Evaluacion Final Seminario Grupo No 100108 427

La Biorremediación como Solución a la contaminación ambiental que

generan las empresas minero - energéticas en Colombia.

María Higuita ECBTI Regencia de farmacia – ZOCC – Medellín - Sabanalarga

Yoli Prieto ECACEN Administración de Empresas ZCEN – Zipaquirá – Bogotá D.C

Nohora Vargas ECAPMA Agronomía 10 sem ZCEN – Zipaquirá – Sancayetano

Edinson Zúñiga ECAPMA Ing. Agroforestal 10 sem ZCSUR – Popayán –

V/Guamuez

01 junio 2013

Seminario investigación 1-2013

1. INFORMACIÓN GENERAL DEL PROYECTO

Fecha: 01 de junio de 2013Tema: La Biorremediación como Solución a la contaminación ambiental que generan las empresas minero - energéticas en Colombia.

Nombre del Grupo de Investigación o grupo trabajo colaborativo: 100108_427

Programa de Investigación: ciencia, tecnología e innovación en ambiente, biodiversidad y hábitat.Tipo de investigación: investigación formativa; desde la visión de la misión universitaria de generar conocimiento descriptivo, explicativo y predictivo, y conocimiento sobre la aplicación de conocimiento (conocimiento tecnológico).Justificación: Los problemas ambientales más significativos que puede generar este tipo de actividad están relacionados con la afectación (contaminación) de suelos, aguas superficiales (ríos y quebradas), acuíferos subsuperficiales y atmósfera; además de la alteración de la cubierta vegetal y el paisaje, de la fauna terrestre y acuática, y sobre todo, el deterioro de la salud de los seres humanos; Afectaciones por malos olores, contaminación de los nacimientos de agua, caños y quebradas para consumo humano y animal, así como la muerte total de peces y plantas acuáticas, con químicos extremadamente nocivos en las poblaciones aledañas a las instalaciones de extracción minera y procesamiento de hidrocarburos. Teniendo en cuenta lo anterior se hace necesario buscar alternativas a través métodos biológicos para remediar el ambiente contaminado a través de la biorremediación que ofrece una alta especificidad en la remoción de metales pesados de la industria minera y sustancias orgánicas como los producidos por la extracción de hidrocarburos; es por eso que presentamos esta investigación como una alternativa para la solución a la contaminación ambiental causada por metales pesados y sustancias orgánicas vertidas al ambiente.

No. Integrantes Escuela ProgramaNivel académico Zona Cead

1 María Otilia Higuita ECBTI Regencia de Farmacia

Zona Occidente

Medellín - Sabanalarga

2Yoli Patricia Prieto Manrique ECACEN

Administración de empresas 9 semestre

Zona Centro Bogotá Cundinamarca

Zipaquirá – Bogotá D.C

3 Nohora Tud Vargas ECAPMA Agronomía 10 – semestre

Zona Centro Bogotá Cundinamarca

Zipaquirá – San Cayetano

4Edinson Zúñiga Acosta ECAPMA

Ing. Agroforestal

10 - semestre

Zona Centro Sur

Popayán - Ceres Valle del Guamuez

Líder del grupo: Edinson Zúñiga Acosta Seminario investigación 1-2013

Correo: [email protected] - [email protected]

Ciudad: San Miguel

Departamento: Putumayo

Lugar de ejecución de la propuesta : departamento del Putumayo

Ciudad: San Miguel

2. RESUMEN


Actualmente la contaminación ambiental que generan las empresas minero - energético es abrumador, dado que los químicos utilizados para realizar los diferentes procesos de síntesis de sustancias como es el caso de la extracción de oro, en el que se utiliza cianuro y mercurio; este no es tratado con el debido cuidado, y es arrojado a las fuentes de agua contaminado todo el sistema acuático, lo mismo pasa con la industria petrolera; Según la Compañía Colombiana de Petróleos, ECOPETROL, durante los últimos quince años el oleoducto Caño Limón Coveñas ha sufrido más de novecientos atentados terroristas, hechos que han conducido al derramamiento de más de 450 millones de litros de petróleo en el medio ambiente, sumado a esto el resto del país con la misma situación.

El impacto ambiental por los derrames de crudo, ha dejado más de 2.600 kilómetros entre ríos y quebradas, y alrededor de 1.600 hectáreas de ciénagas afectadas. Sólo en 1998, subversivos del ELN ocasionaron el más grande derrame de crudo en aguas continentales del mundo, con un volumen superior a los 14’787.000 litros de petróleo, tragedia comparable con el accidente del buque petrolero Exxon Valdez, que vertió en las aguas de Alaska 42 millones de litros del crudo el 24 de marzo de 1989.

Dadas estas circunstancias los daños a las fuentes hídricas, suelos, aire, fauna y vegetación son prácticamente irremediables, pues los procesos de descontaminación no alcanzan a cubrir todas las áreas afectadas y se realizan mucho tiempo después de que el crudo ha penetrado el ecosistema.

En el presente trabajo se hará énfasis a la mitigación de la contaminación ambiental a través de la biorremediación como alternativa para devolver la salud del suelo y la vida a las fuentes de agua; componentes más afectados por la acción humana en la industria minera y de hidrocarburos.

Se define la biorremediación como la utilización de seres vivos para solucionar problemas ambientales, tales como el suelo o agua subterránea contaminados. En un ambiente no contaminado, las bacterias, los hongos, los protistas, y otros microorganismos heterotróficos degradan constantemente la materia orgánica disponible, para obtener energía. Cuando un agente contaminante orgánico, combustible, petróleo u otro es accidentalmente liberado en un ambiente dado, algunos de los microorganismos indígenas morirán, mientras que sobrevivirían algunos otros capaces de degradar estos compuestos orgánicos. La biorremediación trabaja proveyendo a estos organismos de nutrientes, oxígeno, y otras condiciones que favorezcan su rápido crecimiento y reproducción. Estos organismos entonces podrán degradar el agente contaminante orgánico a una velocidad mayor, proporcionando una técnica para limpiar la contaminación, realzando los mismos procesos de biodegradación que ocurren naturalmente en el medio ambiente. Dependiendo del sitio y de sus contaminantes, la biorremediación puede ser más segura y menos costosa que soluciones alternativas tales como la incineración o el enterramiento de los materiales contaminados.

