biolixiviacion biorremediacion moq tac 2014 (1)

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

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

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)

Races desecadas

377 500

46 - < 100

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

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

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.)

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.

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.

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.