TECNICAS DE BIORREMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS CON

PETROLEO

Escudero Banda Ana1, Henríquez Anaya Caroline

2, Martínez Quispialaya Adriana

3

RESUMEN

En la presente investigación se aplicó la técnica de biorremediación de suelos en

muestras contaminadas con petróleo DB5. Se utilizaron en ella los métodos de

bioestimulación (con compost y biol) y bioumentación (con una solución bacteriana),

los cuales están basados en la capacidad degradativa de los microorganismos que

habitan el suelo, por un periodo de 27 días. Posteriormente, se analizó su eficacia en la

biodegradación del contaminante con el uso de bioindicador Lactuca sativa (lechuga).

Para ello se cuantifico el índice de germinación de esta en el lapso de 100 horas (tiempo

de germinación de la lactuca sativa), obteniéndose un mayor índice en las muestras

tratadas con biol (I.G = 0.74). Con lo que se puede concluir que para esta investigación,

la técnica de bioestimulación con biol fue el mejor tratamiento para el suelo

contaminado con petróleo DB5.

PALABRAS CLAVE: Biorremediación, bioestimulación, bioaumentación, biol y

compost.

1 Estudiante de pregrado de la especialidad de Ingeniería Ambiental (3er ciclo) 2 Estudiante de pregrado de la especialidad de Ingeniería Ambiental (3er ciclo) 3Estudiante de pregrado de la especialidad de Ingeniería Ambiental (3er ciclo)

INTRODUCCIÓN

Debido a los crecientes casos de derrames de

petróleo en suelos, en la actualidad, existen

diversas técnicas que buscan solucionar el

problema de contaminación ocasionado; sin

embargo, estas técnicas incluyen procesos

químicos y/o físicos que pueden aminorar el

daño causado, pero también generar estragos

en el ambiente, siendo necesario la aplicación

de procesos que mejoren la calidad del suelo a

través de medios biológicos. Es por ello que la

biorremediación constituye una solución

viable para suelos con problemas de

contaminación de petróleo.

No son muchos los estudios realizados sobre

este tema, pero algunos definen a la

biorremediación como una tecnología que

utiliza el potencial metabólico de los

microorganismos (fundamentalmente

bacterias, pero también hongos y levaduras)

para transformar contaminantes orgánicos en

compuestos más simples, poco o nada

contaminantes, y, por lo tanto, se puede

utilizar para limpiar terrenos o aguas

contaminadas (Glazar y Nikaido, 1995).

Existen así técnicas de biorremediación

utilizando compost, biol y bacterias cuya

efectividad es comprobada por indicadores

biológicos o bioindicadores.

Los investigadores a nivel de laboratorio,

piloto y a gran escala, han demostrado que el

proceso de composteo, así como el uso de

composta madura, es una solución de bajo

costo y tecnológicamente efectiva para

remediar suelos contaminados por residuos

orgánicos peligrosos como los hidrocarburos

totales de petróleo.(Eweis et al. 1998)

Investigaciones de biorremediación en el

occidente de Tabasco (México) demostraron

una descomposición en medios de cultivo de

casi 70% de hidrocarburos durante un periodo

de 17 días por estimulación de bacterias

nativas, resultando en un incremento de

bacterias de 70 000 veces (Wilson et al.,

1993)4.

Lserentant y De Sloover (1976), en su

investigación, se refieren a un bioindicador

como: "… ser vivo, organismo o comunidad,

que es reflejo fiel del medio en el que crece y

se desarrolla. La observación de un ser vivo

puede de esta forma ser un indicador de la

calidad o de las características del medio".

Evaluaciones sobre la fitoxicidad de

hidrocarburos señalan que la respuesta a la

presencia de hidrocarburos durante la

germinación varia de una especie a otra,

reportándose la resistencia de las semillas en

el siguiente orden (Chaineau et al. 1997):

Girasol>Frejol>Trigo>Trébol>maíz>cebada>l

echuga. Por consiguiente las semillas de

Lactuca sativa son buenos indicadores

biológicos, en especial en suelos

contaminados con hidrocarbutos.

