UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

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BIORREMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS POR PETROLEOEl crecimiento de la poblacin y el avance de las actividades industriales a partir del siglo XIX trajeron serios problemas de contaminacin ambiental. Desde entonces, los pases generan ms desperdicios, muchos de ellos no biodegradables o que se degradan muy lentamente en la naturaleza, lo que provoca su acumulacin en el ambiente sin tener un destino seguro o un tratamiento adecuado. De este modo, en lugares donde no existe control sobre la emisin y el tratamiento de los desechos, es factible encontrar una amplia gama de contaminantes. Habitualmente, los casos de contaminacin que reciben mayor atencin en la prensa son los derrames de petrleo. Pero, en el mundo constantemente estn sucediendo acontecimientos de impacto negativo sobre el medio ambiente, incluso en el entorno directo, generados por un gran abanico de agentes contaminantes que son liberados al ambiente. Un ejemplo lo constituyen algunas industrias qumicas que producen compuestos cuya estructura qumica difiere de los compuestos naturales, y que son utilizados como refrigerantes, disolventes, plaguicidas, plsticos y detergentes. El problema principal de estos compuestos es que son resistentes a la biodegradacin, por lo cual se acumulan y persisten en el ambiente y lo perjudican tanto como a los seres vivos, entre ellos el ser humano.

En las ltimas dcadas, entre las tcnicas empleadas para contrarrestar los efectos de los contaminantes, se comenz a utilizar una prctica llamada biorremediacin. El trmino biorremediacin fue acuado a principios de la dcada de los 80, y proviene del concepto de remediacin, que hace referencia a la aplicacin de estrategias fsico-qumicas para evitar el dao y la contaminacin en suelos. Los cientficos se dieron cuenta que era posible aplicar estrategias de remediacin que fuesen biolgicas, basadas esencialmente en la observacin de la capacidad de los microorganismos de degradar en forma natural ciertos compuestos contaminantes.

I. Qu es la Biorremediacin?La biorremediacin es una tecnologa que utiliza el potencial metablico de los microorganismos (fundamentalmente bacterias, pero tambin hongos y levaduras) para transformar contaminantes orgnicos en compuestos ms simples poco o nada contamiantes, y, por tanto, se puede utilizar para limpiar terrenos o aguas contaminadas. Su mbito de aplicabilidad es muy amplio, pudiendo considerarse como objeto cada uno de los estados de la materia.

Su mbito de aplicabilidad es muy amplio, pudiendo considerarse como objeto cada uno de los estados de la materia (Atlas y Unterman, 1999):

Slido. Con aplicaciones sobre medios contaminados como suelos o sedimentos, o bien directamente en lodos, residuos, etc. Lquido. Aguas superficiales y subterrneas, aguas residuales. Gases. Emisiones industriales, as como productos derivados del tratamiento de aguas o suelos.

Tambin se puede realizar una clasificacin en funcin de los contaminantes con los que se puede trabajar (Alexander, 1999; Eweis et al., 1999):

Hidrocarburos de todo tipo (alifticos, aromticos, BTEX, PAHs,...). Hidrocarburos clorados (PCBs, TCE, PCE, pesticidas, herbicidas,...). Compuestos nitroaromticos (TNT y otros). Metales pesados. Estos no se metabolizan por los microorganismos de manera apreciable, pero pueden ser inmovilizados o precipitados. Otros contaminantes. Compuestos organofosforados, cianuros, fenoles, etc.

II. FUNDAMENTACIN BIOQUMICA DE LA BIODEGRADACIN

El fundamento bioqumico de la biorremediacin se basa, principalmente, en la serie de reacciones de xido-reduccin (cuyo fin es la obtencin de energa) que se producen en la cadena respiratoria, o transportadora de electrones de las clulas. La cadena la inicia un sustrato orgnico (compuestos hidrocarburados) que es externo a la clula y que acta como dador de electrones, de modo que la actividad metablica de la clula acaba degradando y consumiendo dicha sustancia (Maroto Arroyo, articulo internet). Los aceptores ms comnmente utilizados por los microorganismos son el oxgeno, los nitratos, el hierro (III), los sulfatos y el dixido de carbono. Cuando el oxgeno es utilizado como aceptor de electrones la respiracin microbiana se produce en condiciones aerobias, y los procesos de biodegradacin sern de tipo aerobio; sin embargo, si utiliza los sulfatos o el dixido de carbono se produce en condiciones reductoras o anaerobias, y los procesos de biodegradacin sern de tipo anaerobio. (Fig. N1)FIGURA 1. Esquema de las reacciones

III. FACTORES QUE CONDICIONAN LA BIORREMEDIACIN DE UN SUELO La biodegradabilidad de una mezcla de hidrocarburos presente en un suelo contaminado depende de diversos factores, los cuales como pueden clasificarse en cuatro grupos: Medio ambientales. Fsicos. Qumicos. Microbiolgicos. 3.1. Factores medio ambientales.-Los factores medio ambientales son aquellos necesarios a la hora de proporcionar las condiciones ptimas para el crecimiento de los microorganismos que llevan a cabo la recuperacin. Los microorganismos son muy sensibles a los cambios de temperatura, pH, disponibilidad de nutrientes, oxgeno y humedad.

3.2. Factores fsicos.- Los factores fsicos de mayor importancia en la biorremediacin son la biodisponibilidad, la presencia de agua y la provisin de un aceptor de electrones adecuado, por ejemplo, el oxgeno.

3.3. Factores qumicos.-El factor qumico ms importante en la biorremediacin es la estructura molecular del contaminante, cmo sta afecta a sus propiedades qumicas y fsicas y su capacidad para ser biodegradado. La capacidad para ser biodegradado est relacionada con factores tales como la solubilidad, el grado de ramificacin, el grado de saturacin y la naturaleza y el efecto de los sustituyentes.

3.4. Factores microbiolgicos El factor microbiolgico ms importante en la biorremediacin es la transformacin biolgica de compuestos orgnicos, catalizada por accin de las enzimas. La biodegradacin de un compuesto especfico es frecuentemente un proceso que se realiza paso a paso en el cual se involucran muchas enzimas y muchos organismos. Las enzimas son especficas en trminos de los compuestos que atacan y las reacciones que catalizan. Ms de una enzima es normalmente requerida para romper una sustancia orgnica. Frecuentemente, los organismos que tienen las enzimas para degradar estn presentes en el suelo.

IV. MICROORGANISMOS EN LA BIORREMEDIACIN Existen varias clases de microorganismos: mohos, levaduras, bacterias, actinomicetos, protozoos, algas, virus.

Microorganismos concretos Los microorganismos aislados en suelos poseen actividades de peroxidasas y oxigenasas, que permiten la oxidacin de algunas fracciones del petrleo. Esta oxidacin cambia las propiedades de los compuestos hacindolos susceptibles a ataques secundarios y facilitando su conversin a bixido de carbono y agua.

a. Rhodococcus. Uno de los gneros bacterianos ms explotados en bioprocesos no convencionales es Rhodococcus, un grupo nico consistente en microorganismos que presentan una gran diversidad metablica, capaz de transformar, biodegradar y utilizar como nica fuente de carbono compuestos hidrfobos.

