metálicos de aguas subterráneas por reducción de de aguas subterráneas por reducción de sulfatos mediante bacterias (bacterias sulfato sulfatos mediante bacterias (bacterias sulfato reductoras).reductoras).Afluente:Afluente: 300 m 300 m33/h con 100 mg/l Zn, 1 mg/l /h con 100 mg/l Zn, 1 mg/l Cd, y 1000 mg/l sulfato. Cd, y 1000 mg/l sulfato.Efluente:Efluente: <0.3 mg/l Zn, <0.01 mg/l Cd y <0.3 mg/l Zn, <0.01 mg/l Cd y <200 <200 mg/l sulfato. mg/l sulfato.

Procedimiento:Procedimiento: los sulfuros metálicos precipitados por el H los sulfuros metálicos precipitados por el H22S, y S, y el S elemental producido por la oxidación microbiana del exceso el S elemental producido por la oxidación microbiana del exceso de Hde H22S, son transportados a un horno de fundición donde se S, son transportados a un horno de fundición donde se recuperan los metales y el sulfuro es convertido en ácido recuperan los metales y el sulfuro es convertido en ácido sulfúrico.sulfúrico.El pH se eleva debido a la producción de bicarbonato como El pH se eleva debido a la producción de bicarbonato como consecuencia de la oxidación de los nutrientes orgánicos.consecuencia de la oxidación de los nutrientes orgánicos.Un efecto neutralizador del pH es apreciado porque los iones Un efecto neutralizador del pH es apreciado porque los iones HH33OO++ son consumidos por la reducción del sulfato. son consumidos por la reducción del sulfato.

BIORREMEDIACION DE SUELOS BIORREMEDIACION DE SUELOS SATURADOS DE DIESELSATURADOS DE DIESEL

La biorremediación de hidrocarburos en suelos saturados La biorremediación de hidrocarburos en suelos saturados usualmente está limitada por la disponibilidad de oxígeno.usualmente está limitada por la disponibilidad de oxígeno.

Caso: costa de Galicia.Caso: costa de Galicia.

Solución:Solución: uso de otros receptores alternativos de uso de otros receptores alternativos de electrones.electrones.

SISTEMAS ANAEROBIOSSISTEMAS ANAEROBIOS+ nutrientes + nutrientes

+Bioaumentación+Bioaumentación

Resultado:Resultado: eliminación de más del 90% de los eliminación de más del 90% de los contaminantes en las zonas más críticas y una contaminantes en las zonas más críticas y una considerable reducción de hidrocarburos en casi todas las considerable reducción de hidrocarburos en casi todas las áreas del lugar.áreas del lugar.

BIORREMEDIACION DE SUELOS BIORREMEDIACION DE SUELOS SATURADOS DE DIESELSATURADOS DE DIESEL

A 4,6 metros de profundidad las concentraciones A 4,6 metros de profundidad las concentraciones de HCT se redujeron de 1.000 mg/kg a menos de de HCT se redujeron de 1.000 mg/kg a menos de 100 mg/kg.100 mg/kg.Se completó la remediación aproximadamente deSe completó la remediación aproximadamente de27.400 m27.400 m33 de suelo y acuífero contaminado con de suelo y acuífero contaminado con diesel cubriendo un área de aproximadamente diesel cubriendo un área de aproximadamente 12.200 m12.200 m22 a una profundidad de 6 metros. a una profundidad de 6 metros.

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

BIORREMEDIACION DE SUELOS BIORREMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS CON HC CONTAMINADOS CON HC

Caso: Ex-Refinería “18 de Marzo” Caso: Ex-Refinería “18 de Marzo” (México).(México).

Tecnologías propuestas:

•Bioventeo•Cultivo Sólido (Biopilas)•Biobarreras Reactivas•Fitorremediación

La superficie total considerada para remediación tiene una extensión de 55 hectáreas.

BIORREMEDIACION DE SUELOS BIORREMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS CON HC CONTAMINADOS CON HC

A partir del 28 de febrero de 2008 se contrataron los servicios A partir del 28 de febrero de 2008 se contrataron los servicios de la Universidad Autónoma de Puebla para realizar los de la Universidad Autónoma de Puebla para realizar los trabajos de remediación. A la fecha se completó el trabajos de remediación. A la fecha se completó el tratamiento. Se retornó el material tratado al sitio de tratamiento. Se retornó el material tratado al sitio de excavación.excavación.

BIORREMEDIACION DE SUELOS BIORREMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS CON HC CONTAMINADOS CON HC

Asimismo, el 30 de marzo de 2008 el Instituto Tecnológico Asimismo, el 30 de marzo de 2008 el Instituto Tecnológico Agropecuario de Oaxaca inició la remediación de 44.672 mAgropecuario de Oaxaca inició la remediación de 44.672 m22 (89.325 m(89.325 m33) aplicando las técnicas antes mencionadas. Al ) aplicando las técnicas antes mencionadas. Al momento se completó el tratamiento. Se retornó el material momento se completó el tratamiento. Se retornó el material tratado a la zona de excavación.tratado a la zona de excavación.

