biolixiviacion biorremediacion moq tac 2014 (1)
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Biolixiviacion , Biomineria , Biorremediacion Conferencia dictada en las ciudades de Moquegua y de Tacna 19 y 20 de Julio 2014TRANSCRIPT
Presentacin de PowerPoint
Cuando hablamos de microbios (bacterias, hongos y levaduras), lo primero que viene a nuestra mente son aquellos organismos microscpicos responsables de las enfermedades que aquejan al ser humano: diarreas, clera, tuberculosis, tifoidea, infecciones urinarias, o pie de atleta, entre otras.
Los microbios cumplen una serie de tareas beneficiosas y fundamentales para la humanidad y la vida en su conjunto. Jams imaginamos que existan microorganismos tiles en la fabricacin de productos como vino, cerveza, yogurt, pan, medicamentos, entre otros; o que sean capaces de vivir en condiciones extremas de temperatura y acidez siendo tiles en la extraccin de metales contenidos en minerales.
El empleo de microorganismos bacterias, levaduras y hongos como catalizadores de procesos industriales se conoce como BIOTECNOLOGA, y en el sector minero mundial concita gran inters por la enorme posibilidad de recuperar metales presentes en minerales difciles de tratar con la tecnologas convencionales, asi como tratar efluentes generados en la etapa productiva.
PRENSA REGIONAL MOQUEGUA, Diciembre 13, 2013, pp6
En un principio, cuando se quera explicar la habilidad y el empleo de microorganismos en la disolucin de metales generalmente se hablaba de
LIXIVIACIN BACTERIANA o BIOLIXIVIACIN y para darle una mayor
jerarqua se la elevaba al rango de BIOHIDROMETALURGIA o simplemente
BIOMETALURGIA. Esto bsicamente porque los estudios, y las aplicaciones
industriales, se concentraban en la disolucin o lixiviacin de cobre o uranio.
La lixiviacin bacteriana se explicaba como un proceso natural que se vale de la capacidad de cierto grupo de microorganismos
principalmente bacterias del gnero Acidithiobacillus (antes
Thiobacillus) - de oxidar sulfuros metlicos hacia sus sulfatos
solubles correspondientes, con la produccin de cido sulfrico y
sulfato frrico. (Guerrero, 2008)
Con el surgimiento del inters de recuperar oro a partir de menas refractarias, naci el concepto de BIOOXIDACIN DE
SULFUROS, necesario para explicar la participacin
bacteriana en un mecanismo muy distinto que para la disolucin
del cobre.
Una primera definicin del trmino nos permite decir que la biominera es la disciplina que estudia y aplica la utilizacin de microorganismos para facilitar la extraccin y recuperacin de metales desde yacimientos minerales conteniendo hierro y/o sulfuros, concentrados sulfurados en pilas o biorreactores.
En un sentido ms amplio, aplica la biotecnologa a la industria minero-metalrgica en tres bioprocesos (Bio-lixiviacin, Bio-oxidacin y Bio-mineralizacin) para lograr la purificacin de metales, cada uno emplea microorganismos especficos con variaciones con el sustrato (minerales) y los productos (Iones, metales, polmeros, cidos, etc) para aumentar la productividad de la Industria y tener menor impacto al medio ambiente.
Adicionalmente, implica otras reas:
Biosorcin de metales txicos y valiosos
Bioremediacin
Fitoremediacin
Biosensores. Biomonitores. Biomarcadores.
Diseo de bioreactores e Ingeniera ecolgica
Tratamiento biolgico de efluentes y desechos: drenajes cidos, efluentes cianurados.
Mejoramiento gentico
Reduccin pasiva y activa de sulfatos
Pantanales o wetlands modificados con ingeniera
Biocidas en pilas de roca estriles
Ingeniera ecolgica para purificacin de soluciones
Tapones biolgicos impermeabilizar superficie de botaderos.
Fosfato de origen biolgico para estabilizar residuos.
Tratamiento biolgico de aguas residuales.