El Rhododoccus posee una gran variedad de vas metablicas para la degradacin y modificacin de compuestos aromticos, incluyendo las actividades de di-oxigenasa y mono-oxigenasa sobre anillos, as como la actividad de ruptura de catecol. Algunas cepas presentan tambin la va del 3-oxoadipato. Lo anterior sumado a su capacidad de crecimiento en medios con escasos nutrientes, la carencia de un sistema de represin catablica y su persistencia ambiental las hacen excelentes candidatas para los tratamientos de biorremediacin.

Dentro de las aplicaciones industriales y ambientales, se incluye la produccin de cido acrlico y acrilamida, conversin de esteroides, biorremediacin de hidrocarburos clorados y fenoles, a lo que se aade su gran capacidad de degradar hidrocarburos alifticos halogenados y numerosos compuestos aromticos, como los HAPs (hidrocarburos policclicos aromticos). Nuevas especies de Rhodococcus que presentan una nueva mutacin tienen la capacidad de degradar compuestos alifticos con enlaces dobles principalmente en el noveno carbono del grupo metilo terminal (alquenos).

b. Pseudomonas. Las bacterias de este gnero poseen la habilidad para utilizar diversos substratos, incluyendo aquellos creados por el petrleo.

Las Pseudomonas son bacterias productoras de biosurfactantes. Algunos microorganismos productores de biosurfactantes extracelulares solubilizan y facilitan la penetracin de los hidrocarburos a travs de la pared celular hidroflica; contienen adems enzimas degradadoras de hidrocarburos en la membrana citoplasmtica.

La Pseudomonas aeruginosa, es otro de los microorganismos ms usado y estudiado en biorremediacin. Estudios con relacin al desempeo metablico de esta Pseudomona ha permitido identificarla como degradadora de gran cantidad de sustratos como el n-hexadecano, mineralizacin de compuestos alifticos en condiciones anaerobias, y degradadora de hidrocarburos aromticos y poli aromticos.

V. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA BIORREMEDIACIN

Ventajas Mientras que los tratamientos fsicos y buena parte de los qumicos estn basados en transferir la contaminacin entre medios gaseoso, lquido y slido, en la biorremediacin se transfiere poca contaminacin de un medio a otro.

Es una tecnologa poco invasiva y generalmente no requiere componentes estructurales o mecnicos que signifiquen una amenaza para el medio.

Comparativamente, es econmica viable y al tratarse de un proceso natural, suele tener aceptacin por parte de la opinin pblica.

Desventajas La biodegradacin incompleta puede generar intermediarios metablicos inaceptables, con un poder contaminante similar o incluso superior al producto de partida y algunos compuestos contaminantes son tan resistentes que pueden incluso inhibir a biorremediacin.

Es difcil predecir el tiempo de requerido para un proceso adecuado y el seguimiento y control de la velocidad y/o extensin del proceso es dispendioso.

VI. ETAPAS DEL TRABAJO PARA UNA BIORREMEDIACIN MS EFICAZ

Investigacin y caracterizacin de la contaminacin y del emplazamiento La caracterizacin del emplazamiento se lleva a cabo mediante el estudio del mismo detallando la volumetra del suelo a tratar, las condiciones geolgicas e hidrogeolgicas, analizando las caractersticas del suelo y sus propiedades (pH, granulometra, humedad, porosidad, etc.).

La caracterizacin del contaminante se centra en la investigacin del tipo y concentracin del mismo, as como la biodisponibilidad de los compuestos en el suelo (aceptores de electrones, metales pesados, nutrientes, etc.).

Anlisis y eleccin de las medidas biocorrectivas Para ello se hace necesario:

a) Identificar y cuantificar los contaminantes. Definiendo sus propiedades fsico qumicas ms importantes:

Identificacin y clasificacin de compuestos. Concentracin en suelos y aguas subterrneas. Caracterizacin de la presin de vapor, constante de Henry, densidad y grado de solubilidad.

b) Conocer los factores que influyen en la transformacin biolgica de los contaminantes:

Factores ambientales tales como humedad, oxgeno disuelto, temperatura, pH, disponibilidad de nutrientes. Factores microbiolgicos tales como presencia de microorganismos y aclimatacin de las poblaciones microbianas.

c) Designar las medidas biocorrectivas. En funcin de los factores anteriormente expuestos, se debe elegir el sistema de biotratamiento ms adecuado.

Diseo y evaluacin del sistema Para el diseo de un sistema de biorrecuperacin es necesario establecer unas etapas de trabajo, en las cuales se determinan y evalan los parmetros fundamentales necesarios para su eficacia. Las etapas a seguir en el diseo de un sistema de biotratamiento son:

a) Evaluacin de la viabilidad de la tcnica. Se deben estudiar los parmetros de evaluacin que definen el sistema elegido, as como se deben evaluar las condiciones de biotratabilidad, los objetivos de limpieza exigidos y los costes de tratamiento necesarios.

b) Evaluacin del diseo. Se deben estudiar los factores que afectan la eficacia de la tcnica y las posibles mejores o acondicionamientos a aplicar.

c) Evaluacin del control y seguimiento. Para asegurar la correcta ejecucin y un progreso adecuado del tratamiento se debe llevar a cabo un plan de control y seguimiento del sistema. Para una correcta optimizacin se debern controlar los siguientes puntos:

Control de las condiciones de degradacin y biodegradacin. Se debe registrar la variacin de concentracin de TPH, BTEX, CO2 desprendido y Oxigeno disuelto, variacin de nutrientes (N, P, etc.).

Control de los parmetros que afectan directamente en el funcionamiento del sistema.

Anlisis e interpretacin de resultados En esta ltima etapa se deben analizar los resultados obtenidos, haciendo un balance de los objetivos alcanzados y los marcados inicialmente. En este punto, si fuese necesario, se deben proponer y estudiar aquellas mejoras o modificaciones necesarias para la optimizacin del sistema. MTODOS DE BIORREMEDIACIN INTRODUCCIN El trmino biorremediacin se aplica a cualquier sistema o proceso en el que se empleen mtodos biolgicos para transformar contaminantes en el suelo o en las aguas. La biorrecuperacin en suelos contaminados puede llevarse a cabo In Situ: excavando el terreno y tratndolo a pie de excavacin, o bien Ex Situ, en instalaciones aparte. Existen parmetros que aumentan o disminuyen la probabilidad de obtener buenos resultados en el proceso de biorremediacin en un medio contaminado por hidrocarburos. La tcnica apropiada para llevar a cabo este proceso, debe ser el resultado de la valoracin de una serie de variables y de caractersticas del sitio o del contaminante a tratar.

