PROCESOS D

E

BIORREMEDIA

CION E

N

SUELOS C

ONTAMIN

ADOS

POR H

IDROCARBUROS

JULIANA ARGUELLO DEGADO

IVAN ARENAS

DIEGO LÓPEZ

¿QUÉ ES UN HIDROCARBURO?

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno.

Bacterias degradativas

QUE ES LA BIORREMEDIACION?

BiorremediaciónBiorremediación

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

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

HISTORIA DE LA BIORREMEDIACION

La biorremediación usando microorganismos fue inventada por el científico norteamericano George M. Robinson. Éste trabajó como ingeniero petrolero asistente de la compañía Santa María de California en la década de 1960 y se dedicó a experimentar con una serie de microbios en frascos contaminados de petróleo.

.

Los primeros aportes de la historia en la biorremediación fueron conocidos como compostaje, el cual constituía una forma precaria de biorremediación, en la que los derivados de los residuos domiciliarios, orgánicos, inorgánicos e industriales, eran recolectados en contenedores para su posterior biodegradación mediante microorganismos.

PRINCIPIO DE LA BIORREMEDIACION

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 BIORREMEDIACION

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

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

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

BIORREMEDIACION:BACTERIA

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

BIORREMEDIATION: FITORREMEDIACIÓN

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.

BIORREMEDIATION: HONGOS

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

Sustancias empleadas en la preservación de la madera.

Hidrocarburos aromáticos policíclicos.Organoclorados.Bifenilos policlorados.Tinturas.Pesticidas.Fungicidas.Herbicidas.Lignina.

LIMITACIONES DE LA BIORREMEDIACION

•TIPO DE CONTAMINANTE Y SU CONCENTRACION.•TIPO DE SUELO.•PROXIMIDAD Y CONDICION DE NAPAS.•NATURALEZA DEL MICROORGANISMO.•RELACION COSTO/BENEFICIO: COSTO vs AMBIENTE•DURACION DEL PROCESO BIORREMEDIATIVO.•CAPACIDAD LIMITADA DE BIORREMEDIACION.

PRINCIPALES FACTORESA TENER EN CUENTA

• Temperatura.• Disponibilidad de nutrientes

inorgánicos (fuentes de fósforo y nitrógeno).

• pH.• Concentración de metales

pesados.• Concentración de bacterias.

VENTAJAS DE APLICAR BIORREMEDIACION

• En el caso que la contaminación esté en lugares inaccesibles se puede realizar sin necesidad de cavar.

• No se genera un daño de segundo grado al medio ambiente.

• Un posible menor costo que aplicar otra técnica.

• No se utiliza la incineración dejando in -fértil el suelo.

BIORREMEDIACION

ATENUACION NATURAL IN SITU EX SITU

BIOESTIMULACION BIOAUMENTACION

BIORREMEDIACION 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 SITULANDFARMINGLANDFARMING

REACTOR EX SITEREACTOR EX SITE

Lodos activados.

Reactores de biomasa fija : Biofiltros de percolación Biofiltro de lecho

inmerso Biodiscos Lecho fluidizado.

BIORREACTORBIORREACTOR

BIODISCOSBIODISCOS

LODOS ACTIVADOS

VENTAJAS

Alta eficiencia.

Ocupa areas reducidas.

DESVENTAJAS

Rígido control operacional.

Baja resistencia a carga de choque.

Inestabilidad en la decantabilidad del lodo.

BIOFILTRO DE BIOFILTRO DE PERCOLACIONPERCOLACION

REACTOR DE REACTOR DE LECHO FLUIDIZADOLECHO FLUIDIZADO

VENTAJAS DE LA BIOMASA FIJA

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

BIORREMEDIACION DE SUELOS SATURADOS 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.

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.

MÉTODOS DE BIORREMEDIACION

1. Micorremediacion

2. Bioaireacion

3. Cultivo de tierras

4. Bioaumentacion

5. Bioestimulacion

6. Bioceldas

7. Fitoremediacion

MICORREMEDIACION

La micorremediación es una forma de biorremediación en la que

se emplean hongos para descontaminar un área, en concreto a

través del uso de micelios, el cuerpo vegetativo del hongo, difícil

de estudiar debido a su carácter subterráneo y fragilidad.