4 Bartolo Santiago, Jaime Isidro (2008), p.12

Actualmente hay preocupación por este tema.

PETROPERÚ S.A. contrató al consorcio

HAZCO-Sagitario, para remediar los pasivos

ambientales de los suelos contaminados por

hidrocarburos, utilizando la técnica de

biorremediación, de la Refinería La Pampilla

S.A.5

En este sentido, el objetivo del presente

estudio es determinar el método más eficiente

de biorremediación en muestras de suelos de

la UNALM contaminados con petróleo, a

través de la aplicación de técnicas de

biorremediación mediante el uso de compost,

biol y bacterias; debido a que constituyen una

opción sencilla, barata y viable por no causar

efectos adversos en el ambiente. Donde se

evaluara la efectividad de la biorremediación

durante un periodo de 27 días mediante el uso

de semillas de Lactuca sativa como

bioindicador.

MATERIALES Y METODOS

Toma de Muestras.- Las muestras de suelo

fueron recolectadas en Octubre del 2011 en La

Molina, Lima, Perú; según el método de

muestreo de suelo descrito por Jackson

(1976).

Preparación de ensayos .- Se colocaron 9

muestras de suelo, cada una de 500 g. en

recipientes de plástico. Posteriormente se

aplicó Petróleo DB5 a diferentes

5 Ibdem, p. 13

concentraciones: 1ml, 3ml y 5ml. Luego se

procedió a preparar los tratamientos a aplicar

en cada muestra:

-Tratamiento A: 102 ml de solución de biol

(15ml/ litro de agua)

-Tratamiento B: 100 gramos de Compost

-Tratamiento C: 15 ml de solución bacteriana

extraída de un biorreactor de aguas

contaminadas con petróleo.

La aplicación de los tratamientos de compost

y biol se realizaron con el propósito de

bioestimular; y la aplicación de la solución

bacteriana, con el fin de bioaumentar.

Preparación de muestras control .- Se

prepararon 4 muestras de suelo (500 g. c/u)

como control del experimento, cada muestra

se depositó en un recipiente de plástico; a tres

de ellas se le aplico petróleo a diferentes

concentraciones; y la última no fue alterada.

Aireación y humedad del suelo.- Durante el

periodo de tratamiento de los ensayos (27

días) se aplicó 4ml de agua (volumen a

capacidad de campo), y se favoreció la

aireación del suelo a través de la remoción

diaria de cada muestra de suelo con el fin de

mantener las condiciones adecuadas para la

biodegradación de petróleo.

Germinación.- Después de 27 días de

aplicados los tratamientos se procedió a

traspasar las muestras de suelo contenidas en

cada ensayo a bandejas de germinación, con la

finalidad de probar la eficacia de cada técnica

biorremediadora mediante la germinación de

semillas de Lactuca Sativa.

Luego se sembró 27 semillas de Lactuca

sativa a una profundidad no mayor a 5mm.de

la superficie del suelo por cada ensayo

realizado; se dieron las condiciones

necesarias para la adecuada germinación,

como el mantenimiento de la humedad del

suelo y el aporte de luz solar.

Finalmente se cuantifico el índice de

germinación, después de 100 horas del

sembrado; luego se registraron los resultados

para su posterior análisis y discusión.

RESULTADOS

TRATA

MIENT

OS

PETRÓLEO

1ml 3ml 5ml TOT

AL

TRATA

MIENT

O A

COMPO

ST

(20% en

peso de la

muestra

de suelo)