7.1. BIORREMEDIACIN IN SITU Este tipo de tratamiento normalmente es la opcin ms adecuada para la recuperacin de suelos, ya que no es necesaria la preparacin y excavacin del material contaminado. No obstante, antes de decidir el tipo de tratamiento deben valorarse numerosos factores entre los que se destacan:

Impacto ambiental en la zona. Actividades industriales que pueden verse afectadas. Costos comparativos con otros tratamientos. La dificultad de acceso a la zona contaminada para proveer de oxgeno y nutrientes. La determinacin del porcentaje de tratamiento. La velocidad del proceso. El potencial peligro de extensin de la contaminacin. El mtodo de la biorremediacin In Situ de suelos se puede dividir en dos tipos: tratamiento de compuestos voltiles y tratamiento de compuestos semivoltiles y no voltiles. Las tcnicas ms utilizadas se ven con detalle a continuacin:

7.1.1. Bioaireacin o bioventeo Es una variante de la tcnica de extraccin de gas con vapor (Soil Gas Extraction o Volatilizacin), que consiste en suministrar aire al terreno contaminado para promover la actividad de los microorganismos presentes en el subsuelo y biodegradar los hidrocarburos. El aire se suministra mediante un sistema de extraccin e inyeccin. Para disear estos sistemas es necesario conocer la permeabilidad del suelo a los gases, con el fin de determinar el radio de influencia de los pozos de venteo, la distancia entre pozos y las dimensiones de los equipos de inyeccin. La bioaireacin generalmente se lleva a cabo en reas poco profundas y pequeas; a menudo es factible la instalacin de barreras para guiar el flujo, el uso de cubiertas, un control intensivo, un plan de muestreo y un sistema de ventilacin. Una caracterstica determinante en la seleccin de esta tcnica es el tipo de contaminante, puesto que es de mayor efectividad donde los contaminantes tienen baja volatilidad. Adems se deben tener en cuenta las caractersticas fsicas del suelo, la profundidad de la zona contaminada y el potencial para transportar contaminantes fuera de la zona.

Ventajas. Es una tcnica altamente efectiva para tratar contaminaciones con compuestos con baja presin de vapor (menos de 1 mmHg), ya que su tasa de degradacin es mucho mayor que la de volatilizacin (Matthews, 1993).

Como todos los tratamientos In Situ, cuando los costos de excavacin son altos el bioventeo puede ser una alternativa econmicamente interesante. No requiere rea adicional para llevar a cabo el tratamiento, ni el uso de maquinaria pesada.

Desventajas. Las limitantes de este mtodo son:

Tipo y concentracin del contaminante. Perdida de nutrientes en el subsuelo. Bajo contenido de humedad del suelo y la dificultad de lograr el caudal de aire a travs de la zona contaminada; por ello requiere caractersticas especiales del suelo en cuanto a humedad, porosidad, conductividad hidrulica, etc. Requiere largos perodos de tiempo para obtener la concentracin final de hidrocarburo deseada. Los tiempos de limpieza pueden durar de meses a aos. La descontaminacin puede llevarse a cabo por efecto de la volatilizacin de compuestos ms que por su biodegradacin.

7.1.2. Inyeccin de aire a presin Consiste en inyectar aire a presin en la parte inferior para deslazar el agua de los espacios intersticiales de la matriz del suelo. Esta inyeccin genera principalmente dos efectos:

1. El aire inyectado absorbe gran cantidad de los hidrocarburos voltiles presentes en el agua y el suelo. 2. El aire eleva los niveles de oxgeno del agua mejorando la biodegradacin de los contaminantes (Matthews, 1993).

Con la inyeccin de aire a presin se llevan a cabo dos mecanismos de remocin del contaminante, la volatilizacin de compuestos de la zona insaturada y la fase acuosa y la biodegradacin. El mecanismo gobernante depende de las caractersticas de los contaminantes. Las caractersticas determinantes en la seleccin de esta tcnica son:

El tipo de contaminante. Se degradan fcilmente las molculas ms pequeas (hasta C20), siendo ms biodegradables los compuestos parafinados o de cadena lineal que los compuestos aromticos. En general, son favorables los compuestos de alta volatilidad (presin de vapor mayor de 10 mm de Hg a 20C). Tipo de suelo. Los suelos deben contener bajos contenidos en arcilla y ser lo ms homogneamente posible, con un valor de permeabilidad al aire adecuado (> 10-10 cm2). Los aportes de oxgeno deben ser suficientes, as como la existencia de fuentes de carbono, aceptores de electrones y energa suficientes. Deben existir unas condiciones ptimas de pH (6 a 8), de humedad (12 a 30% en peso), potencial redox mayor de -50 mV, temperatura entre 0 y 40 C y los nutrientes del suelo en relacin N:P de 10:1.

Ventajas. Es un proceso excelente para casos donde los compuestos voltiles son los contaminantes principales. Necesidad de tiempos de actuacin cortos (meses). No requiere rea adicional para llevar a cabo el tratamiento, ni el uso de maquinaria pesada.

Desventajas. El principal problema es la biodisponibilidad de los microorganismos. Cuanto menor es la solubilidad de los contaminantes menor ser la biodisponibilidad. En este sistema hay poco control del movimiento del agua subterrnea y los contaminantes, lo cual puede acelerar y agravar la extensin de la contaminacin. En cuanto a las profundidades, la literatura recomienda profundidades mnimas aproximadas de 1,2 metros, necesarias para confinar adecuadamente el aire inyectado; y mximas aproximadas de 9 metros, por debajo de las cuales sera muy difcil controlar la direccin del desplazamiento del aire. Los cambios en la litologa del suelo pueden afectar la direccin y la velocidad del flujo, ms an si se tiene en cuenta que el aire a presin viaja aceleradamente.

7.1.3. Atenuacin natural La atenuacin natural, aunque no est considerada como una tcnica de descontaminacin propiamente dicha, est englobada dentro de las tcnicas de remediacin In Situ. Su caracterstica principal es la utilizacin de los procesos fisicoqumicos de interaccin contaminante-suelo y los procesos de biodegradacin que tienen lugar de forma natural en el medio. Estos procesos se conocen como procesos de biotransformacin natural. Los procesos de biotransformacin natural son aquellos que van a reducir la concentracin de los contaminantes y entre los que se encuentran la dilucin, dispersin, volatilizacin, adsorcin, biodegradacin y aquellas reacciones qumicas que se producen en el suelo y que contribuyen de alguna forma a la disminucin de la contaminacin. Esta tcnica se aplica en aquellos casos en los que exista contaminacin producida por hidrocarburos de tipo halogenado o no halogenado. La atenuacin natural puede darse en presencia (condiciones aerbicas) o ausencia de oxigeno (condiciones anaerbicas). En presencia de oxgeno los microorganismos convierten en ltima instancia los contaminantes en dixido de carbono, agua y masa celular microbiana (mineralizacin).

