Direccin Universitaria de Educacin a Distancia

Direccin Universitaria de Educacin a Distancia EAP _ Ingenira Ambiental

2403-24303 BALANCE DE MATERIA Y ENERGA

2015-IDocente:Elescano Mesias,Gladys AdelaNota:

Ciclo:_V___Mdulo II

Datos del alumno:FORMA DE PUBLICACIN:

Apellidos y nombres:Publicar su archivo(s) en la opcin TRABAJO ACADMICO que figura en el men contextual de su curso

Cdigo de matrcula:Panel de control

Uded de matrcula:

Fecha de publicacin en campus virtual DUED LEARN:

HASTA EL DOM. 12 DE JULIO 2015A las 23.59 PM

Recomendaciones:

1. Recuerde verificar la correcta publicacin de su Trabajo Acadmico en el Campus Virtual antes de confirmar al sistema el envo definitivo al Docente.

Revisar la previsualizacin de su trabajo para asegurar archivo correcto.

2. Las fechas de recepcin de trabajos acadmicos a travs del campus virtual estn definidas en el sistema de acuerdo al cronograma acadmico 2015-I por lo que no se aceptarn trabajos extemporneos.

3. Las actividades que se encuentran en los textos que recibe al matricularse, servirn para su autoaprendizaje mas no para la calificacin, por lo que no debern ser consideradas como trabajos acadmicos obligatorios.

Gua del Trabajo Acadmico:

4. Recuerde: NO DEBE COPIAR DEL INTERNET, el Internet es nicamente una fuente de consulta. Los trabajos copias de internet sern verificados con el SISTEMA ANTIPLAGIO UAP y sern calificados con 00 (cero).

5. Estimado alumno:El presente trabajo acadmico tiene por finalidad medir los logros alcanzados en el desarrollo del curso.Para el examen parcial Ud. debe haber logrado desarrollar hasta _4____y para el examen final debe haber desarrollado el trabajo completo.

Criterios de evaluacin del trabajo acadmico:

Este trabajo acadmico ser calificado considerando criterios de evaluacin segn naturaleza del curso:

1Presentacin adecuada del trabajoConsidera la evaluacin de la redaccin, ortografa, y presentacin del trabajo en este formato.

2Investigacin bibliogrfica:Considera la consulta de libros virtuales, a travs de la Biblioteca virtual DUED UAP, entre otras fuentes.

3Situacin problemtica o caso prctico:Considera el anlisis de casos o la solucin de situaciones problematizadoras por parte del alumno.

4Otros contenidos considerando aplicacin prctica, emisin de juicios valorativos, anlisis, contenido actitudinal y tico.

TRABAJO ACADMICO

Estimado(a) alumno(a):Reciba usted, la ms sincera y cordial bienvenida a la Escuela de Ing.Industrial de Nuestra Universidad Alas Peruanas y del docente Elescano Mesias,Gladys Adela tutor a cargo del curso.En el trabajo acadmico deber desarrollar las preguntas propuestas por el tutor, a fin de lograr un aprendizaje significativo.Se pide respetar las indicaciones sealadas por el tutor en cada una de las preguntas, a fin de lograr los objetivos propuestos en la asignatura.

PREGUNTAS:Desarrolla un proceso sostenible de Biorremediacin de derrames de petrleo en el mar o biorremediacin de un cuerpo de agua dulce contaminado con Diesel, utilizando bacterias, hongos y/o levaduras naturales cuyas cepas han sido aislados con muy buenos resultados como por ejemplo gneros del Complejo Burkholderia cepacia utilizados actualmente en Proyectos de Biofilm. Puede estudiar y analizar un caso real, desarrollar el flujo de proceso, balance de masa y energa, elegir el tipo de sistema, discutir ventajas y desventajas del mtodo.Para la preparacin del Trabajo Acadmico deber tener en cuenta los siguientes tems:

I.Introduccin 2 puntos

II.Fundamento terico del tipo de tratamiento de

Descontaminacin por Biorremediacin 3 puntos

III Diseo y Aplicacin de los sistemas de Biotratamiento3 puntos

IV.Balance de Materia y Energa.3 puntos

V. Anlisis e Interpretacin de resultados.3 puntos

VI. Conclusiones y Recomendaciones3 puntos

VII. Anexos (Cuadros, Tablas, Diagramas, Fotos, mapasConceptuales, otros).3 puntos

Bibliografa Sugerida:

1. Iniciativa de Limpieza de Derrame de Petrleo h t t p : / / www. r e s t o re t h eg u l f. g o v/s i t es / def a u lt / f il e s/ d oc u me n ts / ...

