BIORREMEDIACIÓN

Cuadros comparativos de las técnicas in situ, ex situ y las ventajas y desventajas de la

biorremediación

Por: Luis Villaseñor Roa

Asesor: QFB. Ma. Azucena Márquez Lucio

Irapuato, Gto, México a jueves 17 de febrero de 2011

CUADRO COMPARATIVO DE LAS TÉCNICAS IN SITU DE BIORREMEDIACIÓN

Técnica Características

Bioestimulación Es la adición de nutrientes hacia los microorganismos que se están utilizando para la degradación de algún contaminante, así como el control de la temperatura, humedad, pH y aceptores de electrones, algunos de los nutrientes más importantes son el Nitrógeno (N), Fosforo (P) y Carbono (C) que son necesarios para el metabolismo y la velocidad de crecimiento de los degradadores, lo cual acelera las tasas de biodegradación si las condiciones ambientales son favorables. (Marguesin y Schinner, 1997; Marguesin et ál., 2000; Kaplan y Kitts, 2004). Sin embargo, en la mayoría de estos estudios se logró incrementar la actividad de biodegradación únicamente con la adición de nutrientes en forma de fertilizantes inorgánicos compuestos (FIC) y sales inorgánicas simples (SIS) (Dibble y Bartha, 1979; Song y Bartha, 1990; Song et ál., 1990; Margesin et ál,. 2000; Margesin y Schinner, 2001; Broock et ál., 2001; Coulon y Delille, 2003; Yerushalmi et ál., 2003).

Fitorremediación Además de los microorganismos, las plantas también juegan un gran papel en la limpieza de nuestro medio ambiente. La fitorremediación es un proceso mediante el cual las plantas son utilizadas para la limpieza de la contaminación con metales pesados en el suelo y el agua. Consiste en remediar la capa superficial del suelo reduciendo la cantidad de sustancias peligrosas. (Arujanan Mahaletchumy.2005).

Fitoextracción Es el uso de plantas que pueden transportar y concentrar los metales del suelo en las raíces, la limpieza se realiza con la recolección de las plantas. Las raíces de los girasoles se han utilizado para tratar agua que contiene plomo, uranio, estroncio, cesio, el cobalto y zinc a concentraciones por debajo de las aceptadas. Otras plantas con este potencial son el álamo y el jacinto de agua. (Arujanan Mahaletchumy.2005).

Rizodegradación Es la degradación de los contaminantes orgánicos a través de biodegradación microbiana que es realizada por la presencia de plantas. La rizosfera es la zona de tierra alrededor de las raíces de la planta que contiene más poblaciones microbianas y más actividad que el suelo donde no existe vegetación. Las raíces de la planta liberan exudados como los ácidos orgánicos, compuestos fenólicos, enzimas y proteínas que afectan a los sistemas de las bacterias que ya viven en el suelo. Los mecanismos para el metabolismo de la Rizodegradación son los mismos que los de la degradación microbiana, la diferencia es que la Rizodegradación implica la mejora de los procesos microbianos de las plantas y de sus sistemas de raíces. (Arujanan Mahaletchumy.2005). Aquí se pueden emplear microorganismos como lo son las bacterias del genero Rhizobium que ayudan a que las raíces se vayan hacia lo más profundo del suelo para alcanzar los contaminantes y así absorberlos.

Fitoestabilización Es un proceso en el cual las plantas se utilizan para inmovilizar los metales en el suelo y por lo tanto reducir al mínimo su movilidad en el de agua o polvo. Las plantas son capaces de inmovilizar contaminantes en el suelo a través de la absorción y la acumulación por las raíces, o por la precipitación en la zona radicular, también evita la migración de contaminantes a través del viento, el agua la erosión, la lixiviación, y la dispersión del suelo. (Arujanan Mahaletchumy.2005).

Fitovolatización Implica la captación y la transpiración de un contaminante por una planta. Cualquiera de los contaminantes o una forma modificada del contaminante es liberado al ambiente. Se aplica principalmente a aguas subterráneas, pero puede también ser aplicada a lodos, el suelo y a sedimentos. Se utiliza para eliminar los disolventes clorados, selenio, mercurio, y arsénico. Como una planta crece, se necesita el agua a través de su raíz. Después de que la planta ha absorbido y capturado los contaminantes, los procesos metabólicos de la planta comienzan a tomar el relevo. La planta convierte los contaminantes a otras sustancias y / o los volatiliza en la atmósfera. (Arujanan Mahaletchumy.2005).