En el caso de escasez de oxgeno, los microorganismos dependen de otros aceptores de electrones disponibles (nitrato, sulfato, formas oxidadas de Fe o Mn,...). Se trata de una biodegradacin anaerobia, cuyos mecanismos y significado se estn comenzando a comprender en los ltimos aos (Heider et al., 1999). Entre los factores que influyen en la eficacia y viabilidad de la atenuacin natural destacan:

La existencia de unas condiciones geolgicas y geoqumicas favorables. Las necesidades de reduccin de la masa contaminante en un intervalo razonable de tiempo (meses a aos), tanto en la superficie del suelo como en la zona ms subsuperficial del mismo. Confirmacin de la existencia de los tipos y nmero de poblaciones de microorganismos que puedan biodegradar los contaminantes. La concentracin de los compuestos utilizados como aceptores de electrones en condiciones anaerobias debe ser superior a 0,21 mg/l para nitratos, la de Fe3+ para que pueda ser reducido a Fe2+ debe ser superior a 21,8 mg/l y la de sulfatos mayor de 0,21 mg/l. El potencial redox debe estar situado entre un rango de -400 y 800 mV. Deben existir unas condiciones ptimas de pH (6 a 8), de humedad (12 a 30% en peso), temperatura entre 0 y 40 C y los nutrientes del suelo en relacin N:P de 10:1. Existencia de un coeficiente de retardo favorable para que se produzcan los fenmenos de sorcin con suficiente eficacia.

Si se aportan al medio algunos de los elementos de los que carece o bien se potencian los existentes, se favorece la eliminacin del posible contaminante. En muchos casos este tipo de intervencin ser necesario para reforzar el proceso natural o bien para implantar unas condiciones que reduzcan el riesgo. En esto se basan la bioestimulacin y la bioaumentacin, que son aproximaciones biotecnolgicas de la atenuacin natural.

Ventajas. Es una tcnica de biorremediacin In Situ de muy bajo costo. Puede darse en presencia o ausencia de oxgeno, por tanto no se hace necesario adicionar oxgeno al medio contaminado.

Desventajas. La exigencia de proteccin y el riesgo de los potenciales receptores durante el tiempo que dura la atenuacin. Produccin y conservacin en el medio de subproductos de carcter persistente o ms txico que los iniciales, durante y despus de la atenuacin natural.

7.1.4. Bioestimulacin En este sistema, el agua subterrnea es conducida a la superficie por medio de un sistema de pozos de extraccin, se acondiciona en un reactor para volverla a inyectar y estimular la degradacin bacteriana de los contaminantes del subsuelo y del acufero. En el reactor en superficie se agregan al agua: nutrientes, oxgeno, microorganismos previamente seleccionados y adaptados, y el efluente se retorna al subsuelo por medio de pozos de inyeccin, aspersores superficiales o galeras de infiltracin distribuidas a lo largo y ancho del sitio que se requiere remediar. Algunas veces esta tcnica utiliza biosurfactantes para ayudar al lavado de contaminantes del suelo (Zitrides, 1990); (Cole, 1994). Las caractersticas determinantes en la seleccin, el xito o el fracaso de esta tcnica de remediacin son:

Tipo de suelo. Los suelos deben ser lo ms homogneos posible, con un valor de porosidad y permeabilidad al aire adecuado (> 10-10 cm2). Deben existir unas condiciones ptimas de pH (6 y 8), de humedad (12-30% en peso), temperatura entre 0 y 40 C y los nutrientes del suelo en relacin N:P de 10:1. Ventajas. Esta tcnica es muy til en el tratamiento de extensas zonas contaminadas de centros industriales donde no es posible o conveniente parar el proceso operativo para realizar el tratamiento requerido.

7.1.5. Bioaumentacin Otras lneas de investigacin han llevado a la introduccin de microorganismos aclimatados o incluso modificados genticamente en el medio, con el fin de mejorar la biodegradacin (Walter, 1997; Atlas y Unterman, 1999). Esta tcnica funciona en condiciones de laboratorio o bioreactor, pero en ambientes externos (suelo o agua) su implantacin depende de una serie de factores (Alexander, 1999).

Presencia de toxinas, nutrientes y condiciones ambientales, movilidad y/o distribucin de los microorganismos y la presencia de abundante materia orgnica. Los microorganismos aadidos deben sobrevivir a los depredadores y competir con xito con la poblacin autctona antes de ocupar los nichos potenciales. En general, los ambientes ms selectivos y la utilizacin de consorcios microbianos favorecen la bioaumentacin.

Ventajas. No requiere rea adicional para llevar a cabo el tratamiento, ni el uso de maquinaria pesada.

Desventajas. El tamao de la poblacin de microorganismos degradadores crece rpidamente como respuesta a la contaminacin del medio y es muy difcil, si no imposible, incrementar la poblacin microbiana ms all de esos valores. 7.2. BIORREMEDIACIN EX SITU Dos son los tratamientos que se distinguen cuando el procedimiento se realiza fuera del lugar donde est la contaminacin: tratamiento por va slida y tratamiento por va suspensin. La biorrecuperacin va slida se puede realizar por dos mtodos: tratamiento en lechos y tratamiento por compostaje. La diferencia fundamental entre ambos es el sistema de aireacin, mientras que en el primero slo se pueden tratar las capas de suelo menos profundas, en el compostaje se requiere la formacin de grandes apilamientos de material degradable. En el tratamiento va suspensin se excava el material contaminado y se traslada a un reactor. La caracterstica de este mtodo es la suspensin en un medio acuoso del suelo contaminado, es decir, el tratamiento se lleva a cabo bajo condiciones de saturacin de agua. La ventaja de estos procedimientos frente a los primeros radica en la posibilidad de optimizar mejor los parmetros microbiolgicos, as como el control del proceso; a cambio, lgicamente, de un mayor costo.

7.2.1. Disposicin sobre el suelo Tambin conocido como Landfarming, tratamiento en lechos o tratamiento va slida. Esta es la tcnica ms usada para la biorremediacin de los lodos contaminados con hidrocarburos y de otros desechos de la industria petrolera. Esta tcnica consiste en excavar los suelos contaminados, extenderlos sobre un rea suficientemente amplia y estimular las variables de incidencia en el proceso para promover la actividad de los microorganismos encargados de degradar los hidrocarburos. Antes de extender el suelo contaminado se deben adecuar las condiciones de la superficie para controlar los lixiviados y las aguas lluvias (Zitrides, 1990).

