UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE NICARAGUA "Sirviendo a la Comunidad”

• Aplicación de la Biotecnología

en la conservación del Medio

Ambiente:

– Suelos

– Aguas

– Aire

• Incluye la aplicación de las

herramientas de la naturaleza

a la industria.

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• Descartes presentó en

1637 su célebre

Discurso del método

para dirigir bien la

razón y hallar la verdad

en las ciencias, donde

proponía la duda

metódica para llegar a la

verdad y se basaba en el

principio: Pienso, luego

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• Ejemplo: En todo asentamiento humano se producen por sus habitantes residuos sólidos, que afectan al medio

• Estos residuos constituyen los Residuos Sólidos Municipales (RSM), o sea la basura urbana.

En 1990 Thibodeaux, parrafraseando a Descartes, formuló la

primera de sus “Cinco Leyes de los Residuales Peligrosos”:

1. Existo, por lo tanto, contamino: Esta ley resulta válida

tanto para productores, fabricantes y todos los

transformadores y manipuladores de materiales, como

para la población.

Louis J.

Thibodeaux 08/01/2011 5 Dr. R. A. González

Si viven

personas Se produce basura

Si no se trata la

basura

Se producen

Vectores Malos

Olores Enfermedades

Si se trata bien la

basura

Se recupera materia prima

Se ahorra energía

Se preserva el medio

Se protege la salud

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Utilizando plantas y

microorganismos se

consiguen descontaminar:

1.Las aguas

Lodos activos

Digestiones anaerobias

2.El suelo

Fitorremediación

Bioremediación

3.La atmósfera

Biofiltros

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• En la composición de la basura

urbana (Residuos Sólidos

Urbanos - RSM) tienen un peso

importante (=> 50%) los

denominados “desechos

orgánicos”:

– Estos se pueden procesar por

métodos biológicos, para

convertirlos en abono orgánico de

alta calidad (compost) y también

en biogás.

– Los compuestos orgánicos

presentes en los residuales líquidos

se pueden procesar de igual forma

para producir biogás 08/01/2011 9 Dr. R. A. González

– La digestión se puede realizar de forma aerobia o anaerobia. – Procesamiento

Aerobio:

• Compostaje

– Procesamiento anaerobio:

•Digestión anaerobia

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• No recupera energía

• Requiere separación en el origen para alcanzar una calidad adecuada

• Puede hacerse manual o utilizarse tecnología moderna.

• El proceso manual es el más apropiado para la pequeña escala

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• Equipo para voltear

las pilas de compost

• Equipo de

medición de

temperatura y CO2

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• Incluye unidades de cogeneración para la generación simultánea de energía eléctrica y térmica, lo que asegura una elevada eficiencia y una mayor economía de proceso.

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• También el biogás puede usarse directamente para sustituir combustibles fósiles en calderas y hornos.

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• Además, buena parte del

resto de la basura es en

realidad materia prima

valiosa y constituye la

denominada fracción

reciclable de la basura

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• Proceso dirigido o

espontáneo, que ocurre

generalmente en el suelo,

mediante el cual se

emplean organismos

biológicos

(microorganismos y

plantas), para degradar

productos químicos y otros

contaminantes sólidos,

líquidos y gaseosos, que

existen o se inyectan al

suelo, corrientes o

reservorios de agua.

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•Se usa en suelos

permeables contaminados

bajo la superficie.

•Se inyecta agua con

microorganismos y nutrientes

a través de pozos.

•Se bombea el agua

contaminada a la superficie,

se depura y se vuelve a inicial

el ciclo.

•Se pueden utilizar

microorganismos presentes o

introducir nuevas especies.

• Bioremediación “on site”

– Se excava el suelo y se deposita sobre piscinas con

fondo arenoso, revestidas de material impermeable y con

un sistema de drenaje del agua.

– La superficie se riega con soluciones enriquecidas en

nutrientes y se le añaden microorganismos.

• Bioremediación “ex situ”

– El más eficiente pero más costoso.

– El suelo contaminado se lleva grandes fermentadores

cilíndricos que giran sobre su eje para agitar el suelo.

– Durante el tratamiento se añade oxígeno y nutrientes, en

condiciones de temperatura controlada.

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.

Se utilizan las plantas para remediar aire, suelos,

sedimentos, agua superficial y agua subterránea

contaminadas

. Procesos

mediante los

cuales las

plantas

incorporan las

sustancias

contaminantes

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Humedades

artificiales:

Solución de

tecnología

“biológica

que actúan

como filtros

naturales.

.

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Los árboles, además de fijar CO2 y producir O2 pueden eliminar

contaminantes del suelo.