2. Remediacin de Suelos Afectados por Hidrocarburos.Hildebrando Calle h t t p : / /e s .sc ri b d .c om / d oc/ 20 3 000 2 6 / Rem e di a ci o n - de -S u el o s -Af e c ... h t t p : / / www. u a e m e x. m x/ Re d _ A m b i en t a le s/d o cs /con g r es os / TL A XCA L A h t t p : / / www. i n g e n i e ros dem i na s. o r g / p ub l ic a /I M/ I M-3 5 1 -E xt r a h t t p : / / www. m o n o g ra fi a s .c om / t ra b a j os 15 /de rra m es - p et ro l er o s/ de ... h t t p : / /f a cia swe b . unc om a . ed u .a r/ a ca dem i ca / ma t e ria s /m ic r o bi o l o ... h t t p : / / www. d s p a c e .e s po l. ed u . ec / b i tst r ea m /1 2 34 5 6 78 9 / 13 7 30 /1 / D ... h t t p : / /i n dep e n de n t .a c ade mi a .e d u / A lva ro Q ui r o z/ P a p ers / 10 62 0 4 7 / ... h t t p : / /a mc a t h. cc a de t.un am . m x/ a r c hi vo s/ Me m o r ias P roc e e ding s 1 1 N h t t p : / / www. i n e . g o b .m x/ de s c a rg a s /s q r e /2 0 05 _ in f _ f in a l_ p r ue ba s_ ... h t t p : / / www. c a s a d el ib r o. com .mx/

Agregue la Bibliografa utilizada:

BIORREMEDIACIN DE DERRAMES DE PETRLEO EN EL MAR

INTRODUCCION:La biorremediacin es una tecnologa basada en la utilizacin de los microorganismos y su potencial degradador para eliminar los contaminantes del medio, mediante su transformacin en productos inocuos como el CO2 y el H2O. De entre todos los tipos de contaminantes, los hidrocarburos son los que han mostrado mejores resultados en la aplicacin de la tecnologa de la biorremediacin (Rosenberg et al.1992). A continuacin se describe el proceso microbiano de degradacin de hidrocarburos, los factores que lo condicionan y su aplicacin en la biorremediacin de la zona no saturada del suelo. Dado que los productos petrolferos son mezclas complejas de hidrocarburos y derivados, la biodegradacin es selectiva ya que los microorganismos no degradan por igual las distintas familias de hidrocarburos (Alexander, 2004). Despus de una biorremediacin pueden quedar concentraciones residuales de algunos hidrocarburos. Se describen nuevas estrategias para disminuir estas concentraciones y se plantea la necesidad de revisar que la concentracin de estos hidrocarburos residuales no sea el nico criterio para establecer su descontaminacin.Es una tecnologa en la cual se aprovecha el potencial metablico de los microorganismos (bacterias, hongos y levaduras) para transformar contaminantes orgnicos en compuestos ms simples poco o nada contaminantes, y, por tanto, se puede utilizar para limpiar terrenos o aguas contaminadas (Glazer y Nikaido, 1995).Su mbito de aplicabilidad es muy amplio, pudiendo considerarse como objeto cada uno de los estados de la materia (Atlas y Unterman, 1999):Tambin se puede realizar una clasificacin en funcin de los contaminantes con los que se puede trabajar (Alexander, 1999; Eweis et al., 1999):

FUNDAMENTO TERICO DEL TIPO DE TRATAMIENTO DE DESCONTAMINACIN POR BIORREMEDIACINEl 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.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.