Una vez extendido el suelo contaminado se irriga con las soluciones de nutrientes, los microorganismos y los aditivos qumicos en el caso que sean necesarios para la biodegradacin. Peridicamente se debe airear el suelo para suministrarle oxgeno, con la ayuda de tractores y retroexcavadoras (aireacin mecnica) o sistemas de inyeccin de aire comprimido. Adems, el espesor del suelo extendido debe ser menor de 70 u 80 cm, con el fin de permitir la transferencia de oxgeno del aire atmosfrico a la pila del suelo, El sitio donde se realice el tratamiento debe ser adecuado para el manejo de aguas lluvias y control de agua de escorrenta. El suelo extendido debe tener una pendiente para retirar excesos de humedad en la pila. Se deben construir canaletas o diques en tierra o suelo cemento para evitar la entrada de agua de escorrenta a la zona de tratamiento. En reas de riesgo de contaminacin de acuferos, se debe impermeabilizar la zona de tratamiento con sellos de arcilla o geomembranas para evitar el arrastre de hidrocarburos solubles de las lluvias hacia las aguas subterrneas. Para empezar el procedimiento, se hace una bsqueda y seleccin de bacterias nativas aisladas de las muestras de suelos que se encuentran contaminados, ya que estas tienen la capacidad catablica para crecer bajo las condiciones fsico-qumicas y de estrs a las que estn sometidas, y tendrn un mejor desempeo a la hora de la biorremediacin. La bsqueda comienza en el procesamiento de una muestra de suelo mediante una serie de diluciones, tratando de obtener aquellos morfotipos cultivables; ya que una gran parte de los microorganismos del suelo no pueden ser recuperados en medios para el cultivo de microorganismos. Adems de una bsqueda general, se realiza una especfica a travs de medios selectivos y diferenciales, en la cual se pretende aislar ciertos morfotipos como las Pseudomona sp. y bacterias lactosa positivas (bacterias capaces de utilizar la lactosa), debido a su bien conocida actividad degradadora de hidrocarburos. Luego, estas diluciones son sembradas en diferentes medios de cultivo donde grandes familias de morfotipos se hacen presentes; stas varan en densidad y diversidad. La diversidad est determinada por los morfotipos recuperados que se diferencian segn su morfologa macroscpica (su aspecto fsico), mientras que la densidad est determinada por el nmero total de individuos que pertenecen a un grupo con una morfologa macroscpica comn. Estos datos de densidad y diversidad son de gran valor. Primero, porque indican acerca de la calidad microbiana del suelo, ya que un suelo que tiene gran nmero de morfotipos, es un suelo que tiene vida y por ende presenta una buena prospeccin para la biorremediacin debido a su posible alta actividad microbiana. Segundo, porque aquellos morfotipos que se encuentren en mayor nmero sern seleccionados por su habilidad para sobrevivir a la presin selectiva del contaminante y para usarlo como fuente de energa y carbono, pues por eso estn creciendo.

Ya seleccionados los morfotipos se conforma un consorcio o pool de microorganismos degradadores de hidrocarburos y, utilizando la estrategia de bioaumentacin, se hace una produccin a mayor escala y en proporciones estratgicas de estos. En esta produccin debe tenerse en cuenta el volumen de suelo contaminado para biorremediar, la concentracin del contaminante y las clases de morfotipos que se aislaron. Los factores a tener en cuenta en la aplicacin del Landfarming son:

La existencia de unas condiciones geolgicas y geoqumicas favorables. El manejo de un consorcio microbiano sobre la utilizacin de un solo morfotipo, debido a que los morfotipos al estar en grupo pueden tolerar mejor los cambios fsico-qumicos en el campo y sus actividades metablicas pueden interactuar entre s para la parcial o final biorremediacin. Conocer las condiciones ambientales en las cuales se desea que los morfotipos trabajen, para as poder optimizar la biorremediacin, cambiando los posibles parmetros fsicos o qumicos que puedan ir en contra de la actividad microbiana en el material a biorremediar o en el ambiente. Resaltar la importancia que tiene la seleccin de microorganismos autctonos (aislados del lugar para la biorremediacin), debido a que estos morfotipos se encuentran mejor adaptados al contaminante; a diferencia de morfotipos forneos, que aunque con una gran actividad biorremediadora, pueden no funcionar bajo las condiciones ambientales del lugar.

Ventajas. Es econmico con respecto a otras tcnicas de biorremediacin. Es un proceso considerado de bajo nivel tecnolgico que no requiere exigentes consideraciones de ingeniera, y a la vez permite una fcil manipulacin y control de las variables de diseo y operacin.

Desventajas. Requiere grandes extensiones de terreno para disposicin de suelos y no es viable si no se cuenta con suficiente rea. Cuando los contaminantes son hidrocarburos livianos la remediacin puede ser acelerada por su volatilizacin, lo cual generara problemas con las autoridades ambientales donde las regulaciones de emisiones atmosfricas son exigentes. Cuando la contaminacin es profunda los costos de excavacin y movimiento de tierras pueden ser altos.

7.2.2. Bioceldas o biopilas La tcnica conocida como bioceldas o biopilas es un tratamiento de biorrecuperacin en condiciones no saturadas, que consiste en la reduccin de la concentracin de contaminantes derivados del petrleo en suelos excavados mediante el uso de la biodegradacin a partir de la construccin de un sistema cerrado que permita controlar lixiviados, hidrocarburos voltiles y algunas variables de diseo mediante el suministro de nutrientes y oxgeno a travs de la pila del suelo. La tcnica consiste en la formacin de pilas de material biodegradable de dimensiones variables, formadas por suelo contaminado y materia orgnica (compost) en condiciones favorables para el desarrollo de los procesos de biodegradacin de los contaminantes. En el fondo de la pila el sistema cuenta con un aislante que generalmente son geomembranas o canales plsticos para el control de lixiviados. Estas pilas de compost pueden ser aireadas de forma activa, volteando la pila, o bien de forma pasiva, mediante tubos perforados de aireacin, con distribucin permanente de nutrientes, microorganismos y aire. En principio, las biopilas se pueden aplicar a la mayora de los compuestos orgnicos, siendo ms eficaz en los compuestos de carcter ms ligero. Entre los factores que influyen en la aplicacin de las biopilas se destacan:

Los hidrocarburos deben ser no halogenados y deben encontrarse en el suelo en concentraciones menores a 50.000 ppm.

Dada la necesidad de excavacin y posterior depsito del suelo contaminado, se requiere una superficie de trabajo relativamente grande cuyas dimensiones dependen del volumen de suelo a tratar.

Necesidad de una densidad de poblaciones microbianas (>1.000 CFU/gramo de suelo), condiciones de humedad (40 a 85% de capacidad de campo), temperatura (10 a 45C), textura (baja proporcin de arcillas), pH del suelo adecuadas (6 a 8) y baja presencia de metales pesados (< 2.500 ppm). La concentracin de nutrientes en el suelo cuyo rango normal de C:N:P sea de 100:10:1.

Ventajas. Esta tcnica es muy eficiente en el tratamiento de residuos con bajas concentraciones de hidrocarburos.

Por ser un sistema cerrado permite un mayor control de las variables del proceso, como el control de condiciones climatolgicas adversas (baja temperatura o alto rgimen pluviomtrico).

Cuando no se dispone de espacio suficiente para extender el suelo, este sistema permite construir pilas de suelo cuatro o cinco veces ms altas que en una disposicin sobre el suelo (ocupa diez veces menos rea)(Zitrides, 1995)

Desventajas. Si en el proceso se generan gases o vapores de hidrocarburos voltiles regulados por la autoridad ambiental, o las condiciones climatolgicas de la zona pueden afectar negativamente la eficiencia del proceso, la pila del suelo se debe cubrir con membranas o poner techo de forma similar a los invernaderos. Los vapores generados en el proceso se deben colectar y tratar antes de ser emitidos a la atmsfera. Lo que incurre a costos adicionales.

Como todos los tratamientos Ex Situ, cuando la contaminacin es muy profunda, el movimiento de tierra puede requerir costos ms altos.