Biosurfactantes
Biofiltros para tratamiento de gases txicos, otros mas
MICROORGANISMO
FUENTE
ENERGETICA
pH TEMPERATURA
(C)
Acidithiobacillus ferrooxidans Fe+2 , U+4 , S 1.5 25 - 30
Acidithiobacillus thiooxidans S , Fe+2 2.0 25 - 30
Leptospirillum ferrooxidans Fe+2 1.5 25 - 35
Sulfolobus S, Fe+2 , C org. 2.0 > 60
Acidiphilium cryptum C orgnico 2.0 25 - 35
Th. intermedius S , S-2 , C org. 2.5 30
Th. napolitanus S, S-2 2.8 30
Th. acidophilus S, S-2 3.0
Th. thioparus S, S-2 3.5
Thiobacillus TH2 y TH3 Fe+2, S-2 6.0 50
Metallogenium sp. Fe+2 4.5
Hetertrofos C org. 25 - 40
Anteriormente conocido como Thiobacillus ferrooxidans
Bacilo de aproximadamente 0.5 de ancho por 1.0 de largo.
Acidfilo: Desarrolla a valores de pH en un rango entre 1.5- 3.0, siendo el ptimo 2.0.
Desarrolla a temperaturas entre 30C-45C, estando el ptimo entre 35 y 40C.
Oxida compuestos de Fe+2 y S reducido.
Ampliamente estudiada y empleada en la disolucin de cobre y en el pre-tratamiento de sulfuros aurferos refractarios.
Considerado como uno de los ms importantes contribuyentes al drenaje cido en canchas de relaves con altos contenido de pirita
Acidithiobacillus ferrooxidans microscopio de contraste Fuente: South African Society for Microbiology
(http://sasm.org.za/blog/item/4-prof-doug-
rawlings.html#.UMCr6eTK44x)
Acidithiobacillus ferrooxidans visto con microscopio electrnico de transmisin. Escala 500nm
Fuente: Journal of Bacteriology. (http://jb.asm.org/content/178/19/5776.short)
Acidithiobacillus ferrooxidans (cont.)
Otros microorganismos asociados
Leptospirillum
Ferroplasma Sulfolobus
Metallosphaera
Leptospirillum es un gnero de bacterias ferro-oxidantes que juegan un papel importante en la lixiviacin industrial y la oxidacin mediada microbiolgicamente .
Los miembros de Leptospirillum son considerados actualmente como los principales responsables de la oxidacin de fierro en estos procesos industriales de lixiviacin en tanques.
Son considerados los principales responsables de la generacin de aguas cidas, por lo que se han convertido en los actores principales en estos procesos.
Los sulfolabales se encuentran en fumarolas volcnicas creciendo a un pH entre 2 y 3 y a una temperatura entre 75 - 80 C.
Su aplicacin en procesos de lixiviacin y oxidacin bacteriana de minerales permititan reducir considerablemente los costos en energa.
S. tokodaii cepa 7, es capaza de oxidar sulfuro de hidrgeno a sulfato de manera intracelular, que podra ser empleado en el tratamiento de aguas industriales.
Ferroplasma spp. Son microorganismos acidoflicos que favorecen la desintegracin y disolucin de los sulfuros metlicos, principalmente pirita.
Esta capacidad tiene un papel importante en el ciclo geoqumico del azufre y lo convierte en responsable de la generacin de aguas cidas.
Ferroplasma permite disminuir la tasa de pirita mediante la regeneracion de fierro frrico, el principal oxidante de lapirita a nivels bajos de pH.
Se produce por la catlisis que los organismos ejercen durante la disolucin de algunas menas por diferentes mecanismos, de
modo que el microrganismo se sirve del mineral como
combustible, lo utiliza para sobrevivir y libera metales sin
requerir una aplicacin externa de energa.
Fe+2 Fe+3+ e-
Directa
MS + 2 O2 MSO4
FeS2 + 7.5 O2 + H2O Fe2(SO4)3 + H2SO4
Indirecta
MS + Fe2(SO4)3 MSO4 + S + 2 FeSO4
2 FeSO4 + H2SO4 + 0.5 O2 Fe2(SO4)3 + H2O
S + 1.5 O2 + H2O H2SO4
TEMPERATURA NUTRIENTES
OXIGENO TAMAO DE
LA PARTICULA
FUENTE DE ENERGIA PRESENCIA DE
INHIBIDORES
pH LUZ
Sulfuros de Cobre
Proceso ms ampliamente estudiado.
