TECNOLOGIAS DE TRATAMIENTO DE SUELOS: BIOLABRANZA

ANGEL DANIEL DIAZ CARVAJAL

VICTOR ANDRES MACHADO BERVEL

ANTONIO JOSE YANCES QUIÑONES

INTRODUCCION

La rehabilitación de suelos contaminados comprende un conjunto de procedimientos que, mediante la contención, retirada o destrucción de las sustancias contaminantes, permite la recuperación total o parcial de las funciones del suelo. El gran número de técnicas existentes puede agruparse en función de sus características de operación o finalidad.El landfarming o biolabranza es una tecnología de biorremediacion ex situ que requiere la excavación de los suelos contaminados y su disposición sobre una superficie impermeable (normalmente algún tipo de geomenbrana).

BIOLABRANZA O LANDFARMING

Landfarming es una tecnología para la remediación de suelos que reduce las concentraciones de hidrocarburos de petróleo por biodegradación. Esta tecnología implica generalmente el arar los suelos contaminados (cuando la contaminación es superficial) o removiéndolos y depositarlos en la superficie del sitio o sus inmediaciones en una capa delgada y el estimular la actividad microbiana aeróbica dentro de los suelos a través de la aireación por arado con la adición de nutrientes y de la humedad necesaria. La actividad microbiana así impulsada da lugar a la degradación por respiración aeróbica de los componentes fijados por adsorción del producto de petróleo.

Landfarming se ha mostrado eficaz en la reducción de las concentraciones de casi todos los componentes de los productos de petróleo encontrados típicamente en los sitios contaminados. Los productos de petróleo contienen generalmente cientos de diversos componentes que poseen un amplio rango y gama de volatilidades.

PRINCIPIOS DE OPERACION

• El suelo contiene normalmente una gran cantidad de microorganismos diversos incluyendo bacterias, algas, hongos, protozoos y actinomicetos. En los suelos bien drenados, que son los más apropiados para landfarming, estos organismos son generalmente aerobios.

• De estos organismos, las bacterias son las más numerosas y el grupo bioquímico mas activo, lo cual conduce a una baja en el contenido de oxígeno en el suelo.

• El material auxiliar que se incorpora sirve para aumenta a población microbiana y proporciona los nutrientes adicionales además de mejorar la aeración al aumentar la porosidad del material.

• Para el proceso de degradación durante el landfarming aplicado a los hidrocarburos de petróleo son importantes solamente las bacterias heterotróficas aeróbicas o las facultativas

PRINCIPIOS DE OPERACION

La eficiencia del proceso depende de tres categorías de parámetros: (a)características del suelo: textura, permeabilidad,

contenido de agua

(b)características constitutivas propias de los contaminantes: cuanto más compleja es la estructura molecular del componente cuanto más difícil y menos rápido es su tratamiento biológico.

(c)las condiciones climáticas: la precipitación, el viento y la radiación solar así como a la variación de la temperatura ambiental.

PRINCIPIOS DE OPERACIONFundamentalmente se controlan las siguientes condiciones:

Contenido en humedad- Aireación : Los microorganismos del suelo requieren para su crecimiento una humedad apropiada. Una humedad excesiva en el suelo restringe el movimiento del aire (por convección y difusión) a través de la superficie hacia el interior del suelo de tal modo que reduce la disponibilidad del oxígeno que es necesario para los procesos metabólicos bacterianos aerobios.

pH: Para apoyar el crecimiento bacteriano, el valor de pH del suelo debe estar dentro del rango de pH entre 6 y 8, con un valor alrededor de 7 como valor óptimo. Los suelos con valores de pH fuera de este rango requerirán el ajuste del pH antes y durante las operaciones de landfarming. ( Profepa, 1997)

Otras enmiendas: La aplicación de nutrientes al suelo en solución (Nitratos, Fosfatos y Sulfatos) debe de ser cuidadosa, debido a que un exceso de estos pueden inhibir el metabolismo microbiano. Tanto el control de la humedad, de los nutrientes y del pH debe de hacerse de manera regular y deben de ser ajustados por aspersión en caso dado

ESTUDIO DE CASO N°1:

DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO PARA LA BIOREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS APLICANDO EL MÉTODO DE BIOLABRANZA

Elaborado por: José E. SANTOS J., Humberto RODRÍGUEZ B. , Margarita GUTIÉRREZ R. 