7.2.3. Tratamiento de biosuspensin Tambin conocido como sistema biorreactor o contacto lquido-slido. El procedimiento consiste en excavar el suelo contaminado y luego introducirlo en un reactor aadiendo nutrientes, agua, y los cultivos microbianos adecuados para que se lleve a cabo la degradacin. Se mezcla bien y se airea la suspensin hasta que las transformaciones de los compuestos seleccionados para su eliminacin alcanzan el nivel deseado. A continuacin se detienen el mezclado y la aireacin, y se deja a los slidos separarse de los fluidos por sedimentacin. El sedimento es retirado y, si la transformacin ha tenido xito, el suelo se devuelve a su lugar de origen, mientras que los lquidos se tratan como aguas residuales. El suministro de oxgeno puede realizarse mediante aireacin difusa, turbina difusora y aireacin superficial (Metcalf y Eddy, 1991). La tasa de transferencia de oxgeno necesaria es funcin de la tasa de degradacin de los compuestos orgnicos y de la tasa de crecimiento microbiano. Su determinacin no es fcil de hacer, sin embargo, las tasas de transferencia disminuyen al aumentar la concentracin de slidos suspendidos. El mezclado y el suministro de nutrientes tambin son fundamentales, ya que por el primero se incrementa el contacto entre los microorganismos y los componentes contaminantes, dando como resultado un incremento de las velocidades de transferencia de masa y de reaccin. Los nutrientes normalmente optimizan la biorrecuperacin por favorecer el crecimiento de los microorganismos. Por otro lado, el mezclado y la aireacin ayudan a romper los flculos de tierra y a disolver los contaminantes.

Ventajas. En comparacin con otros procesos de tratamiento, los reactores va suspensin proporcionan el mayor contacto entre los contaminantes, los microorganismos, el oxgeno, el agua y los nutrientes.

La capacidad de controlar los sistemas del tratamiento va suspensin es mucho mayor y por tanto puede ser la tecnologa ms efectiva.

El tratamiento va suspensin puede aplicarse en particular a los suelos contaminados con residuos oleosos y de consistencia alquitranada (siendo estos compuestos difciles de biodegradar).

Es ms rpido y requiere menos superficie que otros sistemas.

Desventajas. Debido al energtico mezclado y a la aireacin forzada se favorece el escape de emisiones de aire, por ello la suspensin no es una buena eleccin para suelos donde los compuestos voltiles sean mayora.

Esta tcnica demanda mayor cantidad de dinero a comparacin de otras tcnicas de biodegradacin.

7.3. FITORREMEDIACIN: OTRA ALTERNATIVA DE BIORREMEDIACIN La fitorremediacin constituye una variacin de las tcnicas de biorremediacin, que se basa en el uso de plantas verdes y los microorganismos asociados a ellas as como las enmiendas del suelo y tcnicas agronmicas dirigidas a liberar, contener, o transformar en compuestos inocuos a los contaminantes del suelo (48). Inicialmente, el trmino de fitorremediacin se asoci al uso de plantas capaces de bioconcentrar niveles inusuales de metales en sus tejidos. La mayor parte de ellas estn constituidas por pequeas plantas herbceas que se desarrollan en zonas metalrgicas naturales o en depsitos (49). Hoy en da, las investigaciones en fitorremediacin se encaminan no slo al tratamiento de contaminantes inorgnicos (metales, metaloides, haluros y radionucleidos), sino tambin al tratamiento de contaminantes orgnicos (50); algunas especies de plantas probadas con xito en la fitorremediacin de suelos contaminados con hidrocarburos del petrleo son: Zea mays L., Panicum maximun Jacq., Paspalum virgatum L., Echinochloa polystachya H.B.K., Sorghum vulgare L., Phaseolus vulgaris L., Phaseolus coccineus L., Chamaecrista nictitans (L.) Moench., Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich) Stapf., Triticum aestivum L., Hordeum vulgare L., entre otras.

La fitorremediacin comprende tanto los procesos dirigidos a liberar el contaminante de la matriz del suelo (descontaminacin), como los encargados de secuestrarlos en dicha matriz (estabilizacin).

a. Fitodescontaminacin y fitoestabilizacin La fitodescontaminacin es el proceso por el cual la concentracin de contaminantes del suelo se reduce a niveles tolerables a travs de la accin de las plantas, su microflora asociada y de las tcnicas agronmicas apropiadas. A su vez, comprende los siguientes procesos:

b. Fitoextraccin. Es el proceso por medio del cual, tanto los contaminantes metlicos, como los contaminantes orgnicos del suelo, son absorbidos directamente por las plantas e incorporados a su biomasa, que con posterioridad ser recolectada para su destruccin. c. Fitovolatilizacin. Proceso por el cual las plantas y la actividad microbiana asociada, a travs de enzimas especializados, pueden transformar, degradar y finalmente volatilizar los contaminantes desde el suelo. La volatilizacin puede producirse tanto desde el sistema radicular como desde la parte superficial del suelo. d. Fitodegradacin. Es el proceso mediante el cual las plantas toman el contaminante y lo metabolizan transformndolo en un material sin riesgos para el medio natural. e. Rizodegradacin. Es el proceso por medio del cual las races de las plantas, su microflora asociada y/o los productos excretados destruyen el contaminante en la zona radicular.

La fitoestabilizacin es el proceso que est encaminado al secuestro y estabilizacin de los contaminantes en los suelos. Se utilizan plantas tolerantes al contaminante, capaces de estabilizarlo mecnicamente, y por tanto impiden su transporte a otros medios, incluyendo el agua subterrnea.

7.3.1. Tolerancia de las plantas a los contaminantes.- Una caracterstica esencial en cualquier tecnologa de fitorremediacin es la tolerancia de las plantas a los contaminantes, que se define como la capacidad para resistir la acumulacin en sus tejidos de elevados niveles de compuestos txicos. Para comprender el desarrollo de las plantas hipertolerantes es necesario conocer las estrategias moleculares que adoptan para resistir los efectos txicos de los contaminantes inorgnicos y orgnicos.

7.3.2. Tolerancia a los metales pesados.- La tolerancia a los metales pesados por las plantas est limitado tanto por la admisin celular, como por la resistencia de los metales una vez que han penetrado en las clulas.

Las estrategias empleadas por las plantas, para resistir los efectos txicos causados por los metales pesados, se relacionan con los siguientes mecanismos:

Establecimiento de enlaces entre los metales y la pared celular. Nivel de tolerancia por la membrana celular hacia los metales. Reduccin del transporte por la membrana celular. Flujo activo de metales desde las clulas hacia el exterior. Nivel de tolerancia de los enzimas vegetales hacia los metales. Compartimentacin o acumulacin del exceso de metales en rganos subcelulares como son las vacuolas. Quelacin del metal por ligandos orgnicos y/o inorgnicos (fitoquelatos). Precipitacin del metal al formar compuestos de baja solubilidad.