Por accin bacterial el cobre se transforma en Sulfato de cobre soluble a partir del cual el metal puede ser recuperado por cementacin o SX/EW.
Los sulfuros secundarios son oxidados ms fcilmente.
4 CuFeS2 + 17 O2 + H2SO4 4 CuSO4 + 2 Fe(SO4)3 + 2 H2O
CuS2 + H2SO4 + 2.5 O2 2 CuSO4 + H2O
A nivel industrial se aplica con xito en Chile, USA , Per, etc.
Proceso BIOCOP para el tratamiento de cobre arsenical.
Lixiviacin en Botaderos de Toquepala.
BIOOXIDACION EN PILAS
Sulfuros de Cobre
Sulfuros Aurferos Refractarios
Romper la matriz de sulfuro (pirita o arsenopirita) en la que se encuentra atrapada la partcula aurfera.
2 FeAsS + 7 O2 + H2SO4 + H2O Fe2 (SO4)3 + 2 H3 AsO4
En este caso, y a diferencia de los metales base, la tecnologa bacteriana resulta siendo un pre-tratamiento antes que una disolucin propiamente dicha del metal.
El enorme desarrollo e inters surgido por la biolixiviacin se debe a la necesidad de recuperar el oro contenido en menas de difcil tratamiento.
Es posible tratar sulfuros refractarios empleando tanques agitados o pilas (heaps): BiOx, MinBac, Newmont, Geocoat.
El proceso fue desarrollado por Newmont en su unidad de Carlin, Nevada para el tratamiento de un mineral de baja ley (1 gr/T Au).
Se preparan pilas de 8.5 a 10.7 metros de altrura con material molido, aglomerado con un inculo bacteriano, y acondicionado con cido.
La ventaja de la aglomeracin es el rpido inicio de la biooxidacion.
Se aplican periodos de descanso.
Desarrollado por GeoBiotics para el tratamiento de sulfuros aurferos refractarios.
El proceso est diseado para trabajar con concentrados generados por flotacin o concentracin gravimtrica.
El concentrado se mezcla con un inculo bacteriano produciendo una pulpa delgada que se coloca sobre una roca soporte de 5 a 20 mm
de dimetro. El soporte puede ser desmonte, grava, o algun producto
que pueda tolerar las condiciones del proceso.
La pelcula formada por el concentrado es de 0.5 a 1 mm de espesor .
El proceso favorece la formacin de poros a travs de los cuales se facilita la difusin del oxgeno necesario para el trabajo bacteriano.
Zinc: La aplicacin de los procesos biolgicos tienen un enorme potencial, aunque no se reporta la existencia de plantas industriales.
Un proceso que ha mostrado resultados alentadores en la disolucin de menas de zinc es el conocido como BRISA.
Plomo: se forma sulfato de plomo, el cual es insoluble en medio cido. Este aspecto puede ser empleado para la separacin selectiva de algunos valores acompaantes en una mena de plomo.
Nquel: Es lixiviado por A. ferrooxidans a partir de milerita y pentandlita. Billiton desarrolla un proceso denominado BIONIC.
Antimonio: Reportes sealan la capacidad de A. ferrooxidans de oxidar antimonita. B. thioparus y T. thiooxidans tambin tienen la habilidad de atacar este sulfuro.
Metales Raros: Algunos metales raros se encuentran en la matriz de sulfuros. Al igual que con los metales preciosos es necesario romper esta matriz para liberarlos. Dentro de los principales metales que pueden ser recuperados tenemos a galio y cadmio, germanio y cobalto, renio, selenio y telurio, titanio, uranio, entre otros.
ANTECEDENTES
Son muchos los elementos que deterioran el medio natural, y muchas las
actividades del hombre que tienen consecuencias negativas en los recursos
naturales de la Tierra. Cada vez es mayor el nmero de alarmas que se
disparan para alertarnos de los riesgos, no existe ningn medio que no est
afectado, o con grandes posibilidades de afectarse, y no existe ninguna
solucin que garantice la plena resolucin de los peligros.
El vertido de sustancias txicas se hace cada ao ms
incalculable. Miles de compuestos qumicos, creados en
laboratorios, alteran el funcionamiento de los ecosistemas
y atentan contra la salud de sus habitantes: efluentes
agrcolas, residuos industriales y accidentes industriales,
contaminan aguas superficiales, suelos, aire, corrientes
acuosas, y los reservorios.
