BIOPROCESOS PARA REMEDIACIÓN DE PASIVOS AMBIENTALES

UNIVERSIDAD INTERNACIONAL SEK

Carolina Tapia Guijarro5to Año

Facultad de Medio Ambiente

PROBLEMA: Dentro del Ecuador existen varios pasivos

ambientales que han sido identificados, sin embargo no se han gestionado por diferentes causas, una de ellas es la ausencia de control por parte de las autoridades.

ANTECEDENTES: A fines de los años 60 fueron descubiertas

considerables reservas petroleras en la zona norte de la Región Amazónica Ecuatoriana.

La actividad hidrocarburífera dentro de nuestro país ha desencadenado una serie de problemas medioambientales debido a diferentes causas como: fallas técnicas, atentados, fallas por parte del personal.

Los pasivos ambientales relacionados a la actividad petrolera tienen que ver principalmente con la contaminación ambiental producida por la eliminación al ambiente de desechos tóxicos, con la consecuente contaminación del suelo y el agua.

TEXACO Operó dentro del Ecuador entre los años 1964 y

1992 en las provincias de Sucumbíos y Orellana.

Texaco perforó aproximadamente 340 pozos en el área de concesión, y cada pozo poseía aproximadamente dos o cinco piscinas de tierra que fueron usadas para almacenar el lodo de la perforación, el petróleo crudo y sus derivados necesitados para el mantenimiento del pozo. (Powers et al, 2006)

En total, aproximadamente 800 – 1000 de estas precarias piscinas fueron construidas por Texaco en el área de concesión. (Powers et al, 2006)

JUSTIFICACIÓN:

El presente proyecto se ha desarrollado para buscar las soluciones más adecuadas que servirían para gestionar pasivos ambientales que se encuentran en territorio amazónico del Ecuador, los cuales han sido producto de fallas técnicas y humanas.

MARCO JURÍDICO TULAS establece políticas de para la gestión de los

residuos sólidos y para la prevención en general de cualquier impacto que se pueda generar por actividades productivas (Art. 30 y 46).

El TULAS exige además la remediación de impactos ambientales negativos que puedan generarse a partir de un procedimiento. (Art. 45)

Además, esta norma jurídica exige dentro de sus anexos a cumplir con diferentes límites permisibles en caso de remediación de suelos contaminados en todas las fases de la industria hidrocarburífera.

TABLA 6: LÍMITES PERMISIBLES PARA LA IDENTIFICACIÓN Y REMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS EN TODAS LAS FASES DE LA INDUSTRIA HIDROCARBURÍFERA, INCLUIDAS LAS ESTACIONES DE SERVICIOS.

 Parámetro Expresado

enUnidad Uso

Agrícola

Uso Industrial

Ecosistemas

sensiblesHidrocarburos

TotalesTPH mg/Kg 2500 4000 1000

Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos

(HAP´s)

C mg/Kg 2 5 1

Cadmio Cd mg/Kg 2 10 1

Níquel Ni mg/Kg 50 100 40

Plomo Pb mg/Kg 100 500 80

OBJETIVO GENERAL: Determinar el bioproceso más factible para dar

gestión a pasivos ambientales consecuentes a derrames de crudo.

Objetivos Específicos: Obtener información a través de fuentes

secundarias sobre métodos de remediación biológica para gestionar suelos contaminados con contaminantes recalcitrantes.

Analizar diferentes métodos de remediación biológica y comparar sus resultados para obtener discusiones y conclusiones.

MARCO TEÓRICO: MÉTODOS BIOLÓGICOS: Degradación del residuo orgánico por la acción de

microorganismos. La degradación altera la estructura molecular de

los compuestos orgánicos y el grado de alteración determina si se ha producido biotransformación o mineralización.

La mayoría de las sustancias orgánicas sintéticas son biodegradables, haciendo del tratamiento biológico una alternativa técnicamente viable. (LaGrega et al, 1998)

RECALCITRANTES Existen casos donde compuestos concretos han

resistido la degradación, por lo que se los denomina recalcitrantes o refractarios. Su lenta degradación hace ineficaz el tratamiento biológico

Pentaclorofenol (rápidamente degradable)

Hexaclorobenceno (Persistente)

COMPOSTAJE

Co-degradación de los residuos peligrosos junto con grandes contidades de sustancias orgánicas adicionadas en hileras, pilas o contenedores.

Etapas: Mesolítica Termofílica De enfriamiento De maduración

BIOESTIMULACIÓN Y BIOAUMENTACIÓN

Bioestimulación:adición de nutrientes, sustratos o tensioactivos que estimulen el crecimiento y actividad metabólica de los microorganismos degradadores presentes en la zona impactada (Nuñez et al, 2002),

BIOAUMENTACIÓN Inoculación controlada de cultivos bacterianos de acción dirigida, especialmente formulado y de ocurrencia natural, para asistir a los hallados naturalmente en el suelo, adaptadas en un medio con un contaminante igual o similar al que contiene el suelo donde se las quiere introducir, acompañadas de otros componentes biotecnológicos. (SolBio, 2009)

MARCO METODOLÓGICOCompostaje: Remediación de suelos intemperizados contaminados con

hidrocarburos de petróleo (45,000 mg/kg) Antes de comenzar el proceso de biorremediación por

composteo, el suelo intemperizado fue sometido a tres tratamientos fisicoquímicos: electroquímico (surfactantes, electroquímico y tolueno).