7.3.3. Tolerancia a los contaminantes orgnicos.- Las plantas muestran una variacin considerable de su tolerancia hacia los contaminantes orgnicos; dos son los mecanismos por los que las plantas pueden incrementar su resistencia a los contaminantes orgnicos. El primero de ellos consiste en la transformacin de los elementos txicos en la rizosfera, para ello la planta libera ms del 20% de su fotosintato dentro del suelo en forma de exudado radicular. El fotosintato liberado est constituido por una mezcla de azcares, alcoholes, fenoles, cidos orgnicos y protenas que rpidamente son utilizados por las comunidades microbianas existentes en la rizosfera. Estas poblaciones pueden ser, de 100 a 10.000 veces mayores que las poblaciones presentes en la matriz del suelo, y se caracterizan por presentar enzimas especficos capaces de metabolizar los contaminantes orgnicos hacia formas menos txicas. El segundo mecanismo se produce una vez que los contaminantes han atravesado el sistema radicular. En este caso, los elementos txicos pueden seguir dos vas de transformacin, por un lado se trasladan hacia brotes y hojas para, posteriormente, volatilizarse, y por otro pueden sufrir procesos de metabolizacin hacia nuevas formas. Estos nuevos compuestos pueden mineralizarse o pueden acumularse como nutrientes o como nuevos contaminantes. La inclusin en rganos subcelulares y la formacin de otros compuestos representan las principales vas para la desintoxicacin de xenobiticos en plantas.

7.3.4. Futuro de la fitorremediacin.-La fitorremediacin es una tecnologa emergente en el tratamiento de la contaminacin, su aplicacin es cada vez mayor y sus resultados se estn valorando como muy positivos. La utilizacin de tcnicas, en campo, con plantas herbceas, gramneas, vegetacin arbrea y algunos mutantes transgnicos, pone de manifiesto que la fitorremediacin empieza a ser una tecnologa competitiva en la recuperacin de suelos contaminados. El conocimiento de los procesos fisiolgicos que tienen lugar en la planta, junto al conocimiento de los compuestos txicos, est haciendo que se puedan seleccionar plantas con mayores niveles de tolerancia hacia contaminantes especficos. Adems, por tcnicas genticas se pueden incrementar la biomasa vegetal, su morfologa, densidad radicular o penetracin en profundidad, as como favorecer la existencia de asociaciones especficas de microorganismos-races. La fitorremediacin podra ser particularmente atractiva en medios con bajo riesgo, donde los contaminantes estn limitados a la zona radicular y donde no hubiera fuertes contrastes climticos. En estas condiciones, la velocidad de la toma de contaminantes por especies fitoextractoras y la velocidad de fitodegradacin por enzimas especficos podran, probablemente, ser mayores que la velocidad de difusin de los contaminantes. Sin embargo, la fitorremediacin est limitada por las condiciones que impiden un crecimiento normal de las plantas como son: el clima. la topografa, los procesos de erosin, y concentraciones de contaminante que exceda del nivel de tolerancia de las plantas. Tambin limita la utilizacin de esta tcnica el tiempo que haya para la descontaminacin (la fitorremediacin es lenta), y la distancia del contaminante a zonas sensibles: ros, lagos, lagunas y aguas subterrneas.

Ensayo de biorremediacin asistida de suelos contaminadoscon hidrocarburos de petrleo en la Patagonia Sur de la Argentina

Las experiencias realizadas utilizando bacterias para la degradacin de hidrocarburos de petrleos en suelos son variadas. La biorremediacin es una herramienta efectiva para mejorar la degradacin de contaminantes en suelo.

Ensayos como los realizados en la Antrtida, utilizando bacterias sicrotolerantes, demostraron una importante eliminacin abitica de los contaminantes que oscil entre el 40% y el 60% de las cargas iniciales, los resultados que se obtuvieron fueron favorables tambin para suelos con contaminacin aguda y sistemtica.

Teniendo como base esta informacin, se realiz en el yacimiento Campo Boleadoras, en la provincia de Santa Cruz, operado por Petrobras Energa S.A., un ensayo de biorremediacin utilizando 1000 m3 de suelos contaminados con hidrocarburos de petrleo. La finalidad de este ensayo fue revalidar la eficiencia de la tcnica de tratamiento de suelos contaminados con hidrocarburo por biorremediacin asistida en zonas de bajas temperaturas. La prueba se realiz utilizando microorganismos aerbicos, con el predominio de bacterias del gnero Acinetobacter, Pseudomonas, Artrobacter, Bacillus; protozoos y hongos del gnero Aspergillius y Oidiun.

El ensayo se inici a finales del verano de 2009 para evaluar la respuesta del tratamiento en la condicin climtica ms adversa que se puede presentar en el rea de estudio. Entre los meses de abril y agosto, con temperaturas promedio de 3,4 C, se alcanz una disminucin de la concentracin de contaminantes aproximada del 62,77%, lo que corrobor los resultados obtenidos a bajas temperaturas en la regin antrtica.

Primeros pasosEn 1922 se inici la actividad de explotacin de hidrocarburos en el sur de la provincia de Santa Cruz. Debieron transcurrir 71 aos para la entrada en vigencia de la primera norma de regulacin ambiental, una condicin particular que permiti la acumulacin de suelos contaminados con hidrocarburos en el transcurso del tiempo.

En virtud de esta problemtica, se iniciaron tareas de investigacin para aplicar tcnicas de remediacin que permitieran revertirla, teniendo como premisa la aplicacin de mtodos sustentables desde el punto de vista tcnico y econmico, dado que la ubicacin de los yacimientos en la zona sur de la provincia se caracterizan por la dispersin geogrfica, el clima adverso y la heterogeneidad de los suelos.

El objetivo del presente trabajo fue analizar la eficiencia del mtodo de biorremediacin asistida utilizando microorganismos aerbicos y priorizando su realizacin in situ.

Desarrollo

Metodologa: etapas del tratamientoEl ensayo se inici en febrero de 2009 con un volumen de suelo aproximado de 1000 m3 proveniente de distintos yacimientos de la operacin de Petrobras Energa S.A., con el fin de evaluar el comportamiento de la biorremediacin en la condicin climtica ms adversa de la zona (entre los meses de abril y agosto, con temperaturas promedio de 3,4 C).

Para la realizacin del tratamiento se utiliz un predio adecuado bajo las exigencias del Decreto Reglamentario 712, Anexo X de la Ley Provincial N. 2567 Residuos Peligrosos.

El suelo contaminado se distribuy en un espesor de aproximadamente 30 a 40 cm, utilizando maquinaria agrcola (tractor con implementos: arado y pala niveladora) y permitiendo el secado del suelo por exposicin de su superficie al aire y al sol con el fin de obtener su homogenizacin.

Una vez que el suelo fue mezclado y homogeneizado, con un valor ptimo de humedad, se procedi a su trituracin para lograr el tamao de partcula adecuado para el armado de las biopilas, las cuales fueron armadas en capas sucesivas de 20 a 30 cm de espesor de suelo contaminado, aplicando nutrientes (fsforo y potasio) en forma de fertilizante y una inoculacin con biopreparados mediante riego, hasta lograr su altura y geometra definitivas.

Se construyeron 4 biopilas hasta totalizar un volumen aproximado de acuerdo con el esponjamiento inicial de 1.100 m3. A los efectos de mantener la oxigenacin y los valores de humedad ptimos para el proceso y el desarrollo de los microorganismos activos, se procedi al riego con inculo bacteriano de las biopilas, con frecuencia semanal.