Son cada da mayores las conexiones entre contaminacin y
salud, ya nadie duda que un ambiente contaminado provoca
numerosas enfermedades, desde las relacionadas con la piel
o el aparato respiratorio (alergias, dermatitis, asmas), a
procesos mucho ms graves de tipo degenerativo.
REMEDIACIN BIOLGICA
La remediacin biolgica es una interesante alternativa que
permite tratar, recuperar y/o restaurar cursos de aguas y
suelos contaminados de metales, productos orgnicos, y dems
polucin industrial.
Dos tipos:
Fitorremediacin
Biorremediacin
FITORREMEDIACIN
La fitorremediacin constituye una variacin
de las tcnicas de
remediacin biolgica,
pero se concreta en el
uso de plantas verdes
dirigidas a liberar, contener,
o transformar en
compuestos inocuos a los
contaminantes del suelo.
FITORREMEDIACIN
BIORREMEDIACIN Tecnologa que emplea microorganismos naturales (levaduras,
hongos o bacterias) o manipulados genticamente para degradar
sustancias peligrosas en otras menos txicas o inofensivas para
el medio ambiente y para la salud humana.
Se basan en la digestin de las sustancias orgnicas e inorgnicas por los microorganismos.
Requiere de condiciones adecuadas de pH, presencia de nutrientes en suelo y agua: temperatura; humedad, textura y
estructura del suelo; y concentracin de los contaminantes.
Se consideran procesos de biosorcin, biorreduccin, biodegradacin, bio-acumulacin, entre otros..
La biorremediacin bacteriana se ha convertido en una nueva alternativa para atacar de manera directa muchos de los
problemas de contaminacin que presentan los suelos y las
aguas.
Ventajas
Eliminacin permanente de la contaminacin.
Aceptacin por la sociedad.
Mnima alteracin del lugar.
Puede acoplarse con otros procedimientos descontaminantes.
Las aguas cidas, tambin conocidas como drenaje cido de rocas o drenaje cido de mina, son el resultado de la oxidacin de minerales sulfurados y la posterior lixiviacin o disolucin de los metales asociados, cuando las rocas sulfurosas son expuestas al aire y al agua.
Condiciones bsicas Agua (medio acuoso) Fuente de azufre (mineral como pirita, etc) Aire (como fuente de oxgeno)
y.. Bacterias (microorganismos acidfilos y extremos)
Los microorganismos, especialmente bacterias, como agentes biogeoqumicos juegan un rol muy importante en los ciclos de la materia sobre la tierra: carbono, nitrgeno y azufre, al ser agentes especficos de transformaciones qumicas a
gran escala.
En el caso del Drenaje Acido de Mina (AMD), Acidithiobacillus ferrooxidans, conjuntamente con Leptospirillum ferrooxidans, es considerado como uno de los ms importantes contribuyentes al drenaje cido .
Generacin de Aguas
cidas
Un wetland es un rea de terreno saturada con agua, ya sea de manera permanente o estacional.
Se caracteriza por la presencia de una vegetacin nica, adaptada a estas condiciones de suelo.
Para el tratamiento de AMD se propone la construccin de pantanales artificiales, que son ecosistemas construidos por el ser humano que imitan las condiciones naturales.
Wetlands y AMD
Utiliza especies vegetales en sistemas pasivos de tratamiento de efluentes.
Los Wetlands pueden reducir las cargas contaminantes (compuestos orgnicos e inorgnicos) por medio de una variedad de reacciones de captura y precipitacin de metales, y tambin pueden actuar como filtro para slidos suspendidos.
Un wetland tiene dos zonas: OXIDATIVA, compuesta por plantas acuticas; y REDUCTORA, zona rica en bacterias reductoras de sulfato, desnitrificantes y reductoras de manganeso.
Pueden ser aerbicos y anaerbicos. Los Aerbicos estn dirigidos a mejorar el proceso de oxidacin. Son muy tiles en la
remocin de compuestos orgnicos, fierro, amonio y slidos suspendidos.
Los Anaerbicos contienen una cubierta de caliza en el fondo del wetland. La caliza es cubierta con materia orgnica y las plantas se cultivan sobre este.