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

3.1 Planteamiento de la pregunta o problema de investigación

¿Cómo mitigar la contaminación ambiental que emiten las empresas minero

– energéticas en Colombia por medio de la Biorremediación?

JUSTIFICACION

El deterioro de la naturaleza se ha venido incrementando debido al acelerado

crecimiento de las ciudades, a la explotación indiscriminada y manejo insostenible

de los recursos naturales. Cuando empezó la entrada descontrolada y masiva de

productos químicos e industriales al sistema natural, genero un colapso en sus

dinámicas que sobre pasan su capacidad de autodepuración y resiliencia.

Las actividades industriales generan una contaminación a gran escala con metales

pesados (Cu, Zn, Pb, Cd, Cr, Ni, Hg, Co, Ag, Au, As, U) en el medio ambiente. En

el caso particular de los suelos afectan la fertilidad y/o uso posterior de los

mismos, mientras que en el caso de los acuíferos y aguas superficiales pueden

comprometer seriamente el uso de este recurso como fuente de agua para el

consumo humano.

La remediación de estos ambientes contaminados mediante la utilización de

métodos químicos involucra procesos de altos costos debido a la especificidad

requerida. En cambio con la utilización de métodos microbiológicos para remediar

un ambiente contaminado (biorremediación) ofrece una alta especificidad en la

remoción del metal de interés con flexibilidad operacional.

El ecosistema sin intervención humana, tiene sus propias dinámicas y flujos de

energía que le permiten estar en permanente realimentación con todos los seres y

elementos que la constituyen y que posibilitan que, pese a que muta y se

transforma en un eterno proceso evolutivo, siempre garantiza que la vida sea

posible. Debemos entender el medio ambiente como un concepto que nos engloba

a los seres humanos, y que implica una relación con nuestro entorno, con el cual

mantenemos tantas y tan complejas interacciones que es imposible, aunque


queramos, “independizarnos” de él, los seres humanos para crear, transformar y

mejorar el entorno construido necesitamos de recursos y energía que tomamos de

ella; a veces sin dimensionar las consecuencias de la extracción de estos insumos

sobre el ambiente natural.

Los impactos generados al entorno natural a partir de la creación del ambiente

construido generan contaminación y son los causantes del rompimiento del

equilibrio ecosistémico de la tierra.

La problemática ambiental ocasionada por el derrame de petróleo, sustancias

química utilizadas en la industria minera y en general todos los desechos tóxicos

que a diario se vierten a través del suelo y el agua; están generando

contaminación en el planeta. Teniendo en cuenta que las empresas minero -

energéticas, realizan prácticas como la quema, oxidación y entierro de los

residuos químicos provenientes de los procesos u ocasionado por atentados

terroristas para el caso del petróleo; estas prácticas no satisfacen la

descontaminación y limpieza del área implicada, es por eso que exponemos esta

investigación como fuente de información para que en el futuro se utilicen

microorganismos capaces de degradar metales pesados e hidrocarburos, a través

del proceso de la biorremediación.

MARCO TEÓRICO

La biorremediación: la biorremediación es el proceso utilizado por el hombre

para detoxificar variados contaminantes en los diferentes ambientes –mares,

estuarios, lagos, ríos y suelos– usando de forma estratégica microorganismos,

plantas o enzimas de estos. Esta técnica es utilizada para disminuir la

contaminación por los hidrocarburos de petróleo y sus derivados, metales pesados

e insecticidas; además se usa para el tratamiento de aguas domésticas e

industriales, aguas procesadas y de consumo humano, aire y gases de desecho.

Diversidad microbiana en ambientes contaminados: los suelos contaminados

contienen gran cantidad de microorganismos que pueden incluir un número de


bacterias y hongos capaces de utilizar hidrocarburos, que representan un uno por

ciento (1%) de la población total de aproximadamente 104 a 10 células por gramo

de suelo.

También, se han encontrado cianobacterias y algas capaces de degradar

hidrocarburos. Los suelos contaminados con hidrocarburos contienen más

microorganismos que los suelos no contaminados, pero su diversidad microbiana

es más reducida.

Las técnicas de biorremediación: En un ambiente no contaminado, las

bacterias, los hongos, los protistas, y otros microorganismos heterotróficos

degradan constantemente la materia orgánica disponible, para obtener energía.

Cuando un agente contaminante orgánico, combustible, petróleo u otro es

accidentalmente liberado en un ambiente dado, algunos de los microorganismos

indígenas morirán, mientras que sobrevivirían algunos otros capaces de degradar

estos compuestos orgánicos. La biorremediación trabaja proveyendo a estos

organismos de nutrientes, oxígeno, y otras condiciones que favorezcan su rápido

crecimiento y reproducción. Estos organismos entonces podrán degradar el

agente contaminante orgánico a una velocidad mayor, proporcionando una técnica

para limpiar la contaminación, realzando los mismos procesos de biodegradación

que ocurren naturalmente en el medio ambiente. Dependiendo del sitio y de sus

contaminantes, la biorremediación puede ser más segura y menos costosa que

soluciones alternativas tales como la incineración o el enterramiento de los

materiales contaminados.