1

semil

las

germ

inada

s

IG=0

.18

1

semil

la

germ

inada

IG=0

.18

0

semil

las

germ

inada

s

IG=0

2

semil

las

germ

inada

s

TRAMI

ENTO B

BIOL

4

semil

las

1

semil

las

0

semil

las

5

semil

las

(20 % en

volumen

de la

muestra

de suelo)

germ

inada

s

IG=0

.74

germ

inada

s

IG=0

germ

inada

s

IG=0

germ

inada

s

TRATA

MIENT

O C

BACTER

IAS

1

semil

la

germ

inada

IG=0

.18

1

semil

la

germ

inada

IG=0

.18

0

semil

las

germ

inada

s

IG=0

2

semil

las

germ

inada

s

PETROLEO 1 ml 3ml 3ml 0ml

MUESTRAS

CONTROL

IG=0

IG=0

IG= 0

2 semillas

germinadas

IG=0.37

- El tratamiento que obtuvo un mayor

índice de crecimiento durante el

tiempo de 100 horas (4 días) – tiempo

de germinación de Lactuca Sativa

(lechuga)- fue el del biol, con un IG =

0.74.

DISCUSION

1. Los resultados de los índices de

germinación son bajos, esto se debe a

que:

Las muestras de suelo fueron extraídas

de parcelas cercanas a los laboratorios

de Suelos de la UNALM. Según

análisis físicos durante el mes de Junio

del 2011 la textura encontrada fue

franco arcillo arenosa6, es decir

presenta los siguientes porcentajes de

partículas de suelo: arena: 49, 78 % ,

limo: 25,62 % , arcilla: 24,60 %7

El alto porcentaje de arcilla de las

muestras de suelo no es adecuado para

una correcta degradación del petróleo,

pues a pesar de que propicia la

absorción de nutrientes, retiene

también altas concentraciones de

contaminantes como el petróleo,

haciendo más difícil su degradación y

acceso por los microorganismos del

suelo (Porta et al., 1994).

Estas altas concentraciones de arcilla

constituyen también dificultades en la

germinación de las semillas de Lactuca

sativa, pues su germinación es de

mayor eficiencia en suelos de textura

areno- limosa.

Las semillas de Lactuca Sativa son

sensibles a las altas concentraciones de

sales, en especial en el periodo de

6 Se tomó en cuenta los datos del mes de

Junio, debido a que la textura de un suelo es

una propiedad física invariable a través del

tiempo.

7 Departamento académico de suelos. Manual

de prácticas de edafología.

germinación. Representando también

este suelo dificultades en ese aspecto,

pues en el mes de Junio del 2011 se

determinó la conductividad eléctrica de

las parcelas de suelo cercanas a los

laboratorios de suelos de la UNALM

fue 26,9857 ds/m8. La FAO califica

este valor como extremadamente

salino, lo cual no es beneficioso si se

desea germinar semillas de lechuga,

sin embargo las muestras de suelo

recolectadas se encontraban cerca de

áreas de cultivo de algodón, donde el

riego es continuo, produciendo así un

adecuado lavado de sales que

disminuyo dicho valor.

Debido a lo mencionado anteriormente

los valores de índice de germinación

obtenidos en nuestros tratamientos son

bajos, pero son lo suficientemente

significativos para poder concluir y

comparar la eficiencia de las técnicas

de biorremediación. De esta manera,

estas técnicas podrían aplicarse en

suelos que poseen propiedades que

dificultan su biorremediación, como

algunos suelos de selva, donde se han

registrado los mayores casos de

derrames de petróleo.

Otro factor importante que influye en

el experimento es la viabilidad y

8 Ibi dem p.57

madurez de las semillas

(Salisbury,2001) de Lactuca Sativa

para germinar, no todas las semillas

alcanzan un completo estado de

desarrollo morfológico y fisiológico al

momento de germinar, aun necesitan

experimentar una serie de

transformaciones fisiológicas para

poder hacerlo (Salisbury, 2001).

2. El índice de germinación arrojo el valor

de cero en todas las muestras de suelos

que fueron contaminadas con 5ml de

petróleo, esto se debe al corto tiempo de

aclimatación del metabolismo de las

bacterias a los hidrocarburos del petróleo

3. Las muestras control contaminadas con

las cantidades de 1 ml, 3ml y 5ml de

petróleo, obtuvieron un índice de

germinación cero. Ello se debió a que

estas no tuvieron tratamientos de

bioestimulación o bioaumentación que

contribuyeran a mejorar las condiciones

del medio para acelerar la

biorremediación, indicando así que los

microorganismos del suelo, en

condiciones naturales, tardan un largo

tiempo en degradar contaminantes como

hidrocarburos.