Es til en el tratamiento de drenajes cidos de minas en la remocin de metales. El principal beneficio es su naturaleza pasiva y amigable con el medio ambiente. Emplea consorcio de plantas y microorganismos en aerobiosis o anaerobiosis
Cianuro es un compuesto que contiene el radical CN
Entre sus formas ms conocidas : HCN, CNNa, CNK.
Se presenta como cianuro libre, cianuro WAD (Disociable en cido Dbil), y en complejos de ferrocianuro y como
thiocianato y cianato.
El cianuro es usado en produccin de compuestos orgnicos sintticos (venenos), pinturas, cosmticos, adhesivos, colorantes, productos farmacuticos, retardantes de fuego, etc.
En la naturaleza, el cianuro es formado, excretado y degradado por miles de animales, plantas, insectos, hongos y bacterias.
Los niveles de cianuro potencialmente liberado por la digestin o inadecuada preparacin de plantas cianognicas pueden llegar a concentraciones de cientos de partes por milln. La ingesta de estos vegetales puede originar la muerte en animales y el envenenamiento del ser humano.
En la naturaleza se encuentran presentes bajas concentraciones de cianuro, por ejemplo, en muchos insectos y plantas, entre las que se incluyen una amplia variedad de especies vegetales.
El cianuro se encuentra en almendras, albaricoques, bambes, frijoles germinados, cerezas, aceitunas, papas, sorgo, soya, y nueces, a las que brinda proteccin contra los depredadores.
Some common chemicals based on cyanide used
in pharmaceuticals (Williams, 1948).
Chemical Name
Chemical Equation
Cocaine
CuCN.9(C17H19O3N.HCN).7HCN
Novocaine
CuCN.9(C17H20O2N2.HCN).HCN
Codeine
CuCN.4(C18H21O3N.HCN).3HCN
Nicotine CuCN.2(C10H14N2.HCN).1.5HCN
Morphine CuCN.9(C17H19O3N.HCN).7HCN
Caffeine 4CuCN.(C8H10O2N4.HCN)
Ref.: Samantha Meehan; 2000. The fate of cyanide in groundwater at gasworks in south easthern Australia. Ph. D Thesis, chapter 3
Especies de Plantas Concentracin (mg/Kg)
Yuca
Hojas
Races
Races desecadas
Pur
377 500
138
46 - < 100
81
Punte de Bamb Mx. 8000
Poroto Blanco (Birmania) 2100
Almendra (amarga) 280 2500
Sorgo (planta joven) Mx. 2500
La siguiente es una lista de plantas que producen cianuro:
Manzana (semillas) Apricot (hojas, corteza o semillas) Grass Bamb (brotes de algunas especies) Almendra amarga (hojas, corteza o semillas) Yuca (semilla y raices) Cereza (hojas, corteza o semillas) Baya de Navidad (hojas, la corteza o semillas) Chokecherry (frutas de hueso) (hojas, corteza o semillas) Avellanas Saco (hojas y brotes) Lino, el lino de color amarillo, pino Hortensias (hojas y yemas) Frijoles Limo (frijol negro, aument en los pases tropicales), Caoba de montaa (hojas, corteza o semillas) Melocotn (hojas, corteza o semillas) cereza (hojas, corteza o semillas) Ciruela (hojas, corteza o semillas cerezo negro (hojas, corteza o semillas Sorgo Cesped sudn
Source:
http://www.unt.edu/resource/02cyanidefeature.htm
A nivel tisular, acta sobre el sistema respiratorio, impide el uso del oxgeno inhibiendo la accin de enzimas respiratorias : citocromo oxidasa.
La inhibicin de esta enzima da como resultado una disminucin en el metabolismo oxidativo y en el uso de oxgeno. La exposicin a gases de cianuro originan sntomas en breves segundos mientras que la absorcin oral retarda los sntomas al menos por 30 minutos.
El compuesto es rpidamente absorbido a partir de superficies mucosas y piel intacta.
La dosis letal del cianuro de potasio es aproximadamente 200 mg y HCN es 50 mg.
Se aprovecha de la capacidad de ciertos grupos de microorganismos, mayormente bacterias, de utilizar compuestos cianurados como fuente de carbono y nitrgeno convirtiendo el compuesto txico en sustancias inocuas.