El uso de microorganismos por el hombre, para los más diversos fines y objetivos,

se remonta a tiempos antiguos (Madigan etal., 2003). Productos fermentados

como el yogurt, quesos, kéfir, salsa de soja, cerveza, vino y cientos de otros

productos han sido preparados con la ayuda de bacterias y hongos, aún en el

completo desconocimiento de su existencia. Algo más modernamente, los

arquitectos romanos diseñaron y utilizaron durante siglos intrincados sistemas


para recoger el agua residual: sabemos que 600 años antes de Cristo ya los

romanos utilizaban estos sistemas que podríamos llamar “cloacales”, si el lector

disculpa el anacronismo. Los historiadores actuales suponen que los romanos

sabían que la depuración de las aguas servidas dependía directamente de su

tiempo de retención en el sistema de canales y lagunas. Hoy en día los

microorganismos continúan utilizándose en la elaboración de una gran variedad de

alimentos, a lo cual debe agregarse el uso en la producción de antibióticos,

vacunas, productos químicos (ácido cítrico, ácido láctico, diversos aminoácidos,

plásticos, y otros (Madigan et al., 2003). Los sistemas de depuración de aguas

actuales comparten los principios de funcionamiento utilizados por sus antiguos

predecesores romanos. Los sistemas de depuración basados en lagunas de lodos

activados (barros cargados de microorganismos) provocan la disminución de la

carga orgánica (originada en los efluentes de complejos industriales y de

municipios) mediante la degradación microbiana. Estos procesos además reducen

la carga tóxica presente en los efluentes (Atlas y Bartha, 1998; Henry y Heinke,

1997). A escala domiciliaria los pozos ciegos y cámaras sépticas cumplen una

tarea similar, aunque generalmente en ambiente anaeróbico, por lo cual son

menos eficientes que los anteriormente mencionados (depende esto último,

naturalmente, del criterio de eficiencia elegido). Biorremediación puede definirse

como la respuesta biológica al abuso ambiental (Levin y Gealt, 1997). Esta

definición permite distinguir entre el uso de microorganismos para recuperar áreas

contaminadas y para tratamientos de residuos tanto industriales como

domiciliarios (Madigan et al., 2003; Eweis et al., 1999; Nemerov y Dasgupta,

1998).

Es necesario establecer previamente cuáles son los niveles de contaminación que

pueden ser admitidos en un ecosistema sin que por ello se provoquen daños a los

seres vivos que viven en él (Moreno, 2003; Collie y Donnely, 1997). En este

sentido debe tenerse en cuenta el destino del área que desea descontaminarse.

Por ejemplo, en el caso de un ecosistema acuático, deberá definirse cuáles serán


los usos que tendrán esas aguas: pueden ser destinadas a producir agua potable,

para usos de recreación (balnearios), empleadas en agricultura o ganadería, como

reserva biológica u otros usos. El objetivo de la biorremediación es eliminar, o al

menos disminuir la concentración de sustancias potencialmente tóxicas,

dispersadas accidentalmente o no en suelos y/o cuerpos de agua superficial o

subterránea, utilizando como parte fundamental del proceso a los

microorganismos (Alexander, 1994).

Los microorganismos utilizados en biorremediación son generalmente no-

fotosintéticos; ecológicamente ocupan el nivel trófico (de alimentación)

denominado de los descomponedores, en el que los hongos y bacterias son

componentes principales.

Estos organismos están presentes en prácticamente todos los lugares del planeta,

inclusive a profundidades y temperaturas que se creía libres de ellos, como los

pozos petrolíferos profundos (Atlas y Bartha, 1998;).

¿Cómo Obtienen Energía los Microorganismos?

Hay diversas formas por las cuales los organismos son capaces de producir la

energía necesaria para su crecimiento y reproducción (White, 1995):

1. Fotosíntesis

2. Oxidación de compuestos inorgánicos

3. Oxidación de compuestos orgánicos

En esta investigación nos referiremos específicamente a la tercera categoría,

formada por organismos heterotróficos, capaces de degradar materia orgánica y

tóxicos orgánicos. Los caminos metabólicos que pueden emplear los

microorganismos presentes en esta categoría se pueden clasificar en tres grupos;

el primero de ellos depende del oxígeno (aeróbico) como aceptor final de


electrones, mientras que los otros dos se realizan en ausencia de oxígeno

(anaeróbico).

La acción de los microorganismos anaeróbicos es más lenta, pero en

contrapartida son capaces de degradar compuestos más tóxicos o con escasos

lugares atacables enzimáticamente en sus moléculas, como los hidrocarburos

aromáticos policíclicos, solventes clorados y pesticidas. Este grupo de organismos

goza de “mala prensa” debido a que están asociados a la producción de olores

nauseabundos y gases inflamables, y también debido a que muchos de ellos son

patógenos. El más simple sistema anaeróbico es el de los digestores, que utilizan

un tanque mezclador que puede operar de modo continuo o discontinuo; como

subproducto de su operación puede obtenerse metano.

Respiración aeróbica. Este es el proceso más eficiente de los tres (en cuanto a

la producción de energía o ATP), por lo que es el elegido por los microorganismos

siempre que esté presente el oxígeno (que es el aceptor final de los electrones) y,

por supuesto, que tenga la maquinaria enzimática para realizar el proceso

Pudiendo ser utilizados como substratos, compuestos orgánicos como azúcares,

proteínas, lípidos e inclusive petróleo.

Estos organismos son utilizados en las plantas de tratamiento de aguas cloacales

e industriales. Su función básicamente se lleva a cabo poniendo en contacto las

aguas residuales con una población microbiana aclimatada, y controlando

cuidadosamente las condiciones ambientales (nutrientes, concentración de gases,

concentración de tóxicos, etc.). Los organismos aeróbicos degradan la materia

orgánica más rápidamente y eficientemente que los anaeróbicos, por lo que

generalmente son los utilizados en los procesos de depuración de aguas, o lodos.

En una planta estándar de tratamiento, la biomasa está suspendida en flóculos o

grumos. Es fundamental mantener elevada la concentración de oxígeno disuelto y

se monitorean los nutrientes y la DBO, a la entrada y a la salida de la planta.


Normalmente la entrada de aguas residuales al sistema debe ser más o menos

constante. Se denomina DBO (demanda bioquímica de oxígeno) a la cantidad de

oxígeno necesaria para que los microorganismos presentes en una muestra de

agua oxiden la materia orgánica, y es un indicador de contaminación por materia

orgánica, debido a vertidos cloacales, industrias u otras fuentes ((Atlas y Bartha,

1998; Henry y Heinke, 1997).