DEGRADACIN AERBICA

DEGRADACIN ANAERBICA

2.1 BIODEGRADACIN MICROBIANA DE HIDROCARBUROSCuando hablamos de biodegradacin microbiana de hidrocarburos nos referimos al hecho de que los microorganismos pueden crecer a expensas de la utilizacin de estos compuestos qumicos. Aunque pueda sorprendernos que un organismo sea capaz de alimentarse a expensas de compuestos tan extraos para el ser humano como el benceno, naftaleno o el pireno, las investigaciones llevadas a cabo por geoqumicos y microbilogos nos ofrecen una explicacin. Observando los sucesos que han ocurrido a lo largo de los tiempos geolgicos desde la formacin de la Tierra hasta nuestros das, vemos que los microorganismos estn en la tierra desde hace ms de tres mil millones y medio de aos, mientras que los organismos superiores desde hace menos de mil millones de aos y el hombre desde hace slo 6 millones de aos, un instante a escala de tiempos geolgicos.En la actualidad ya no se discute que el petrleo y, por lo tanto, sus componentes mayoritarios, los hidrocarburos, tienen su origen en los compuestos que forman parte de los organismos, los denominados compuestos biognicos. Una sucesin de reacciones qumicas, ocurridas a altas temperaturas y durante millones de aos, que los geoqumicos engloban con el trmino de procesos diagenticos y catagenticos, ha conducido a la conversin paulatina de estas estructuras biognicas en hidrocarburos. En lugares donde se han encontrado hidrocarburos, se ha podido demostrar la existencia en etapas geolgicas anteriores de organismos que posean en sus clulas compuestos biognicos como el pigmento eritroafina o el alcaloide veratramina. Este fenmeno supone que los microorganismos, capaces de crecer en sus orgenes solamente a expensas de compuestos biognicos, como los azcares o las protenas, han ido conviviendo a lo largo de millones de aos con una serie de compuestos orgnicos que finalmente han dado lugar a los componentes de los crudos de petrleo actuales. A lo largo de millones de aos, han sido seleccionados enzimas que han aparecido por mutacin o intercambio gentico en determinados microorganismos capaces de metabolizar los hidrocarburos. Ahora s podemos entender que los microorganismos hayan desarrollado las capacidades necesarias para metabolizar los hidrocarburos y por el contrario presenten mayores dificultades en degradar pesticidas o explosivos, productos sintetizados por el hombre, y que a escala de los tiempos geolgicos slo hara un instante que estn en la tierra. Para algunos de estos compuestos, denominados xenobiticos, los microorganismos, pese a su rpida adaptacin a nuevas situaciones, podran no haber sintetizado todava los enzimas necesarios.

2.2 FACTORES QUE CONDICIONAN LA BIODEGRADACIN DE HIDROCARBUROSExisten tres grupos de factores que condicionan la biodegradacin microbiana de hidrocarburos, los relacionados con las caractersticas del producto petrolfero, los relacionados con el medio y los relacionados con los microorganismos presentes en el emplazamiento (Alexander, 2004). Si bien los microorganismos pueden degradar una parte importante de un crudo de petrleo, tienen preferencias por algunos hidrocarburos. Recordemos que los crudos de petrleo estn formados por cuatro familias de compuestos o fracciones: los hidrocarburos alifticos, los hidrocarburos aromticos, las resinas y los asfaltenos. Los microorganismos degradan con facilidad los hidrocarburos lineales de la fraccin aliftica, especialmente los que contienen menos de 28 carbonos, aunque se han llegado a describir biodegradaciones de hidrocarburos de hasta 44 carbonos. Los isoprenoides, y los hidrocarburos cclicos o naftnicos son degradados ms lentamente que los lineales. Respecto a los hidrocarburos aromticos, a medida que aumenta el nmero de anillos y los substituyentes alquilo, por tanto, su peso molecular, aumenta su resistencia a la biodegradacin (Prince,2005). Otro aspecto importante relacionado con las caractersticas de los productos petrolferos son su hidrofobicidad y su facilidad para adsorberse en partculas del suelo como las arcillas o absorberse o en la materia orgnica. Estos fenmenos, as como la difusin en microporos dan lugar a una disminucin de su biodisponibilidad hacia los microorganismos que deben degradarlos.El medio donde se encuentra el contaminante debe proporcionar las mejores condiciones a los microorganismos para que su actividad metablica sea la adecuada para degradar los hidrocarburos. En el caso de los hidrocarburos, aunque existen microorganismos que pueden degradarlos anaerbicamente, sabemos que el metabolismo ms eficaz es el aerbico por lo que la presencia de oxgeno ser un requisito imprescindible. En el caso de la zona no saturada del suelo, una variable muy importante es la humedad que deber encontrar un valor ptimo entre aquel que requieren los microorganismos para su metabolismo y el que permita una buena aireacin.La transformacin ideal de los hidrocarburos por parte de los microorganismos es la mineralizacin, que supone que el microorganismo utiliza el contaminante como substrato de crecimiento. Pensemos que los hidrocarburos slo contienen carbono (C) e hidrgeno (H), mientras que una clula microbiana contiene C, nitrgeno (N), fsforo (P), adems de otros micronutrientes, en unas proporciones determinadas. Para que el microorganismo pueda crecer a expensas de los hidrocarburos deber disponer en el medio de las proporciones necesarias de N y de P adems del C y H. Es por ello que en medios pobres en N y P se necesitar suplementar con nutrientes o fertilizantes.Por lo que respecta a los factores relacionados con los microorganismos, se define el perodo de aclimatacin como aquel tiempo que requieren las poblaciones microbianas presentes en un emplazamiento para empezar a degradar los contaminantes. En este sentido, se conocen distintos factores que pueden disminuir o aumentar este tiempo pero en trminos generales estn relacionados con el historial de contaminacin del emplazamiento. Si la contaminacin es remota los microorganismos estn muy adaptados a la presencia de los contaminantes y pueden dar una respuesta rpida a una bioestimulacin sin prcticamente un perodo de aclimatacin. En el caso de contaminaciones accidentales, este perodo podra alargarse. Sin embargo, cabe sealar que en el caso de la contaminacin por hidrocarburos, al tratarse de unos contaminantes prcticamente omnipresentes, pensemos en su presencia en la atmsfera, se ha podido constatar que se encuentran microorganismos degradadores de hidrocarburos en prcticamente cualquier emplazamiento.