La biodegradacin de cianuro puede ser aerbica y anaerbica y resulta en la formacin de amonio.
Los microorganismos involucrados poseen varios sistemas enzimticos especficos que les permite desarrollar en ambientes con alta concentracn de cianuro.
Muchos hongos (Fusarium, Hasenula) y bacterias (E.coli, Pseudomonas fluorescens, Citrobacter, Bacillus subtilis y otros) asimilan cianuro y lo usan como fuente de nitrgeno y/o carbono, teniendo como intermediario NH3.
Uno de los mecanismos involucra a la enzima cianuro hidratasa, que resulta en la conversin irreversible del cianuro en formamida, que finalmente es transformada en CO2 y NH3.
Cianuro tambin puede ser convertido en -cianoalanina o en un -aminonitrilo por la -cianoalanina sintetasa, seguida de la hidrlisis de los productos para liberar un cido y NH3.
Una tercera ruta utiliza cianuro monoxigenasa para catalizar la conversin de HCN en cianato (HOCN), lo que lleva a una descomposicin cataltica mediada por otra enzima, cianasa, para producir CO2 y NH3. La cianasa es inducible con el cianato mientras que la cianuro monoxigenasa no lo es.
Algunas cepas bacterianas transforman directamente cianuro en CO2 y NH3 por medio de la cianuro dioxigenasa, sin la formacin de cianato como intermediario.
La primera operacin industrial se localiza en la mina de Homestake Mining en Lead. South Dakota, USA. El sistema de tratamiento se basa en la biodegradacin de los cianuros y la biosorcin de los metales pesados txicos.
El principal microorganismo encontrado pertenece al gnero Pseudomonas. El proceso involucra dos pasos biolgicos. El primero, incluye la ruptura oxidativa del cianuro y thiocianato y la captura de los iones metlicos en una biopelcula.
El segundo paso, convierte el amonio producido a nitrato mediante una nitrificacin biolgica.
MxCNy + 2 HxO + O2 = M-biopelcula + HCO3 + NH3
(Me: Fe, Cu, Zn)
SCN- + 2 H2O + 5/2 O2 = SO4-2 + HCO3
-1 + NH3
NH4+ + 3/2 O2 = NO2
-1 + 2 H+ + H2O
NO2-1 + O2 = NO3
-1
BIORREMEDIACIN DE LA CONTAMINACIN
POR MERCURIO
MERCURIO: Qu es?
El mercurio (Hg) o azogue es un metal pesado plateado. A temperatura ambiente se presenta como un lquido inodoro (no tiene olor). En la naturaleza, puede ser encontrado en suelo, agua y aire, bajo la forma de mercurio elemental (metlico), inorgnico y orgnico.
Las formas naturales ms comunes son el mercurio elemental, sulfuro de mercurio o cinabrio, cloruro y metilmercurio.
Se debe precisar que la forma txica de inters es el metilmercurio (CH3Hg+),
que se biomagnifica fcilmente como parte de la cadena alimenticia, poniendo en
riesgo los ecosistemas y la salud pblica, al acumularse en los tejidos blandos,
especialmente de peces en reas donde se realiza explotacin minera ilegal.
Complejos org nicos e inorg nicos HgS
SEDIMENTO Hg(0) Hg+2 CH3Hg+ CH3HgCH3
AGUA Hg(0) Hg+2 CH3Hg
+ CH3HgCH3
AIRE Hg(0) Hg+2
PECES
CH3HgCH3
MERCURIO: actividad antropognica
Se conocen mltiples usos ya sea con propsitos industriales, medicinales y cosmticos. En la
actualidad, su empleo involucra la produccin de
cloro-alcalis, en la fabricacin de cables e
interruptores elctricos, en instrumentos de medicin
y control y en usos dentales.
MERCURIO: actividad antropognica
MERCURIO, y en especial su forma orgnica metilmercurio : Potente neurotoxina capaz de menoscabar el desarrollo neurolgico en fetos y en nios pequeos y provocar dao en el
sistema nervioso central de los adultos.
Altas exposiciones al mercurio inorgnico pueden daar el sistema digestivo, el sistema nervioso y los riones.