Respiración anaeróbica. Es similar a la respiración aeróbica, con la diferencia de

que el último aceptor de los electrones no es el oxígeno (sino nitratos, sulfatos,

hidrógeno, etc.). Normalmente estos organismos son anaerobios estrictos, o sea

que sólo pueden crecer en ausencia total de oxígeno (el oxígeno es tóxico para

ellos). Es un grupo pequeño (pocas especies) de organismos, formado sólo por

bacterias. Importantes representantes son las bacterias metanogénicas y las

bacterias sulfatorreductoras.

Fermentación: Algunos organismos obtienen energía de la degradación de

compuestos orgánicos, degradándolos sólo parcialmente. Tanto el donante como

el aceptor de los electrones es una molécula orgánica. Dependiendo de los

organismos involucrados, tanto los productos como los substratos utilizados

pueden ser muy variables.

Se entiende por biorremediación in situ a aquellos procesos que utilizan

microorganismos para degradar sustancias peligrosas en el suelo y agua con

mínima alteración de la estructura del suelo. Usualmente el objetivo es realizarlo

en forma aeróbica (Leahy y Colwell, 1990)

CIANURO: se caracteriza por la presencia de la unidad química formada por el

enlace carbono – nitrógeno. Es potencialmente letal ya que actúa rápidamente

sobre el sistema respiratorio. Se presenta como cianuro de hidrogeno (HCN),

cianuro de sodio (NaCN) o cianuro de potasio (KCN). Se utiliza ampliamente en


industria química debido a su composición y a la facilidad de reacción con otras

sustancias. Alrededor del 80% del cianuro producido en el mundo se emplea en la

elaboración de químicos orgánicos, de goma sintética y en fotografía entre otros.

El cianuro de hidrogeno se utiliza ampliamente para exterminar roedores y en la

práctica hortícola para controlar las plagas de insectos que han desarrollado

resistencia a otros pesticidas. Además, el cianuro se utiliza en algunos productos

farmacéuticos empleados para combatir el cáncer, reducir la presión arterial y en

vendas quirúrgicas que promueven la cicatrización y reducen cicatrices. Desde el

siglo XIX, el cianuro de sodio es empleado en operaciones auríferas para la

disolución o lixiviación de oro. La lixiviación del oro empleando cianuro consiste

en triturar el mineral, colocar sobre arcilla o polietileno y bañarlo con una solución

de cianuro, la cual, al infiltrarse a través del mineral, solubiliza el oro. En el

proceso, el cianuro forma complejos metálicos con el oro, según la reacción.

El cianuro puede ser metabolizado por organismos tales como hongos y bacterias

que lo emplean como fuente de carbono y nitrógeno. Por ejemplo Bacillus

ipeeaterium transforma cianuro de potasio en acido aspártico, asparagina y el

dióxido de carbono libre o unido al cianuro en carbonato y amoniaco,

Pseudomonas pseudoalcaligenes CECT534, bajo condiciones alcalinas,

consumen el cianuro y lo transforman en amoniaco y Fusarium solani IHEM 8026

degrada el cianuro de potasio e ácido fórmico.

En mamíferos, el cianuro es un inhibidor enzimático que bloquea la producción de

ATP induciendo a la hipoxia celular. La ingestión de 200 mg de cianuro de potasio

o de sodio puede ser letal y su acción es rápida.

La biorremediación es una alternativa efectiva y de bajo costo que busca

solucionar problemas ambientales. En el caso de la minería a cielo abierto para

extracción de oro es la generación de subproductos de cianuro, porque ésta

sustancia es esencial para separar el oro del resto de minerales en el momento de

la extracción, generando con ello daños en el suelo, la atmosfera, el agua y una

problemática de salud pública.


Bacterias utilizadas en la biorremediación:

AchromobacterActinomycesAlcaligenesBacillusCoryneformsErwiniaFlavobacteriumLactobacillusNocardiaPectococcusPseudomonasSarcinaSpirillumStreptomycesVibrioXanthomyces

Hongos utilizados en la biorremediación

AspergillusBitrytisCandidaCladosporiumFusariumHansenulaOidiodendrumPeniciliumPaecylomycesSaccharomycesRhodotorulaTorulopsisTrichodermaSaccharomycopsisRhodosporidium

Futuro de las Técnicas de Biorremediación

Las aplicaciones más importantes de la biorremediación han sido aquellas que

modifican el ambiente para estimular la actividad de los organismos que allí se


encuentran. El empleo de cultivos de microorganismos (muchas compañías

venden preparados de éstos, ya sea como esporas, liofilizados u otros formulados,

para favorecer la degradación de distintos contaminantes) parece no producir

ninguna ayuda o ventaja en el proceso.

El uso de microorganismos mejorados genéticamente, que pueden ser protegidos

bajo patente, puede optimizar algunos procesos de degradación de moléculas

especialmente resistentes (como los PAHs o compuestos muy clorados), pero

debido a que las legislaciones aún no establecen el procedimiento a seguir o bien

prohíben la liberación masiva de microorganismos recombinantes al medio

ambiente, las compañías no han desarrollado estrategias para su uso en

biorremediación in situ (Ensley y Zylstra, 1997).

Comparada con los métodos físicos de limpieza, la biorremediación es más

económica y causa menos perturbación en el medio ambiente, como se demostró

en una de las más exitosas aplicaciones de la técnica, el tratamiento de la línea de

costa afectada por el derrame de crudo del Exxon Valdez, basada en la acción de

microorganismos indígenas y modificaciones ambientales de gran sencillez, como

la aplicación de nutrientes y la aireación (Swannel y McDonagh, 1996).

Pero como era de esperar, las técnicas de biorremediación son una buena

estrategia de limpieza para ciertos tipos de contaminación, como la producida por

el petróleo y otros compuestos orgánicos no demasiado tóxicos. Cuando existe

una acumulación de sustancias toxicas o no biodegradables la biorremediación no

funciona, ya que la colonización y crecimiento de los microorganismos se

encuentra inhibida. Ejemplos de estos últimos son metales pesados, como el

cadmio, mercurio o plomo.