Sistema de bioventeoSistema de bioventeo

OPTIMIZACION DEL PROCESO DE OPTIMIZACION DEL PROCESO DE BIOTRATAMIENTO DE AFLUENTES BIOTRATAMIENTO DE AFLUENTES

DE UNA PLANTA PETROQUIMICADE UNA PLANTA PETROQUIMICA

Desarrollo y adaptación de Desarrollo y adaptación de cepas degradadoras de cepas degradadoras de

hidrocarburoshidrocarburosMaría Noel Vera

Director: Dr. Roberto Grau

Piletas separadoras API

Piletas de tratamiento biológico de efluentes

Land-Farming

Río

Medio ambient

e

Napas

ResiduosPetroquímic

os

Mezcla Mezcla compleja de compleja de

HidrocarburosHidrocarburos

Alifáticos Octano Decano

Dodecan

o

Hidrocarburos Aromáticos Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAPs)Policíclicos (HAPs)

Naftaleno Bifenilo Fluoreno Antracen

o BTEXBTEXBenceno Tolueno

Etilbenceno Xilenos

ParafínicosParafínicos

Organismos Degradadores de HC:Organismos Degradadores de HC:AeromonasAeromonasArthrobacterArthrobacterBurkholderiaBurkholderiaComamonasComamonasPseudomonasPseudomonasRhodococcusRhodococcusRhodopseudomonRhodopseudomonasas

PseudomonasPseudomonas

P. P. putidaputidaP. P. fluorescensfluorescensP. P. aeruginosaaeruginosa

Objetivos GeneralesObjetivos Generales: :

Aislamiento y caracterización de cepas bacterianas capaces de biodegradar HAPs.

Evaluación de la capacidad de dichas bacterias para biorremediar afluentes petroquímicos altamente tóxicos a escala industrial.

Caracterización metabólica de la cepa NAFb1

NAFTALENO 2.0%

0.1%

0.5%

1.0%

2.0% 3.0%

4.0%NAFb 1 - + + + + ++

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 50 100 150 200 250 300Horas

D.O

.

2.00%1.00%0.50%0.10%3.00%4.00%

0

50

100

150

200

30 150 300 600 900 1200

Naftaleno total inicial (mg)

Naf

tale

no d

egra

dad

o (m

g)

Variación en la [HCT]

Flora Autóctona c/

Consorcio

4,2

89,3

75,1

0,0

25,0

50,0

75,0

100,0

125,0

t0 100 mg/L

FloraAutóctona

mg

/L

t20d

5 10 15 20 25Minutes6

100

200

300

400

500

600

uVoltst 0 300 mg/L HCT

t20d Flora Autóctona

c/ Consorcio

Variación en la [HCT]

5,2

1802,1

225,7

2104,3

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

1400,0

1600,0

1800,0

2000,0

2200,0

2400,0

Barros t0 Efluentet0 300 mg/L

Barros t20

Flora Autóctona+ Nutrientes c/ Consorcio

Efluente t20 Flora Autóctona+ Nutrientes c/ Consorcio

mg

/L

QUE HAY DE NUEVO?QUE HAY DE NUEVO?

Ingeniería genética.Ingeniería genética.

ControversiaControversia, ya que la liberación de , ya que la liberación de organismos genéticamente diseñados al organismos genéticamente diseñados al medio ambiente puede alterarlo o dar medio ambiente puede alterarlo o dar lugar a organismos modificados que lugar a organismos modificados que pueden ser peligrosos; además ciertos pueden ser peligrosos; además ciertos microorganismos empleados pueden microorganismos empleados pueden competir con los endógenos en el sitio competir con los endógenos en el sitio contaminado, pudiendo perderse contaminado, pudiendo perderse microorganismos útiles. microorganismos útiles. 

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

Se necesita más investigación.Se necesita más investigación.Muchos factores influencian la eficiencia Muchos factores influencian la eficiencia de la biorremediación dependiendo del de la biorremediación dependiendo del sitio de la contaminación (“consorcios sitio de la contaminación (“consorcios hechos a medida”). hechos a medida”). Hay que desarrollar métodos a gran Hay que desarrollar métodos a gran escala para lograr una mayor eficiencia escala para lograr una mayor eficiencia del proceso de biorremediación de modo del proceso de biorremediación de modo de solucionar el problema y no alterar el de solucionar el problema y no alterar el ecosistema.ecosistema.

NO!NO!

TOMAR CONCIENCIATOMAR CONCIENCIA