Cada porción de suelo tratado se mezcló con cuatro aditivos (bagazo de caña, de zanahoria, estiércol de caballo y composta) con el objeto de incrementar el contenido de nutrientes y de microorganismos en los sistemas de composteo.

Cada uno, se adicionó al suelo en proporción tal que, de acuerdo al contenido de C, N, P y K de cada uno, se obtuviera un balance de nutrientes apropiado (C/N= 30, C/P=100 y C/K=200). (Volke et al, 2003)

MARCO METODOLÓGICO Biopilas: Las tres biopilas con suelo tratado, más una biopila control con

suelo sin tratar (30 kg/biopila), se mantuvieron protegidas de la intemperie durante 206 días

Cada biopila se preparó con 9 kg (peso seco) de suelo pretratado, adicionado con 1,125 kg (peso seco) de cada agente de volumen. Se prepararon 3 biopilas diferentes, con el fin de evaluar el efecto de cada pretratamiento, más una biopila control con suelo sin tratar.

Conteo de microorganismos: El número de microorganismos se reporta como unidades

formadoras de colonias (UFC) por gramo de muestra (base seca). En este caso, se utilizó un medio de cultivo que favorece el crecimiento de bacterias (agar soya tripticaseína, AST); y uno que favorece el crecimiento de hongos (agar papa dextrosa, PDA), al cual se le adicionó cloramfenicol para evitar el crecimiento bacteriano.

MARCO METODOLÓGICO Bioestimulación y Bioaumentación: Muestras de suelos intemperizados, que eran

parte de pasivos ambientales. Se incubaron a 30°C por un periodo de 24 a 48 horas hasta observar desarrollo bacteriano.

Las colonias que crecieron en Medio de Cultivo Selectivo fueron aisladas en Agar Nutritivo.

Con las cepas escogidas en base a la identificación y caracterización realizadas se formaron bancos de almacenamiento de microorganismos.

El consorcio formado fue masificado en fermentador biológico para ser aplicado en campo.

MARCO METODOLÓGICO Tratamiento de 50 m3 de suelo bajo cubierta, en un

área impermeabilizada Bioestimulación utilizó: Urea (46% N) y Fertilizante

18:48:0 (18% N, 46% P). Se consideró una relación óptima Carbono:Nitrógeno:Fósforo de 100:10:1 en base a ensayos previos.

Para la bioaumentación se utilizó un consorcio definido formado por cepas bacterianas nativas obtenidas del Campo de Producción petrolero.

Para el biorreactor a nivel de laboratorio se recomienta la utilización de botellas de 1 litro de capacidad, actuando como un biorreactor semi-continuo ya que se ha comprobado que existen mejores resultados cuando existen entradas de aire cada cierto tiempo (Nuñez et al, 2002).

TABLA NO. 1 FORMULACIÓN DEL CONSORCIO EMPLEADO.

CepaActividad

Degradadora de Hidrocarburos

ActividadEmulsificante (U.E)

Bacillus mycoides SA2 1 2.390

Pseudomonas fluorecens 6 2.316

Burkholderia gladioli 10 1.393

Bacillus lentus 5 1.707

Bacillus mycoides SA3 3 1.705

Bacillus sp., aislado demuestra tener una alta capacidad para degradar hidrocarburos en suelo contaminado, favoreciendo este proceso en consorcio con los microorganismos autóctonos del suelo. (Gómez W et al, 2009)

PARÁMETROS CRÍTICOS

Tanto el proceso de compostaje como el de bioestimulación y bioaumento están condicionados por los siguientes factores:

Variables dependientes:

Temperatura del suelo Humedad Cantidad de oxígeno en el suelo pH del suelo Concentración de nutrientes en el suelo Solubilidad de los contaminantes presentes

BIOPROCESOS

Fuente de carbono:

Hidrocarburo

Grupo microbiano

Heterótrofos aerobios

Donante: Hidrocarburo

Aceptor: O2

Tanto para el compostaje como para la bioaumentación y bioaumentación, se considera lo siguiente:

DISCUSIÓN Y RESULTADOS

Control Surfactante Electroquímico Tolueno0

10

20

30

40

50

60

Degradación de TPH (%)

Degradación de M.O (%)

Compostaje

Resultados obtenidos después de 210 días de compostaje.