Dependiendo del lugar contaminado, sus características climáticas, físico-químicas

y ecológicas, así como de la composición y concentración de los contaminantes, la


biorremediación puede ser una opción más segura y de menor costo que otras

soluciones alternativas, como la incineración o el enterramiento de los materiales

contaminados. Además tiene la ventaja de que la contaminación es tratada en el

lugar donde se encuentra (in situ), por lo que se evitan grandes movimientos de

suelos o sedimentos hacia el lugar donde estos puedan ser tratados para la

remoción del agente contaminante, o bien hacia su lugar de disposición final como

residuos peligrosos.

El modelado matemático es una herramienta de gran ayuda para la predicción de

los procesos de biorremediación (Rittmann y Sáez, 1997). Existe en la actualidad

una gran variedad de software, tanto de libre distribución como comerciales. Cabe

mencionar entre los programas de libre distribución a Bioplume III y Bioscreen v.

1.4, que han demostrado su valor en muchas situaciones en las que los procesos

de biorremediación han sido utilizados. Otro aspecto sumamente importante a

desarrollar en el futuro próximo es el uso de reacciones fotoquímicas para la

eliminación de contaminantes (Oller do Nascimento, 2004; Núñez et al., 2004).

3.2 OBJETIVO GENERAL: investigar la biorremediación como alternativa de

solución a la contaminación ambiental generada por las empresas minero –

energética en Colombia para determinar y formular una teoría que permita a la

industria utilizar los microorganismos para la degradación de sustancias que

afectan el entorno y puedan tomar medidas necesarias que ayuden a

minimizar los impactos que están generando al medio.

Objetivos específicos:

Obtener información bibliográfica de fuentes confiables acerca de la

biorremediación como solución a la contaminación ambiental.

Determinar las clases de microorganismos que utiliza la

biorremediación en la descontaminación del medio ambiente.

Clasificar los elementos y sustancias utilizados en las empresas minero


– energéticas para la síntesis y obtención de productos y que causan

daño al medio ambiente.

Emitir un concepto de que el mejor método para recuperar los suelos, el

agua y el entorno en general, es a través de la utilización de

microorganismos y no el uso de otros métodos como la incineración y

entierro de las sustancias contaminantes.

3.3 Metodología:

Características de la investigación:

Tipo de investigación: esta propuesta de investigación se encamino a rescatar el

tema de biorremediación como solución a la contaminación ambiental en especial

suelo y agua, causados por el derrame de sustancias provenientes de residuos de

procesos en las empresas mineras y por el derrame de hidrocarburos, el cual no

se le ha dado la importancia requerida para su estudio y su posterior utilización en

las empresas de minería y de petróleos, por tal motivo es necesario investigar y

formular una propuesta para ponerla al servicio de quienes consideren pertinente

poner en práctica los conocimientos; para que contribuyan al mejoramiento del

medio ambiente y utilicen de manera racional los recursos naturales que serán la

fuente de sustento para las futuras generaciones.

Por lo anterior, el tipo de investigación que se hizo necesario implementar, fue

investigación formativa; desde la visión de la misión universitaria de generar

conocimiento descriptivo, explicativo y predictivo, y conocimiento sobre la

aplicación de conocimiento (conocimiento tecnológico), básico, que busca dejar un

documento que sirva a la industria para que obtén por la utilización de

microorganismos capaces biodegradar y descontaminar sustancias orgánicas y

metales pesados con el fin de contribuir al mejoramiento y conservación del medio

ambiente. La investigación formativa es inherente a los currículos y explícita en

dos perspectivas: formación del espíritu investigativo en tanto el estudiante accede

a los conocimientos de los elementos teóricos, métodos y técnicas de


investigación propias de su disciplina a la vez que los aplica en el reconocimiento

y transformación de su entorno.

Programa de Investigación: esta investigación basada en el programa de:

ciencia, tecnología e innovación en ambiente, biodiversidad y hábitat. El programa

se apoya en los siguientes principios y lineamientos: Reconocimiento del

desarrollo sostenible como un equilibrio en sus tres pilares básicos: la protección

ambiental, el bienestar social y humano y el progreso económico. Reconocimiento

del carácter holístico de los fenómenos y problemáticas ambientales, en los que

intervienen consideraciones físicas, ecológicas, sociales y culturales, y por ende,

el fomento de la transdisciplinariedad.

Tipo de enfoque: para esta investigación el enfoque pertinente fue el crítico

social, debido a que las consecuencias de la contaminación ambiental afectan a la

sociedad en general, se pretende concientizar sobre la importancia de los

microorganismos en la biorremediación de sustancias orgánicas productos de los

diferentes procesos de extracción minera y de petróleo, que a la vez causan crítica

en la sociedad sobre el manejo que actualmente se le está dando a esta situación,

que cada día se convierte en un problema sin remedio.

Tipo de estudio:

Descriptivo – explicativo: esta investigación se plantea descriptiva porque busca

caracterizar los conocimientos que se tiene acerca de la biorremediación como

solución a la descontaminación del medio ambiente causado por el derrame ya

sea por malos manejos de residuos, accidental u ocasionado por atentados

terrorista por los grupos al margen de la ley. Explicativo porque a través del

análisis de las diferentes documentos y fuentes bibliográficas, fue posible

desarrollar y organizar esta propuesta de investigación encaminada a la

comprensión y explicación de la biorremediación como solución a la

descontaminación ambiental.

Técnicas o instrumentos para recolectar la información:


Elaboración de un plan de trabajo: para esta investigación fue necesario

organizar un plan de trabajo que sirva como guía para llevar a cabo las actividades

y cumplir a cabalidad los objetivos planteados.

Revisión bibliográfica: realizar consultas en internet de documentos, revistas y

trabajos de investigaciones acerca del tema que se está trabajando.

Clasificación y selección de la información: se revisó la información consultada

y luego se clasifico y selecciono la más pertinente y la que mejor se relacionó con

el tema de estudio.

Intercambio de información: cada integrante del grupo realizo intercambio de

información a través de la participación en el foro con aportes relacionados con el

tema.

Análisis de la información: se dio lectura a los documentos clasificados como

fuente principal para la investigación; luego se seleccionó la información más

importante que ayudaran a alcanzar los objetivos específicos propuestos en esta

investigación.