4. De los tres tratamientos aplicados, el

mayor índice de germinación registrado

se dio en la muestra contaminada con 1

ml de petróleo tratada con biol, pensamos

que es debido a que provee de vitaminas,

aminoácidos y adecuadas proporciones de

nutrientes al suelo que estimulan el

desarrollo y actividad de las bacterias; y a

diferencia del compost provee a las

semillas de Lactuca Sativa las mejores

condiciones para su germinación,

crecimiento y desarrollo de sus

actividades fisiológicas.

5. Los resultados obtenidos en los

tratamientos con compost fueron menores

que los del obtenidos por el biol, debido a

que la cantidad agregada fue

relativamente alta (20% en peso). Esto

ocasionó un incremento inmediato de los

sitios de adsorción, una disminución de

los espacios de aireación (fase gaseosa del

suelo), así como también su transporte y

biodisponibilidad. La adsorción es

afectada por dos factores: la

hidrofobicidad del contaminante (es la

dificultad para disolverse en agua) y la

fracción de la materia orgánica en el suelo

(contenido de carbono orgánico). Muchos

de los compuestos hidrofóbicos pueden

ser altamente adsorbidos, de acuerdo a

varios estudios de campo (Mackay et al.,

1985).

6. Los resultados de germinación con el

tratamiento con la técnica de

bioaumentación son bajos. Ello se debe a

que la biorrecuperación de las muestras

de suelo contaminado se realizó durante

un lapso de 27 días, tiempo durante el

cual la degradación del hidrocarburo

(petróleo) es baja (EPA, 1983). Esto se da

porque es extremadamente dificultosa la

adaptabilidad de microorganismos

exógenos inoculados en un medio tan

hostil como es un suelo contaminado.

Además, estos deben competir contra los

microorganismos autóctonos por los

escasos recursos del suelo, estando los

últimos más adaptados a las condiciones

ambientales del suelo.

7. El valor del índice de germinación de las

muestras contaminadas con 1ml de

petróleo y tratadas con biol, fue el doble

del registrado en la muestra control 0ml.

Esto se podría haber generado como

consecuencia de las difíciles

características que presenta las muestras

de suelo, las cuales en la muestra control

0ml no se pudieron mejorar, como en el

caso de la muestra tratada con biol. Esta,

durante el experimento, mejoró las

propiedades físicas y químicas de la

muestra de suelo gracias su aporte de

nutrientes, propiciando así las condiciones

necesarias para que las semillas puedan

germinar con mayor eficiencia en este.

También cabe la posibilidad de que la

viabilidad y madurez de las semillas de

Lactuca sativa sembradas en la muestra

control hayan sido bajas.

CONCLUSIONES

- El método más eficiente en

biorremediación de muestras de suelos

de la UNALM contaminados con

petróleo a diferentes concentraciones

durante un periodo de 27 días es la

bioestimulación.

- En el experimento, el biol presenta un

mayor potencial como bioestimulador.

- La degradación del petróleo ha de ser

mayor, si se alarga el tiempo de

biorrecuperación.

- Los suelos con altos contenidos de

arcilla, favorecen la retención de

contaminantes por su alta carga

superficial.

- La germinación de semillas de Lactuca

Sativa es inhibida por altos valores de

salinidad en el suelo.

- La bioaumentación requiere de un

mayor análisis y estudio a detalle para

su aplicación

AGRADECIMIENTOS

- Al biólogo Juan Juscamaita

Morales, profesor del área

microbiología de la UNALM

por sus grandes consejos y

motivación para el desarrollo de

nuestra investigación.

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contaminados con aceite lubricante

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Peru. UNALM

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Bioremediation: Panacea or fad? Access

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Museum