DISCUSIÓN Y RESULTADOS

  TratamientoCargas microbianas

pHHongos Bacterias

Control 7,8E7 2,5E9 6,6

Surfanctante 1,3E8 4,6E10 7,9

Electroquímico 1,1E7 2,1E10 7,5

Tolueno 38,7 36,1 0,620

Tabla 3: Variables originadas en el suelo original y el resto de suelos después de aplicar los pre-tratamientos.

DISCUSIÓN Y RESULTADOS Bioacumulación y Bioestimulación:

TratamientoConcentración TPH (mg/kg) al inicio del

tratamiento

Promedio Concentración TPH (mg/kg) luego de 12 semanas de tratamiento

Porcentaje de biodegradación

(%)

(T0) suelo + acondicionador 12,000.03 8,921. 20

25,7%

(T1) suelo + acondicionador + bioestimulación

12,000.03 933.87

92%

(T2) suelo + acondicionador + bioaumentación

12,000.03 858.58

92,8%

(T3) suelo + acondicionador + bioaumentación + bioestimulación

12,000.03 821.3493,15%

CONCLUSIONES El compostaje aplicado a la recuperación de suelos

contaminados con hidrocarburos persistentes, como es el caso de los pasivos ambientales, puede resultar una técnica económicamente viable, según el pre-tratamiento que reciba. Sin embargo toma mucho tiempo en obtener suelos recuperados, por lo que es un obstáculo para su implementación.

Un tratamiento combinado de bioestimulación más bioaumentación logra una mayor eliminación de hidrocarburos totales de petróleo que cualquiera de las dos técnicas por separado para la remediación de suelos contaminados.

Los tratamientos de bioestimulación y bioaumentación, son los bioprocesos más factible para dar cumplimiento al PRAS dentro del Ecuador, sin embargo se necesitan investigaciones para poder potencializarlos y posteriormente implementarlos.

Para poder aplicar estos tratamientos dentro de nuestro país, se deben también analizar los parámetros ambientales y edáficos, ya que los mismos varían según la región donde se encuentren los contaminantes, haciéndolos más recalcitrantes o viceversa.

Un análisis costo beneficio, ayudaría también a escoger la técnica más adecuada para la biorremediación de pasivos ambientales dentro del Ecuador, sin embargo está comprobado en varios estudios que las técnicas biológicas demandan menos costes que las técnicas químicas o físicas para remediación, debido a que no exigen mucha infraestructura o maquinaria específica, simplemente se requiere de las cepas de microorganismos adecuadas.

BIBLIOGRAFÍA Navas S et al, 2009., Tratamiento Biológico de Suelos Contaminados con Hidrocarburos,

procedentes del Campo Sacha, mediante cepas bacterianas nativas. Laboratorio de Ciencias Biológicas PETROECUADOR. Disponible en: http://www3.inecol.edu.mx/solabiaa/ARCHIVOS/documentos/congresos/algal2008/memorias-cd/archivos%20pdf/biotec-ambiental/B_Orales/BO-04.pdf

 Powers, et al., Análisis Crítico del Caso Texaco: Sumisión 2., El MANEJO DE DESECHOS DE TEXACO EN ECUADOR FUE ILEGAL Y VIOLO LOS ESTANDARES DE LA INDUSTRIA. Disponible en: http://www.etechinternational.org/new_pdfs/chevron_texaco/CustomaryPracticesAnnex_Submission2_FINALSpan.pdf

 Petróleo y Desarrollo sostenible en Ecuador, 2006, Flacso – Ecuador. Ed, Guillaume Fontaine.

 SolBio, Hidrocarburos en suelos, 2010, Buenos Aires - Argentina. Disponible en: http://www.solbio.com/Soluciones.asp?seccion=Hidrocarburos%20en%20Suelos

 Nuñez et al, Biorremedianción de Hidrocarburos de hidrocarburos de los sedimentos de la Bahía de La Habana. Disponible en: http://iodeweb1.vliz.be/odin/bitstream/1834/2920/1/Biorremediaci%C3%B3n%20de%20hidrocarburos%20como%20sedimento%20de%20la........pdf

 Gómez W et al, Evaluación de la bioestimulación frente a la atenuación natural y la bioamentación en un suelo contaminado con una mezcla de gasolina-diesel, Universidad Nacional de Colombia – Medellín. Disponible en: http://dyna.unalmed.edu.co/ediciones/160/articulos/a08v76n160/a08v76n160.pdf

 De Jonge, H; Freijer, J.I.; Verstraten, J.M.; Westerveld, J. y Van der Wielen. 1997. Relation between bioavailability and fuel oil hydrocarbon composition in contaminated soils. Environ. Sci. Technol. 31 (3): 771 – 775

 Programa de Recuperación Ambiental y Social (PRAS). (2009), Ministerio de Medio Ambiente, Unidad del Equipo Gestor del PRAS.

 Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria (TULAS).

 Reglamento Ambiental para Operaciones Hidrocarburíferas en el Ecuador (RAOHE), R.O. 1215.