Síntesis de información: luego de analizar y clasificar la información pertinente

se sintetizo los más importante que ayudara a cumplir con los objetivos

propuestos.

Organización y redacción del documento: con la información analizada y

sintetizada se procedió a organizar y redactar el documento de la investigación.

Herramientas de trabajo: para esta investigación se utilizó 200 horas de internet

y 4 computadores. Con el internet se realizó la consulta de la información para la

investigación y con los computadores se sistematizo la información sintetizada y

pertinente al tema investigado.

3.4 Cronograma de Actividades:

ACTIVIDAD

Cronograma de Actividades Semanal Proyecto:

MES 1 MES 2 MES 3 MES 4 MES 5 MES 6

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Definición del tema


Elaboración de un plan de

trabajo

Revisión bibliográfica

Clasificación y selección de

la información

Enriquecimiento de la

información mediante

intercambio de aportes

con el grupo.

Análisis de la información

Síntesis de la información

Organización y redacción

del documento

Presentación de informe

final

3.5 Bibliografía:

Alexander, M. 1994. Biodegradation and Bioremediation. Academic Press, San Diego, California.

Atlas, R. M. y Bartha, R. 1998. Microbial Ecology. Fundamentals and applications. Editorial Benjamin / Cummings Publishing Company, Inc., Menlo Park, California, U.S.A

Collie, S.L. y Donnely, K.C. 1997. Measurement of mutagenic activity in contaminated soils. En: Sheehan D Editor. Bioremediation Protocols. Humana Press Inc., Totowa, New Jersey, Pags. 127 – 151.

Eweis, J.B., Ergas, S. J., Chang, D.P.Y. y Schroeder, E.D. 1999. Principios de Biorrecuperación. McGraw Hill / Interamericana, Madrid, España.

Ensley, B.D. y Zylstra, G.J. 1997. Principios y prácticas de Biotratamiento utilizando microorganismos modificados. En: Levin, M.A., Gealt, M.A. (Eds). Biotratamiento de Residuos Tóxicos y Peligrosos. McGraw Hill / Interamericana, Madrid, España. Pags. 41 – 66.


Henry, J.G. y Heinke G.W 1999. Ingeniería Ambiental Segunda Edición. Prentice Hall Hispanoamericana, México.Leahy, J.G., Colwell R.R. 1990. Microbial degradation of hydrocarbons in the environment. Microbiological Reviews (54): 3 September, p. 305 – 315. Editorial American Society for Microbiology, Washington D.C.,

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4 RESULTADOS / PRODUCTOS ESPERADOS Y POTENCIALES

BENEFICIARIOS

Se realizaran investigaciones de biorremediacion para dar un concepto positivo a

los entes relacionados con este tema, como la CAR, alcaldías, ministerios de

medio Ambiente, de energías de Educación, Universidades con facultades de

ECAPMA y comunidad en general

4.1 Relacionados con la generación de conocimiento y/o nuevos desarrollos

tecnológicos:

El estudio de los procesos de biorremediacion tiene un gran interés, y no sólo por

las ventajas que posee la restauración de un ecosistema. Las bacterias

responsables de la biorremediación, los procesos bioquímicos que llevan a las

reacciones de degradación, así como los genes que codifican las enzimas

responsables de estos procesos se están analizando tanto para un conocimiento

desde un punto de vista básico como aplicado. Conocer las proteínas

responsables de estos procesos, así como los genes que codifican éstas, como

han evolucionado y se han dispersado en los diferentes ecosistemas, permite

conocer mejor la evolución ligada a procesos geoquímicos de nuestro planeta.

Degradación enzimática

Este tipo de degradación consiste en el empleo de enzimas en el sitio contaminado con el fin de degradar las sustancias nocivas. Estas enzimas se obtienen en cantidades industriales por bacterias que las producen naturalmente, o por bacterias modificadas genéticamente que son comercializadas por las empresas biotecnológicas.

Remediación microbiana


En este tipo de remediación se usan microrganismos directamente en el foco de la contaminación. Los microrganismos utilizados en biorremediación pueden ser los ya existentes (autóctonos) en el sitio contaminado o pueden provenir de otros ecosistemas, en cuyo caso deben ser agregados o inoculados.

TABLA No 4.1 GENERACION DE NUEVOS CONOCIMIENTOSResultado/Producto esperado Indicador Beneficiario

Identificaran las nuevas opciones

de descontaminación con el

trabajo de la biorremediacion para

utilizarlo en áreas afectadas por

biocombustibles.

Por medio de prácticas

en laboratorio

determinar de forma

precisa las bacterias

que son benéficas y

controlan la actividad

del combustible.

Con prácticas en el

laboratorio identificar

los hongos que

pueden ser utilizados

en el proceso de

biorremediacion.

Entidades competentes a

nivel Nacional e

internacional.

4.2 Conducentes al fortalecimiento de la capacidad científica nacional:

Muchos grupos de investigación están desarrollando en el laboratorio, plantas y microrganismos genéticamente modificados para ser mejores agentes de biorremediación, es decir que degraden mejor o más eficientemente a los agentes contaminantes. Por ejemplo, se puede utilizar material genético de bacterias resistentes a metales para insertarlo en el genoma de una planta que, entonces, adquiriría esta nueva característica. Un grupo de investigación utilizó un gen


llamado merA, que codifica para la enzima reductasa del ion mercúrico, altamente tóxico, que cataliza su reducción hasta la forma volátil y poco tóxica de mercurio elemental, gaseoso en condiciones de temperatura no muy elevadas. Estos investigadores, consiguieron la transferencia del gen bacteriano merA a cultivos de Liriodendro tulipifera (álamo amarillo). El gen se expresó adecuadamente en ese material vegetal, de modo que las plántulas regeneradas germinaron y crecieron vigorosamente en los medios de cultivo, que contenían niveles de iones mercurio que son normalmente tóxicos, siendo capaces de captarlo en su forma iónica y de reducirlo en el interior de la planta, tras lo cual era liberado en la forma gaseosa no tóxica. Esta investigación ha abierto el camino para que en el futuro sea posible realizar plantaciones arbóreas transgénicas que, mediante este proceso de fitovolatilización u otros parecidos, sean capaces de descontaminar terrenos con altos niveles de contaminantes.