2.3 FASES EN LA APLICACIN DE LA TECNOLOGA DE LA BIORREMEDIACINCuando se nos plantea un caso de suelo contaminado se deben llevar a cabo una serie de etapas. Cada una de ellas deber llevarse a cabo por distintos profesionales interrelacionados: gelogos, qumicos, microbilogos e ingenieros. A ttulo de resumen deben cumplirse las siguientes etapas. En primer lugar se debe realizar una investigacin exhaustiva del emplazamiento en relacin con los contaminantes y en relacin con el tipo de suelo. En segundo lugar, se deben realizar unos ensayos de tratabilidad a nivel de laboratorio, seguidos si es factible de un ensayo piloto para finalmente implantar la tecnologa escogida que ir acompaada de un buen control de seguimiento.Que son los ensayos de tratabilidad o factibilidad? Para llevar a cabo un tratamiento de biorremediacin eficaz, se deben cumplir unos requisitos y se deben identificar con anterioridad los factores especficos que condicionan el proceso. Mediante la realizacin de experimentos a nivel de laboratorio, denominados ensayos de tratabilidad, podremos conocer, para cada emplazamiento, las caractersticas microbiolgicas, edafolgicas y fisicoqumicas, as como la influencia de distintos parmetros (O2, nutrientes, etc.) antes de implementar cualquier tecnologa de biorremediacin. Nuestro grupo ha diseado un protocolo (Sabat et al., 2004) que hemos aplicado con xito a distintos emplazamientos.En algunos casos puede existir reticencia en llevar a cabo estos anlisis, tanto por parte de los propietarios como de las empresas adjudicatarias. En la mayora de los casos el propietario exige una accin inmediata por cuestiones de tiempo y la adjudicataria de la descontaminacin puede pensar errneamente, que ya ha adquirido suficiente experiencia como para obviar la fase de laboratorio y llevar a cabo una accin determinada teniendo en cuenta escenarios parecidos. Sin embargo, los ensayos de tratabilidad representan una parte muy pequea de los costes totales de recuperacin de cualquier emplazamiento y la informacin que pueden proporcionar es fundamental.

Puede abaratar el coste final y lo que es ms importante, aumentar las posibilidades de xito. Por ello, es necesario no escatimar ni tiempo ni recursos en esta fase del proyecto.Nuestros ensayos de tratabilidad estn estructurados en dos fases y pretenden responder en el mnimo tiempo posible dos cuestiones fundamentales. La primera: es factible llevar a cabo una biorremediacin en este emplazamiento? Si la respuesta es afirmativa, los ensayos posteriores pretenden encontrar las condiciones ptimas para que la biorremediacin alcance los mejores resultados posibles. En resumen, el objetivo de los ensayos de tratabilidad es evaluar el nivel y la actividad de las poblaciones microbianas presentes, evaluar la biodegradabilidad de los contaminantes presentes por parte de las poblaciones microbianas indgenas y, finalmente, encontrar aquellas condiciones medioambientales que permitan optimizar la actividad metablica de las poblaciones microbianas responsables de la eliminacin de los contaminantes.