Tlalpan, México

OBJETIVO: conocer la aplicabilidad del método de biolabranza para la biorremediacion de suelos contaminados con hidrocarburos utilizando lodos de una planta de tratamiento de aguas residuales; así como hacer el diseño de un sistema de tratamiento con base en las características particulares del sitio. Se realizan la remediación en suelos contaminados con diésel, combustóleo y aceites residuales.

METODOLOGIA

1) Revisión bibliográfica del método de biolabranza.

2) Definición de los parámetros de operación: bacterias nativas, nutrientes, humedad, oxígeno, pH y temperatura.

3) Definición de los criterios básicos para la selección del sitio apropiado para instalar el sistema.• Zona amplia• Celda descubierta• Sistema de manejo de lixiviados• Se requiere estar alejada de poblaciones

4) Diseño conceptual del sistema

5) Diseño y cálculos del sistema: para obtener las dimensiones de la celda, la superficie requerida, altura del bordo perimetral, construcción de la base, sistema de drenaje y captación de lixiviados y sistema de irrigación de agua y lodos.

6) Definición de los parámetros de operación en campo: cantidad de lodos, nutrientes, humedad, pH, temperatura y aireación.

 

RESULTADOS

SITIO SELECCIONADO

DISENO DEL SISTEMA

La celda debe contener los siguientes elementos básicos: • Fondo Impermeabilizado• Sistema de drenaje para captar los lixiviados• Sistema para la adición de lodos Consideraciones adicionales: • Se debía instalar un sistema de extracción y

concentración de lodos: porque los lodos tenían una concentración de 240 ml de solidos/L y era necesario llevarlos hasta 840 ml de solidos/L.

• Adición de lodos mediante un sistema de aspersión: para conseguir la distribución homogénea de los mismos.

PARAMETROS DE OPERACION

Relación Suelo/lodos 1:0,6

C/N/P 100:10:1

Nitrógeno(Kg) 339

Fosforo (Kg) 39

Cantidad de lodos a aplicar(ml/kg suelo/semana)

150

Concentración de lodos a aplicar(ml de solidos/L)

840

Humedad del suelo (%) 12 - 17

Frecuencia de aireación 1 vez/semana

pH (recomendado) 6 - 8

pH (matriz suelo:agua) 6.5 – 7.8

Temperatura media anual (°C) 23

CONSLUSION DEL ESTUDIO DE CASO N° 1:

El método de bioremediación denominado biolabranza es un método sencillo desde el punto de vista operativo, es flexible y su inversión inicial, así como los costos de operación son bajos. Los requisitos más significativos para su aplicación son la disponibilidad de equipo para mover grandes volúmenes de suelo, superficies de terrenos amplias para tener mayor capacidad de tratamiento y condiciones climáticas favorables para promover la actividad bacteriana. En el caso de estudio estos requisitos se cubrieron satisfactoriamente.

ESTUDIO DE CASO N°2:

EXPERIENCIA DE REPSOL YPF EN REMEDIACIÓN DE SUELOS

CONTAMINADOS

LINEA DE TIEMPO BIORREMEDIACION EN REPSOL YPF

Selección y desarrollo de

cepas bacterianas

con potencial en

degradación

1ra experiencia industrial

Refinería de Cartagena – España

Repetición de la

experiencia Refinería de Puertollano –

España

Central de investigación

Repsol

ObjetivosDiseñar,

contratar, supervisar los

trabajos de prevención y remediación

Actual 198219801976

Refinería de Cartagena, España

LAS EXPERIENCIAS DE REPSOL YPF

Vista del “landfarming” de experimentación de la refinería de Puertollano

LAS EXPERIENCIAS DE REPSOL YPF

CONCLUSION

Aunque pueda resultar paradójico que la máquina más sofisticada que se emplea en un "land farming" sea un arado, para remover y airear las tierras, cualquiera de las técnicas de biorremediación que experimentamos son, en definitiva, de alta tecnología: no hay producto de ingeniería que supere a la complejidad de un ser vivo; y hay un consumo energético importante, pero lo aportan con su actividad y su metabolismo los propios microorganismos.

REPSOL YPF

BIBLIOGRAFIA

• José E. SANTOS J., Humberto RODRÍGUEZ B. , Margarita GUTIÉRREZ R. DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO PARA LA BIOREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS APLICANDO EL MÉTODO DE BIOLABRANZA.

• REPSOL YPF. Experiencia de Repsol YPF en biorremediacion de suelos . Repsol YPF, refino y logística Europa.