Se están perfeccionando nuevos métodos de biotecnología para el tratamiento del

agua, que eliminarán los compuestos que contengan fósforo, nitrógeno y azufre.

Este bioprocesamiento se está extendiendo a varios procesos industriales, entre

ellos los de las industrias petroquímicas, químicas y mineras, con el uso de

bacterias oxidantes.

La biorremediación mediante bacterias ofrece grandes posibilidades de limpiar y

descontaminar sistemas complejos y gracias a sus ventajas económicas y

ambientales será una de las tecnologías más desarrolladas durante este siglo. Se

están utilizando cepas especializadas de microorganismos de alta actividad para

tratar agentes contaminantes en diferentes sectores, como las industrias que

utilizan catalizadores, las textiles, las curtiembres, el procesamiento de celulosa y

almidón, la galvanoplastia, la minería, el desengrasado y recubrimiento de

superficies y la impresión.


Tabla 4.2 Fortalecimiento de la comunidad científica

Resultado/Producto esperado Indicador Beneficiario

Profundizar los temas

relacionados con la

biorremediacion resaltando la

importancia y satisfacción de

esta practica en campos

afectados.

Dentro de la

información divulgada

exponer las prácticas

de campo realizadas

por los entes

encargados de la

explotación de

combustible.

Se realizaran talleres

donde se explique los

diferentes métodos de

la aplicación de

biorremediacion al

área afectada.

Entes y personal directa e

indirectamente

relacionados con las áreas

afectadas.

4.3 Dirigidos a la apropiación social del conocimiento

En los materiales diseñados para la información a nivel primaria secundaria y

profesional deberán ir talleres para desarrollar en grupos donde se plasme las

consecuencias de la contaminación y los beneficios que traen la formulación y

aplicación de la biorremediacion en áreas afectadas.

Tabla 4.3 Apropiación social del conocimiento

Resultado/Producto esperado Indicador Beneficiario


Se encontra el material

necesario donde se evidencie de

forma clara las diferentes

actividades, las cuales se

puedan divulgar en todos los

sectores que tengan relación

directa e indirecta con el entorno

del medio ambiente.

Se analizaran todas

las fuentes de manera

audio visuales y se

desarrollaran las

actividades propuestas

de manera práctico

teórica en las

instituciones y sitios

aptos de visualizar los

efectos y resultados de

la aplicación de la

biorremediacion.

Escuelas, colegios,

Universidades e

instituciones que manejen

las explotaciones de las

minerías y comunidad en

general.

La CAR y demás entidades

identificaran los sitios o áreas

afectadas junto con personal

capacitado donde incluya

material y equipos científicos.

Se le informara a la

comunidad

relacionada para una

convocatoria donde se

ejecutaran los planes

de biorremediacion.

Comunidad en general

4.4 Impactos esperados a partir del uso de los resultados:

Las entidades encargadas de divulgar la información tendrán el material disponible

y lo mas completo posible en cuanto a consultas y consecuencias y resultados que

puedan surgir durante el tiempo transcurrido, al surgir el tiempo la comunidad

involucrada encontrara la forma de investigar las dudas que acontecerán a través

del estudio y de acuerdo a lo recopilado se procederá de forma confiable y eficaz a

realizar las formulas indicadas para la utilización de la BIORREMEDIACION, en la

contaminación de combustibles.


Tabla 4.4 Impactos esperados:

Impacto

esperado

Plazo (años) después de

finalizado el proyecto: corto

(1-4 ), mediano (5-9), largo

(10 o más)

Indicador

verificableSupuestos*

Material con

información

completa

En un plazo de 1 a 2 años Se adquirirá la

información

necesaria que

concluya y

satisfaga las

necesidades

que tiene cada

persona y

entidad.

Se deben

expandir los

conocimientos en

todas las

instituciones en

general ya que es

un derecho y un

deber de estar en

relación con

nuestro entorno.

Trabajo practico

teórica

En 1 a 2 años Serán clases

dirigidas en

campo

recibiendo una

información

teórica y

practica en los

sitios

perjudicados

Se deben de

mostrar las

probas de las

posibles

contaminaciones

y los efectos

causados.

Aplicación de las

biorremediacion

es

En 2 años La comunidad

en general

debe estar

informada total

Debe existir un

monitoreo

constante de

expertos en la


mente de las

soluciones y

pasos a seguir

en cuanto se

presente el

problema y

aplicar los

diferentes tipos

de

biorremediacio

n de los cuales

empezaran su

efecto.

aplicación de

estas practicas

para que los

trabajos

realizados sean

un éxito.

5 PRESUPUESTO

El presupuesto debe presentarse en forma global y desglosada en las 10 tablas

anexas, las cuales dan cuenta del presupuesto total (Tabla 5.1), personal (tabla

5.2), equipos (Tablas 5.3 y 5.5), software (Tabla 5.4), viajes (Tabla 5.6), salidas de

campo (Tabla 5.7), materiales(Tabla 5.8), bibliografía (Tabla 5.9) y servicios

técnicos (tabla 5.10). Para mayor claridad debe suministrarse una explicación o

justificación de los gastos propuestos ya sea en la columna de la tabla respectiva

o, de requerirse más espacio, a continuación de cada tabla.

Para la preparación y presentación del presupuesto se deben tener en cuenta las

siguientes indicaciones:

Fuentes de financiación: Las contrapartidas, provenientes de otras Seminario investigación 1-2013

instituciones que participan en el proyecto, deben sumar como mínimo el 40%

del costo total del proyecto. Se entiende como contrapartida todos los aportes

que dedican otras entidades para apoyar el desarrollo del proyecto. El objetivo

de esta exigencia de contrapartida es comprometer a la institución solicitante

con el buen desarrollo de la investigación, asegurando la continuidad y

estabilidad del grupo investigador.