Ejemplo: Una bacteria que vive en las raíces de los álamos

produce una enzima que destruye los residuos de RDX, un

componente químico utilizado por la industria militar.

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• Se mide con los análisis DQO y DBO5.

• DQO (Demanda Química de O2): Cantidad de O2

necesario para oxidar la materia orgánica y convertirla

en CO2 y agua.

• DBO5 (Demanda Biológica de O2): Cantidad de O2

empleado por los microorganismos, en un periodo de 5

días, para descomponer la materia orgánica de las

aguas residuales, a una temperatura de 20 °C.

– El valor de la DQO es casi siempre superior al de la

DBO5 (muchas sustancias orgánicas pueden

oxidarse químicamente, pero no biológicamente)

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• El tiempo de 5 días y la

temperatura de 20oC no

tienen un fundamento

teórico sino histórico.

• Estos valores fueron

adoptados en Inglaterra, a

principios del Siglo XX,

basado en que los ríos

británicos no se

demoraban más de 5 días

para llegar al mar y la

temperatura media de

verano, a largo plazo, no

excedía 18.3°C 08/01/2011 Dr. R. A. González 33

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Tipo residual DQO (mg l-1 )

Aguas de

alcantarillado

20 a 300

Suero queserías 35,000

Vinaza Destilería 70,000

Residuo industria

de aceite de oliva

150,000

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Efluente DBO (mgl-1) DQO (mgl-1)

Azúcar de remolacha 850 1,150

Efluente doméstico 350 300

Lavado de ropas 1,600 2,700

Almidón de harina 12,000 17,150

• Número de personas (PE), necesario para producir la misma

cantidad de residuos que una instalación industrial dada.

• Se expresa en DBO5

• Se estima en 70 g por persona y día (a 20oC).

– Ejemplo: PE de una fábrica de queso de 1,000,000 litros

por día, equivale a una población de 500.000 habitantes

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Procesos Anaeróbicos Procesos Aeróbicos

Lagunas

Lagunas aireadas naturalmente

Lagunas anaeróbicas

Lagunas anaeróbicas cubiertas

Lagunas aireadas

Lagunas facultativas

Lagunas de maduración (post tratamiento)

Procesos de poco mantenimiento, con baja energía:

Tanques sépticos

Tanques Imhoff

Filtros de grava

Cascadas

Procesos intensivos de alto rendimiento:

Reactor de cama de lodo (UASB)

Reactor de cama fluidizada

Reactor de cama fija

Procesos de lodo activado

Filtros percoladores

Discos biológicos fijos

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Fosa Séptica

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Tanque Imhoff

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– La digestión se puede realizar de forma aerobia o anaerobia.

–Procesamiento Aerobio:

• Lodos Activados

–Procesamiento anaerobio:

•Digestión anaerobia

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• El proceso de lodo activado es más

sencillo y fácil de regular, pero su costo de

operación es mayor y energéticamente es

menos eficiente

• La digestión anaerobia es más compleja,

pero es muy eficiente energéticamente

• Con las nuevas tecnologías desarrolladas

las plantas anaerobias se convierten en

fiables y competitivas.

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• Producción de electricidad y energía térmica

• Producción de fertilizante de alta calidad

• Obtención de ingresos por la venta de fertilizantes y energía

• Mejora de las condiciones higiénicas, mediante la reducción de patógenos, moscas y huevos de lombrices

• Ventajas ambientales debido a la protección del suelo, agua y aire

• Beneficios macro económicos por generación de energía descentralizada y protección del medio ambiente

• Se puede negociar la venta de Certificados de Reducción de Emisiones de Gases de Efecto Invernadero

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• El tratamiento anaerobio ha llegado a ser un enfoque

aceptado y estandarizado para el tratamiento de aguas

residuales industriales con elevada carga orgánica.

• A esto ha contribuido que durante los pasados 20 años

ha existido un avance significado en el entendimiento de

la microbiología involucrada y en aplicar los principios

fundamentales al diseño y desarrollo de las tecnologías

de tratamiento anaerobio.

• Por lo tanto, dependiendo del tipo de agua residual y

otros factores una tecnología anaerobia en específico

puede ser más apropiada y eficiente en costo que otra

(filtros anaerobios, UASB, lagunas mejoradas, etc.)

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• Procesos para eliminar

H2S de gases residuales

con Thiobacillus

ferrooxidans. La

bacteria se utiliza para

regenerar la solución que

absorbe el H2S

• Biofiltros para la

eliminación de emisiones

gaseosas con malos

olores y para pequeñas

concentraciones de

compuestos orgánicos

volátiles (VOCs). 08/01/2011 53 Dr. R. A. González

• Se emplea la inyección en el suelo, donde

los m. o. degradan el contaminante

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