Tanto el mercurio orgnico como el inorgnico son absorbidos va el tracto gastrointestinal y desde aqu afectar a otros sistemas.
Mercurio elemental: efectos negativos en la salud al ser aspirados como vapor y depositarse en los pulmones. Esto como consecuencia
de una exposicin a derrames de mercurio o a la ruptura de materiales
que lo contienen y exponen al metal al aire, particularmente en
habitaciones clidas o pobremente ventiladas.
MERCURIO: toxicidad
Se reporta la existencia de numerosas tecnologas que permitan el tratamiento de mercurio, entre las que se indican la precipitacin;
coagulacin/coprecipitacin, y la adsorcin con carbn activado.
Adicionalmente, se tiene el intercambio inico que histricamente ha estado limitado al uso de resinas aninicas para procesar aguas residuales
industriales con contenido de mercurio inorgnico.
Otras tecnologas incluyen la reduccin qumica, separacin por membranas, tcnicas emergentes como adsorcin de macrociclos,
extraccin por membranas y el tratamiento biolgico.
MERCURIO: TCNICAS DE REMEDIACIN
Ya sea in situ o ex situ, la biorremediacin de mercurio ha probado ser una tecnologa efectiva para el tratamiento de la contaminacin
con este metal.
Capacidad de ciertos grupos biolgicos de soportar altas concentraciones de mercurio presentes en los medios donde se
encuentran.
Mecanismos codificadas en genes que les permite modificar la forma contaminante usualmente el metilmercurio y transformarlo en una forma menos txica o en mercurio elemental.
Adicionalmente, puede presentarse una acumulacin o retencin del qumico en la biomasa microbiana.
En los ltimos tiempos existe una tendencia a realizar mejoramiento gentico a ciertas especies vegetales (transgnicos) para que
presenten la capacidad de tolerar altas concentraciones de mercurio
en el suelo y eliminar o disminuir su capacidad txica.
MERCURIO: REMEDIACIN BIOLGICA
Tratamiento Microbiano
Las bacterias resistentes al mercurio (MRB Mercury-resistant bacteria) estn ampliamente distribuidas en la naturaleza, totalizando
aproximadamente entre el 1- 10% del total de bacterias heterotrficas
aerbicas.
Su presencia est correlacionada con el nivel de contaminacin mercurial en un ambiente, aunque tambin pueden ser aisladas en ambientes no
contaminados.
Mecanismos de biorremediacin
Los microorganismos pueden sobrevivir a elevadas concentraciones de
sales mercuriales debido a diferentes mecanismos.
a.- Reduccin enzimtica a Hg y volatilizacin
El mecanismo ms comn de resistencia al mercurio es la reduccin
enzimtica de iones de mercurio bivalente (Hg2+) a su forma elemental
(Hg) por la flavoenzima citoplasmtica mercurio-reductasa.
El mercurio elemental parece ser eliminado por difusin pasiva desde la
clula bajo condiciones fisiolgicas normales. La consiguiente volatilizacin
del mercurio remueve este material del ambiente circundante antes de que
ocurra una re-oxidacin.
MERCURIO: REMEDIACIN BIOLGICA
Formacin de HgS insoluble
El sulfuro de mercurio (HgS) puede formarse por la reaccin directa de
Hg2+ con el Hg2S producido anaerbicamente por la bacteria Clostridium
cochlearium; aunque tambin se reporta la capacidad de Klebsiella
aerogenes de producir HgS.
Remocin de mercurio en aguas residuales
Las bacterias tambin presentan la capacidad de remover el mercurio
presente en aguas residuales. Las investigaciones(4) reportan que la
capacidad de Klebsiella pneumoniae de usar tres distintos mecanismos
para la remocin de mercurio.
El primero de ellos, es la reduccin enzimtica y volatilizacin de mercurio
debido a la presencia del determinante de resistencia a mercurio Tn5073.
El segundo mecanismo, es la precipitacin aerbica de Hg2+ como HgS
insoluble como resultado de la produccin de H2S. La tercera ruta es la
biomineralizacin de Hg2+ como un complejo mercurio-azufre insoluble mas
que como HgS, debido probablemente a la produccin aerbica de un
compuesto thiol voltil.