Rubros financiables con recursos UNAD: Con cargo a recursos de la UNAD

se podrán financiar solamente los siguientes rubros:

Personal: Se refiere a profesionales investigadores y/o profesionales expertos

nacionales e internacionales definidos como participantes en el proyecto y

operarios o técnicos requeridos en el mismo. Para el cálculo de los recursos a

solicitar en este rubro se debe tomar como base la escala salarial de la

institución y el tiempo real dedicado por la persona al proyecto, el cual no podrá

ser inferior a cinco horas semanales (tanto para personal financiado por UNAD

como por la contrapartida.

Equipos: La financiación para compra de equipos nuevos deberá estar

sustentada en la estricta necesidad de los mismos para el desarrollo de la

investigación. Es importante que los investigadores verifiquen si el equipo que

necesitan ya existe en otra dependencia de su universidad o centro, o en otra

institución, de la cual pudiese solicitarse en préstamo, arrendamiento o la

prestación de servicios técnicos.

Viajes:

Se refiere a viajes relacionados con actividades del proyecto diferentes de

salidas de campo y que son estrictamente necesarios para la ejecución exitosa


del proyecto. Por ejemplo, contacto con otros investigadores o instituciones que

no se puedan realizar a través de las TIC´S (Tabla 5.6)

Salidas de campo:

Se aplica a gastos de medios de transporte para el traslado a zonas de

muestreo y ejecución de las labores de campo propias de la investigación. Se

refiere principalmente a costos de combustible, aceite o alquiler de medios de

transporte cuando se requiere.

5.7 Materiales, insumos y servicios técnicos:

Corresponden a aquellos necesarios para el desarrollo de la investigación o de

la tecnología y deben presentarse a manera de listado detallado agrupado por

categorías sobre las cuales se debe hacer una justificación de su necesidad y

uso dentro del proyecto. El tipo de servicios técnicos (exámenes, pruebas,

análisis o servicios especializados) para los cuales se solicitan recursos debe

desglosarse en las Tablas 5.8 y 5.10 anotando el costo estimado para cada

uno de ellos y las tres cotizaciones de rigor.

Publicaciones y patentes:

Se refiere a los costos de edición y publicación de artículos científicos en

revistas indexadas o divulgativas reconocidas, libros, manuales, videos,

cartillas, etc. que presenten los resultados del proyecto y sirvan como

estrategia de comunicación de éstos. También se financiarán los costos para la

solicitud de patentes de innovaciones tecnológicas derivadas del proyecto. Su

costo debe justificarse en la sección de resultados esperados del proyecto.

Material Bibliográfico:

Se podrá financiar bibliografía debidamente justificada y directamente

relacionada con la temática del proyecto en la forma de libros y/o


suscripciones a revistas científicas del tema. (Tabla 5.9)

Rubros no financiables con recursos UNAD. Los recursos de la UNAD no

pueden aplicarse a los siguientes rubros: Impuestos, seguros, construcciones,

mantenimiento.


TABLAS DE PRESUPUESTO

Tabla 5.1 Presupuesto global de la propuesta por fuentes de financiación.(Miles $).

RUBROS

FUENTES

TOTALUNAD

CONTRAPARTI

DA

PERSONAL

EQUIPOS

SOFTWARE

MATERIALES

SALIDAS DE CAMPO

MATERIAL

BIBLIOGRÁFICO

PUBLICACIONES Y

PATENTES

SERVICIOS

TÉCNICOS

VIAJES

CONSTRUCCIONES No financiable

MANTENIMIENTO No financiable

ADMINISTRACION

TOTAL

Tabla 5.2 Descripción de los gastos de personal (en miles de $).

INVESTIGA FORMACIÓ FUNCIÓN DEDICAC RECURSOS TOTAL


DOR

N

ACADÉMIC

A

DENTRO

DEL

PROYECTO

IÓN

Horas/

semana

UNA

D

Contrapar

tida

TOTAL

* Agregar una columna para cada fuente de financiación adicional distinta de la

entidad que presenta el proyecto.

Tabla 5.3 Descripción de los equipos que se planea adquirir (en miles de $).

EQUIPOJUSTIFICA

CIÓN

RECURSOS

TOTALUNAD

Contrapart

ida

TOTAL


Tabla 5.4 Descripción y cuantificación de los equipos de uso propio (en miles de $)

EQUIPO VALOR

TOTAL

Tabla 5.5 Descripción del software que se planea adquirir (en miles de $).

SOFTWAREJUSTIFICA

CIÓN

RECURSOS

TOTALUNAD

Contrapart

ida

TOTAL

Tabla 5.6 Descripción y justificación de los viajes (en miles de $)

/No

Lugar.

De

viajes

Justificaci

ón**

Pasajes

($)

Estadía

($)

Tota

l

días

Recursos

TOTALUNAD

Contrapar

tida

TOTAL


** Se debe justificar cada viaje en términos de su necesidad para el éxito del

proyecto

Utilice NA en caso de que no aplique. Ej: No requiere software, Bibliografía etc.

Tabla 5.7 Valoración salidas de campo (en miles de $)

Ítem Costo unitario # TOTAL

TOTAL

Tabla 5.8 Materiales y suministros (en miles de $)

Materiales* Justificación Valor

TOTAL

Pueden agruparse por categorías, Ej.: vidriería, reactivos, papelería, etc.,

suscripciones a revistas, libros, etc.


Tabla 5.9 Bibliografía (en miles de $)

Ítem Justificación Valor

TOTAL

Tabla 5.10 Servicios Técnicos (en miles de $)

Tipo de servicio Justificación Valor

TOTAL

Comprimir en pdf e identificar como EVALUACION FINAL- grupo X (donde X

es el grupo a que pertenece.)

Retirar la información que se incluye en el formato de informe a manera de

orientación, para su elaboración (texto en fuente roja).

Nota: Si excepcionalmente trabaja individualmente, debe entregar la

evaluación final cumpliendo con las respectivas especificaciones de

extensión y contenido.


Documents

Evaluacion Final Seminario Grupo No 100108 427