Fitodegradación

Es la adopción y la ruptura de los contaminantes orgánicos a través del metabolismo y los procesos de las plantas. Este proceso de fitorremediación no se aplica a contaminantes inorgánicos como los metales ya que los metales están en su forma elemental, y por lo tanto no pueden ser degradados. Una vez que los contaminantes orgánicos han sido recogidos por la planta, son degradados a través de vías metabólicas y se incorporan a los tejidos de la planta para ser utilizados como

nutrientes .Los estudios han demostrado que las enzimas producidas por la planta son responsables de la degradación de muchos contaminantes, en particular de disolventes con cloro. (Arujanan Mahaletchumy.2005).

Bioventilación

La Bioventilación es una tecnología relativamente nueva, cuyo objetivo es estimular la biodegradación natural de cualquier compuesto biodegradable en condiciones aerobias. El aire se suministra en el sitio contaminado a través de pozos de extracción, por movimiento forzado (extracción o inyección), con bajas velocidades de flujo, con el fin de proveer solamente el oxígeno necesario para sostener la actividad de los microorganismos degradadores (Van Deuren y col., 1997). Se utiliza para tratar compuestos orgánicos biodegradables semi volátiles (COSs) o no volátiles. Además de favorecer la degradación de contaminantes adsorbidos, pueden degradarse COVs, por medio de su movimiento a través del suelo biológicamente activo (Eweis y col., 1998). Se ha utilizado con éxito para remediar suelos contaminados con HTPs, solventes no clorados, pesticidas y conservadores de la madera, entre algunos otros químicos (Van Deuren y col., 1997).

Bioinyección (Air Sparging) Este método se emplea para la remoción de Compuestos Orgánicos Volátiles (VOC´s) tanto de la zona vadosa del suelo (adsorbido), como en la fase líquida (disuelto). Las características del contaminante que favorecen este método son: alta volatilidad, baja solubilidad y bajo coeficiente de adsorción. Con estas características el contaminante tenderá situarse en la fase gaseosa durante la aplicación de este método de remediación.El mecanismo de remoción es un proceso físico químico de desorción de los contaminantes de la fase disuelta y/o adsorbida, logrado gracias a la circulación de aire forzado dentro de la matriz del suelo.La aspersión por aire (AS) significa introducir aire a presión en el subsuelo, a través de un pozo practicado hasta un punto por debajo de la zona contaminada. Los contaminantes volátiles son arrastrados por el aire inyectado, los que son recogidos mediante la extracción de vapores del suelo. Con la aspersión, se crea un de sorbedor de aire en la zona saturada, donde el suelo actúa como empaque. (Lihue Ingeniería Diciembre 2003)

CUADRO COMPARATIVO DE LAS TÉCNICAS EX SITU DE BIORREMEDIACIÓN

Técnica Características

Biopilas Se definen como un proceso biológico controlado donde los contaminantes orgánicos son biodegradados y mineralizados. (Roldán, M. A. Iturbe, A. R.). Las Biopilas constituyen una tecnología de biorremediación ex situ en la cual el suelo contaminado con hidrocarburos es extraído y dispuesto en un área de tratamiento o piscina previamente excavada para su descontaminación con microorganismos. (Velasco, T. J. A. Volke, S. T. L.). Las Biopilas se utilizan cuando la sustancia contaminante es demasiado volátil como para ser tratada con la técnica de landfarming, ya que las emisiones gaseosas serían demasiado altas, o cuando se quiere acelerar el proceso de biorremediación. El tratamiento de suelos mediante Biopilas se aplica fundamentalmente para la eliminación de COV no halogenados e hidrocarburos. Los COV halogenados, los compuestos semi volátiles y los pesticidas también pueden ser tratados mediante esta tecnología, pero la eficacia del proceso puede disminuir, y puede ser sólo aplicable a ciertos compuestos dentro de estos grupos. (Miliarium Aureum, S.L. 2001, 2004) Costos: 160 - 210 $ (125 - 165 €) m3 suelo

Biorreactores

Mezcla de suelos contaminados con lodos, agua y aditivos, para favorecer la biodegradación al incrementar el contacto entre los microorganismos y el contaminante, dentro de un “birreactor”. Se aplican a: -Explosivos, PAHs, plaguicidas (primer tratamiento de SVOCs y VOCs al excavar un suelo).