Debido a su capacidad para descomponer materia orgánica, los

micelios pueden ser empleados para transformar hidrocarburos e

incluso gases nerviosos (como el VX y el sarín) en fertilizante

orgánico, de un modo económico.

BIOVENTILACION

La bioventilación se sirve de microorganismos para descomponer

sustancias tóxicas que han sido absorbidas por el agua. El

objetivo de esta práctica es estimular a las bacterias ya presentes

en el área degradada, para así acelerar la biodegradación de los

hidrocarburos. Consiste en insuflar oxígeno y, si es necesario,

añadir nutrientes para facilitar el crecimiento bacteriano.

El oxígeno es inducido a través de una inyección directa de aire

en el lugar donde se ha producido la contaminación

CULTIVO DE TIERRAS

El ser humano ha empleado el cultivo agrícola como tratamiento

de biorremediación del suelo superficial. Se ha usado con éxito

durante años para disipar altas concentraciones de

hidrocarburos y pesticidas

La mezcla y arado de suelos con hidrocarburos y pesticidas para

aumentar su oxigenación, estimula la flora microbiana que

acelerará, con la ayuda de la cosecha elegida, la degradación de

componentes tóxicos para el medio ambiente.

BIOAUMENTACION

Introducción de microorganismos aclimatados o incluso

modificados genéticamente en el medio, con el fin de mejorar la

biodegradación.

Esta técnica funciona en condiciones de laboratorio o bioreactor,

pero en ambientes externos (suelo o agua) su implantación

depende de una serie de factores

BIOESTIMULACION

La bioestimulación modifica el entorno para estimular las

bacterias "biorremediadoras" existentes en el medio -aquellas con

capacidad para restaurar un entorno con elevada toxicidad-.

Se emplean distintas técnicas para modificar el entorno a

restaurar, entre ellos la inyección de nutrientes que estimulan el

crecimiento de los microorganismos responsables de la

restauración

Es un método conocido y efectivo para tratar aguas y subsuelo

que han padecido vertimientos de hidrocarburos.

BIOCELDAS

La técnica conocida como bioceldas o biopilas es un tratamiento

de biorrecuperación en condiciones no saturadas, que consiste

en la reducción de la concentración de contaminantes derivados

del petróleo en suelos excavados mediante el uso de la

biodegradación a partir de la construcción de un sistema cerrado

que permita controlar lixiviados, hidrocarburos volátiles y

algunas variables de diseño mediante el suministro de nutrientes

y oxígeno a través de la pila del suelo.

FITORREMEDIACION

La fitorremediación se refiere al tratamiento de problemas

medioambientales mediante el uso de plantas, un proceso más

sencillo y mucho menos costoso que modalidades tradicionales,

como excavar el material contaminante y depositarlo en un lugar

controlado.

La fitorremediación usa plantas que absorben del suelo las

sustancias contaminantes.

Fitoextracción. Es el proceso por medio del cual, tanto los

contaminantes metálicos, como los contaminantes orgánicos del

suelo, son absorbidos directamente por las plantas e

incorporados a su biomasa, que con posterioridad será

recolectada para su destrucción.

Fitovolatilización. Proceso por el cual las plantas y la actividad

microbiana asociada, a través de enzimas especializados, pueden

transformar, degradar y finalmente volatilizar los contaminantes

desde el suelo. La volatilización puede producirse tanto desde el

sistema radicular como desde la parte superficial del suelo.

Fitodegradación. Es el proceso mediante el cual las plantas

toman el contaminante y lo metabolizan transformándolo en un

material sin riesgos para el medio natural.

Rizodegradación. Es el proceso por medio del cual las raíces de

las plantas, su microflora asociada y/o los productos excretados

destruyen el contaminante en la zona radicular.

CONCLUSIONES

• En general, la contaminación de suelos por productos, compuestos o desechos orgánicos de la industria petrolera pueden ser tratados y recuperados ecológicamente con la biorremediación, basada en la estimulación de los microorganismos para adecuación de los factores abióticos.

• Tanto los tratamientos ex-situ como in-situ son una buena alternativa para conseguir degradar el contaminante, siendo los tratamiento ex-situ los que mejores resultados presentan.

• En cualquier tratamiento de biorremediación la velocidad de descomposición por los organismos va a depender de su concentración, de determinadas características del suelo (disponibilidades de oxígeno y de nutrientes, pH, humedad y temperatura) y de la estabilidad del contaminante.

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