MERCURIO: REMEDIACIN BIOLGICA (cont.)
MERCURIO: REMEDIACIN BIOLGICA (cont.)
Metilmercurio: Biorremediacin Actividades humanas como la quema de carbn han producido toneladas de mercurio inico que es rpidamente convertido a metilmercurio por microbios presente en los
sedimentos. Esta contaminacin es peligrosa debido a que el metilmercurio se
acumula en los tejidos vivos, donde es altamente txico.
La toxicidad del metilmercurio fue observada por primera vez a gran escala en Japn (50s) debido al consumo de pescado contaminado de la baha de Minamata, causada por la descarga de una fabrica de productos qumicos cercana y que producia
desechos con altas concentraciones de mercurio inico, el que fue convertido en
metilmercurio y se acumul en los peces.
Bacterias especializadas pueden desarrollar de manera natural en ambientes contaminados con metilmercurio graciuas a la enzima degradadora de metilmercurio
llamada MerB, con habilidad de de romper los enlaces mercurio-carbono,
convirtindola en crucial en los esfuerzos para limpiar este compuesto de cursos de
agua contaminadas.
Debemos indicar que cepas selectas de bacterias son resistentes a compuestos mercuriales debido a la adquisicin de un elemento genticamente transferible
conocido como el operon mer, un dedicado conjunto de genes resistentes al mercurio
que son autorregulados por la protena MerR enlazada al ADN. Las bacterias
resistentes al mercurio inico y el metilmercurio codifican protenas que regulan el
transporte de mercurio (MerA, MerP y MerT) y la degradacin del metal (MerA y MerB).
BIORREMEDIACIN DE COBRE
El cobre posee un importante papel biolgico en la fotosntesis de las plantas, aunque no forma parte de la composicin de la clorofila.
El cobre contribuye a la formacin de glbulos rojos y al mantenimiento de los vasos sanguneos, nervios, sistema
inmunitario y huesos y por tanto es un oligoelemento esencial para
la vida humana.
Se encuentra en una gran cantidad de alimentos habituales de la dieta tales como ostras, mariscos, legumbres, vsceras y nueces
entre otros, adems del agua potable y por lo tanto es muy raro que
se produzca una deficiencia de cobre en el organismo.
El desequilibrio de cobre ocasiona en el organismo una enfermedad heptica conocida como enfermedad de Wilson.
BIORREMEDIACIN DE COBRE
Toxicidad
Niveles altos de Cu en el organismo pueden ser dainos para la salud.
Su inhalacin puede producir irritacin de las vas respiratorias.
La ingesta produce nuseas, vmitos y diarrea. Un exceso de cobre en la sangre puede daar el hgado y los riones, e incluso causar la muerte. Ingerir por va oral
una cantidad de 30 g de sulfato de cobre es potencialmente letal en los humanos.
Para las actividades laborales en las que se elaboran y manipulan productos de cobre, es necesario utilizar medidas de proteccin colectiva que protejan a los
trabajadores. El valor lmite tolerado es de 0,2 mg/m para el humo y 1 mg/m para
el polvo y la niebla.
El cobre reacciona con oxidantes fuertes tales como cloratos, bromatos y yoduros, originando un peligro de explosin. Adems puede ser necesario el uso
de equipos de proteccin individual como guantes, gafas y mascarillas. Adems,
puede ser recomendable que los trabajadores se duchen y se cambien de ropa
antes de volver a su casa cada da.52
La OMS en su Gua de la calidad del agua potable recomienda un nivel mximo de 2 mg/l. El agua con concentraciones de cobre superiores a 1 mg/l puede ensuciar
la ropa al lavarla y presentar un sabor metlico desagradable.
BIORREMEDIACIN DE COBRE
Los hongos sobre todo los de la pudricin blanca como el Pleurotus ostreatus se han reportado como buenos acumuladores de
cobre, adems de cadmio, mercurio, plomo y zinc.
Estudios realizados en Argentina, demuestran que algunas cepas de la bacteria Escherichia coli, en un proceso ex situ, podran ser
eficientemente utilizadas para detoxificar suelos o aguas
contaminados con cobre.
Una cepa de Cryptococcus agrionensis fue capaz de captar 15,8 mg de cobre por gramo de levadura, adems de retener otros metales.