Con la premisa de no incorporar especies forneas, se realiz la determinacin cuantitativa de microflora autctona. La poblacin promedio de los microorganismos se encontr entre 2,5-5,5 x 105 y 1,3-3,4 x 104 ejemplares.

Debido a la compactacin paulatina originada en las operaciones de riego, se realizaron 3 aperturas y volteo previo al perodo invernal, lo cual devolvi a la masa de suelo el esponjamiento y la capacidad de oxigenacin de la biomasa.

MuestreoSe realizaron seis muestreos con una frecuencia mensual, se extrajeron 44 muestras en cada uno para la determinacin de los siguientes parmetros:

Hidrocarburos totales de petrleo mediante tcnica EPA 418.1 (a todas las muestras). Todos los analticos de la Tabla 9 del Anexo II del Decreto 831/93 Reglamentario de la Ley N. 24.051 de Residuos Peligrosos que indica los niveles gua de calidad de suelos para diferentes usos (en el muestreo inicial a un pool conformado por cada biopila, luego un pool conformado por todas las muestras y solamente aquellos analitos que hayan dado en el muestreo inicial valores por encima del lmite para uso agrcola).

Las concentraciones iniciales de hidrocarburos en suelos rondaron un promedio del 7,2%, 7,9%, 6,0% y 4,7% para las biopilas 1, 2, 3 y 4 respectivamente.Se observ el desarrollo de colonias de hongos autctonos en dos de las cuatro biopilas, distribuidas en toda la masa de suelo. Para su desarrollo, estos hongos requieren de condiciones mucho ms rigurosas que los microorganismos que conforman el inculo, por lo que se presumi que el desarrollo bacteriano era ptimo, presuncin que espera confirmarse mediante el anlisis microbiolgicodel suelo.

Evolucin de la degradacinEn los siguientes grficos se puede apreciar el avance de la biorremediacin durante 180 das de tratamiento, observando en el intervalo de 90 a 180 das la degradacin de hidrocarburo que corresponde al perodo invernal del ao 2009, donde la temperatura promedio fue de 3,4 C.

Validacin de la informacinDada la cantidad de muestras realizadas durante los primeros 150 das de tratamiento, se procedi a realizar un anlisis para establecer si la media aritmtica de concentraciones de cada biopila era una variable representativa de su estado real, y cul era el grado de certidumbre acerca del avance de la degradacin en funcin de los resultados obtenidos.Para ello se realiz un procedimiento de anlisis de varianza Anova que utiliza una sola variable numrica, medida en los elementos de la muestra para probar la denominada hiptesis nula de igualdad de medias poblaciones. Para nuestro caso, esta variable es la concentracin de hidrocarburos totales de petrleo.

La hiptesis nula que se prueba en el Anova es que las poblaciones que se estudian tienen el mismo valor de la media () para la variable dependiente. La hiptesis nula(H0) en Anova es:

H0 : 1 = 2 = 3 = 4 ... = n

En la prueba Anova se rene evidencia muestral de cada poblacin bajo estudio y se usan estos datos para calcular un factor estadstico muestral, F. Despus se lo compara con un factor estadstico muestral crtico, FC. Si F < FC, se contradice la hiptesis nula y se rechaza; de lo contrario se acepta.

En el caso bajo estudio, las representaciones materiales de los trminos estadsticos mencionados son las siguientes:

Variable numrica medida: concentracin de hidrocarburos totales de petrleo en el suelo bajo tratamiento. Muestra: la totalidad de los resultados analticos de las muestras de suelo. Poblacin de datos: los resultados analticos de las muestras de suelo obtenidos en cada muestreo mensual. Media poblacional: promedio de concentraciones de HTP de cada biopila determinado en funcin de los muestreos mensuales.

En trminos reales, el anlisis de Anova permiti establecer que los promedios de concentracin mensuales de cada biopila son un parmetro acertado para calcularel avance en el proceso, con un error del 0,01%. Se presentan a continuacin, a modo de ejemplo, los resultados obtenidos para la biopila N. 1, que son similares a los obtenidos para las dems biopilas.

La hiptesis nula en este caso es que los promedios de concentracin son suficientemente diferentes al inicio del tratamiento comparados con los resultados obtenidos a los das de tratamiento considerados en cada caso, como para estimar vlido el avance desde el punto de vista estrictamente estadstico.

Primer caso de estudio: avance inicial del procesoSe consideraron los resultados obtenidos en el muestreo correspondiente a los primeros 30 das de tratamiento respecto a los resultados iniciales.

Los resultados obtenidos se detallan en la tabla 1. El valor de F result menor que el valor crtico para F, por lo tanto, la hiptesis se descart, y el avance del proceso debi ser reconsiderado.

El proceso en este perodo no ha sido del todo efectivo. Esta es una cuestin lgica y puede ocurrir debido a que el inculo de bacterias atraves durante este perodo una fase estacionaria de adaptacin (lag phase), en la cual se estn sintetizando las nuevas enzimas y rutas metablicas para poder biodegradar los hidrocarburos.

Segundo caso de estudio: avance del proceso a los 60 dasSe consideraron los resultados obtenidos en el muestreo correspondiente a los primeros 60 das de tratamiento respecto de los resultados iniciales.

Los resultados obtenidos se detallan en la tabla 2. El valor de F result mayor que el valor crtico para F, por lo tanto, la hiptesis se comprob y el avance delproceso se consider vlido.

La biodegradacin de los hidrocarburos comenz a generar una disminucin en su concentracin. A diferencia del perodo anterior considerado, se puede aseverar con un 99,99% de certeza que el avance fue del 34,53%. Esto es esperable, ya que se super la fase estacionaria de adaptacin y los microorganismos se encuentran mejor adaptados a este tipo de suelos, y que las nuevas enzimas y rutas metablicas empiezan a ser utilizadas por las diferentes especies incorporadas a travs del inculo bacterianas.

Tercer caso de estudio: avance del proceso a los 150 dasSe consideraron los resultados obtenidos en el muestreo correspondiente a los primeros 150 das de tratamiento respecto a los resultados iniciales.

Los resultados obtenidos se detallan en la tabla 3. El valor de F result mayor que el valor crtico para F, por lo tanto, la hiptesis se comprob y el avance delproceso se consider vlido.

En forma anloga al caso anterior, se puede establecer con un 99,99% de certeza que el avance del proceso es del 55,19% de degradacin.

Si se observan los valores de F y FC, se percibe que la diferencia es mucho mayor que en el caso anterior. Esto implica una mayor certeza y un proceso ms acentuado de degradacin.

Conclusiones

Se alcanz una disminucin de la concentracin de contaminantes del 62,77%, lo que corrobora los resultados obtenidos a bajas temperaturas en la regin antrtica. En funcin de los resultados alcanzados en el ensayo realizado, se demuestra la eficiencia de la tcnica de biorremediacin asistida en la zona sur de la provincia de Santa Cruz, Argentina.

BIBLIOGRAFIA

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MICROBIOLOGIA AMBIENTALPgina 18