2.4 ESTRATEGIAS Y EJEMPLOS DE BIORREMEDIACIN EN LA ZONA NO SATURADALos tipos de intervencin en la aplicacin de la tecnologa de la biorremediacin pueden ser in situ, cuando el tratamiento del suelo se realiza sin excavar, y ex situ cuando se lleva a cabo la excavacin del suelo.Cuando este suelo excavado se trata en el mismo emplazamiento le llamaramos on site y si se lleva a una planta de tratamiento off site.Las tecnologas existentes se agrupan en dos modalidades: la biorremediacin intrnseca o atenuacin natural monitorizada y la biorremediacin dirigida. La primera modalidad, est basada en los procesos fsicos, qumicos y biolgicos que conducen a la disminucin de la concentracin de los contaminantes presentes de forma natural sin ninguna intervencin exterior. En este caso se llevar a cabo un seguimiento del proceso que permita constatar que se est produciendo una disminucin de la contaminacin. La biorremediacin dirigida consiste en provocar una bioestimulacin de las poblaciones microbianas indgenas. Pero a qu nos referimos cuando hablamos de bioestimulacin? Aqu debemos recordar lo enunciado anteriormente en relacin a los factores que condicionan la biodegradacin microbiana de los hidrocarburos. Suministro de oxgeno, mantenimiento de la humedad ptima, garantizar la presencia de las cantidades necesarias de N y P y que los contaminantes estn mayoritariamente biodisponibles, sern las principales acciones que podemos llevar a cabo en funcin de los resultados obtenidos en los ensayos de tratabilidad. Sin embargo, en algunos emplazamientos con contaminacin reciente las poblaciones presentes en el emplazamiento o no estn capacitadas para metabolizar el contaminante o estn en una proporcin tan baja que no responden a los bioestimulantes. En estos casos, se hace necesario la inoculacin o siembra de microorganismos que haremos crecer en el laboratorio. Cuando se utiliza esta estrategia, hablamos de biorrefuerzo. Estos inculos, pueden estar formados por cepas puras o cultivos mixtos de microorganismos (consorcios) que pueden ser de diseo o naturales. Sin embargo, tal como hemos mencionado anteriormente, en el caso de la contaminacin por hidrocarburos, dada la presencia mayoritaria de microorganismos degradadores de hidrocarburos, la inoculacin de microorganismos de laboratorio no suele mejorar la biodegradacin alcanzada por los microorganismos del propioemplazamiento (Sabat et al., 2004; Vias et al., 2005).Existen distintas tecnologas de biorremediacin para la zona no saturada de un suelo. Cuando no se lleva a cabo la excavacin del suelo se aplica la estrategia denominada de bioventeo (bioventing) basado en el suministro de aire u oxgeno acompaado o no del suministro de nutrientes u otros agentes bioestimulantes mediante pozos y rasas. Cuando se lleva a cabo la excavacin del suelo, la tecnologa es la biopila, la cual puede ser esttica o dinmica segn sea la tecnologa empleada para suministrar el oxgeno.En cuanto a estrategias microbiolgicas se puede optar por un proceso de degradacin aerbico mesfilo o por el compostaje. Para pequeas cantidades de suelo se puede optar por el suelo resuspendido en medio lquido en biorreactores. A continuacin se describen dos ejemplos de biorremediacin de dos suelos contaminados por aceites minerales y creosota llevados a cabo por nuestro grupo de investigacin en la provincia de Barcelona en colaboracin con la empresa TQMA S.L. y la Junta de Residuos de la Generalitat de Catalua. Se han escogido estos dos casos como representantes de distintas tipologas de productos petrolferos. En los aceites minerales abunda la fraccin aliftica de hidrocarburos y la creosota est formada nicamente por hidrocarburos aromticos policclicos (HAPs). En el caso del suelo contaminado por aceites minerales el suministro de oxgeno, una humedad entre el 40 y el 60% y la adicin de nutrientes y glucosa se mostr como el tratamiento ms eficaz en los ensayos de tratabilidad. Dado que se llev a cabo una biorremediacin in situ y que el tratamiento con aireacin y humedad ptima present una buena biodegradacin aunque ms lenta, se llev a cabo un ensayo piloto slo con aireacin mediante la tecnologa del bioventeo.En la Figura 1 podemos observar el emplazamiento y la situacin de los pozos de inyeccin y de control cuya seccin se observa en la Figura 2. Se suministr aire mediante la instalacin de un soplador (Fig. 3a) y se llevaron a cabo respirometras mediante sondas colocadas en los piezmetros (Fig. 3b) y determinacin de las concentraciones de O2 y CO2 (Fig. 3c).