- Biorreactores secuenciales aeróbicos/anaeróbicos, mejoran la remediación de PCB, algunos SVOCs halogenados y explosivos. Costos 160 - 210 $ (125 - 165 €) m3 suelo

Compostaje

Mezcla de suelo contaminado con materiales porosos y enmiendas orgánicas (serrín, paja, estiércol, restos vegetales) con el fin de promover la biodegradación (incremento de temperatura ). Se aplican a: Explosivos y PAHs. - Mantener condiciones de oxidación (aireación), humedad (irrigación) y temperatura (54 – 65 ºC) - Métodos de aireación: · Mezcla mecánica de montones (la más usada)

· Estática, inyección o bombeo en pilas. · Agitación mecánica en contenedores. - Controlar la emisión de VOCs y SVOCs. Costos: 150 – 180 – 220 $ (115 – 140 – 170 €) m3 suelo Mezcla mecánica – Estática – Agitación mecánica

Landfarming

Disposición del suelo contaminado en capas lineales y remoción periódica para favorecer la aireación, también se mejoran las condiciones para estimular la biodegradación (humedad, nutrientes, etc.) Se aplica a: Hidrocarburos del petróleo (no VOCs), Combustibles, PCP y algunos plaguicidas. - Degrada, transforma e inmoviliza contaminantes. - Recogida y tratamiento de escorrentías y lixiviados. Costos: 150 $ (115 €) m3 suelo

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA BIORREMEDIACIÓN

Ventajas

Desventajas

Generalmente solo origina cambios físicos menores sobre el medio. (Thelmo Lú Chau)

Para muchos tipos de vertidos su efectividad no ha sido determinada. (Thelmo Lú Chau)

Cuando se usa correctamente no produce efectos adversos significativos. (Thelmo Lú Chau)

Muy difícil aplicación en el mar. (Thelmo Lú Chau)

Puede ser útil para retirar algunos de los compuestos tóxicos del petróleo. (Thelmo Lú Chau)

Tiempo necesario para actuación es largo. (Thelmo Lú Chau)

Ofrece una solución más simple y completa que las tecnologías mecánicas. (Thelmo Lú Chau)

Su implementación es específica para cada lugar contaminado. (Thelmo Lú Chau)

Menos costosa que otras tecnologías. (Thelmo Lú Chau)

Su optimización requiere información sustancial acerca del lugar contaminado y las características del vertido. (Thelmo Lú Chau)

Suele tener menos costos que la incineración, utilizada para remover sustancias toxicas del suelo. (Eweis et al, 1998)

Dificultad para predecir el funcionamiento de este tratamiento. (Eweis et al, 1998)

Bibliografía Margesin, R.; Walder, G.; Schinner, F. 2003b. Bioremediation assessment of BTEX contaminated soil. Act of Biotechnology. 1(26): 29-36. Mahaletchumy Arujanan/Tan Jung Yee.2005.Bioremediation:Nature´s Way to A

Cleaner Environment. Articulo.

Van Deuren y col., 1997, Eweis y col., 1998 http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/libros/372/tecnolog.html#top Lihue Ingeniería, Diciembre 2003 http://www.eco2site.com/informes/lihue.asp. Roldán, M. A. Iturbe, A. R. [ARTÍCULO] http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/mexico13/029.pdf Velasco, T. J. A. Volke, S. T. L. http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/gacetas/381/volke.html Miliarium Aureum, S.L. (2001, 2004) http://www.miliarium.com/prontuario/TratamientoSuelos/Biopilas.htm Thelmo Lú Chau, Instituto de Investigaciones Tecnológicas, Universidad de Santiago de Compostela, Dpto. de Ingeniería Química,