Figura 1. Emplazamiento y situacin de los pozos de inyeccin y control.

2.5 FACTORES QUE DETERMINAN LA EFICACIA DEL PROYECTO DE INVESTIGACIN.

Se deben considerar los siguientes aspectos: 1. Cambios cualitativos en la composicin de los hidrocarburos que son indicativos de procesos biolgicos. Se realiza la cromatografa gaseosa, teniendo en cuenta los procesos de los factores ambientales (fotlisis, disolucin fsica, lavado qumico, volatilidad, etc.) que pueden contribuir a la desaparicin del petrleo. 2. Los grupos indicadores de la degradacin son los hidrocarburos aromticos seleccionados ya que s estos se degradan, los hidrocarburos alifticos sern siempre tambin intensamente degradados. 3. Disminucin del porcentaje de la masa de petrleo que son tambin indicativos de procesos biolgicos. 4. Reduccin del peso total del petrleo, determinando la prdida de peso en las distintas fracciones de hidrocarburos del petrleo 5. La medicin del nmero de microorganismos degradadores de petrleo es un indicador inicial de la factibilidad de la biorremediacin. 6. Estudio de la mineralizacin (mediciones de la produccin de CO2 total). 7. Efecto de la accin del nitrgeno

DISEO Y APLICACIN DE LOS SISTEMAS DE BIOTRATAMIENTO

INVESTIGACIN Y CARACTERIZACIN DE LA CONTAMINACIN Y DEL EMPLAZAMIENTOANLISIS Y ELECCIN DE LAS MEDIDAS BIOCORRECTIVASEVALUACIN DE LA EFECTIVIDAD DEL SISTEMA ELEGIDODISEO Y EVALUACIN DEL SISTEMAEVALUACIN DEL CONTROL Y SEGUIMIENTOANLISIS E INTERPRETACIN DE RESULTADOS

BALANCE DE MATERIA Y ENERGA.

Balance de masa

Balance de energa

Balance de transporte

ECUACIONES ADICIONALES

ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS

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:1. Evaluacin de la viabilidad de la tcnica. Se estudiarn los parmetros de evaluacin que definen el sistema elegido, as como se evaluar las condiciones de biotratabilidad, los objetivos de limpieza exigidos y los costes de tratamiento necesarios.2. Evaluacin del diseo. Se estudiarn los factores que afectan la eficacia de la tcnica y las posibles mejores o acondicionamientos a aplicar.3. Evaluacin del control y seguimiento

Figura 2. Esquema del perfil de situacin de los pozos de inyeccin (sombreados) y de las sondas de control (PM0, PM3, PM6 y PM9).

Los resultados mostraron unas reducciones del orden del 90% despus de 7 meses de tratamiento, situando los niveles post-tratamiento por debajo de las 1.000 ppm, a excepcin de 3 muestras que presentaban valores de 2.000 ppm. Estas muestras corresponden a los de mayor contaminacin inicial (12.000 ppm). Debido a la inyeccin de aire, parte de la contaminacin pudo haber sido eliminada mediante volatilizacin, principalmente en las zonas colindantes a los pozos de aireacin. Para evaluar este efecto se determinaron las concentraciones de voltiles en el subsuelo en distintos puntos y momentos del tratamiento, y se realiz una evaluacin terica de la fraccin volatilizada frente a la fraccin degradada. Los resultados estiman que la proporcin obtenida fue de 1:10 (1 fraccin volatilizada por cada 10 degradadas). As, el proceso dominante en el tratamiento fue la biodegradacin. En relacin al suelo contaminado por creosota, se parti de unas concentraciones de hidrocarburos totales del petrleo (TPH) de 8000 ppm, de los cuales el 90% eran HAPs. Las fuentes inorgnicas de nitrgeno estaban en una proporcin molar C:N de 1100:1, inferior a la ptima. El pH era neutro-bsico, favorable para procesos de biodegradacin, con una elevada poblacin microbiana degradadora de HAPs (8 x 105 NMP g-1 suelo) que representaba un 12% de la poblacin hetertrofa total. Una vez comprobado que el suelo contaminado con creosota presentaba una notable poblacin microbiana degradadora de HAPs, metablicamente muy activa y bioestimulable, y que la matriz contaminante era biodegradable en las condiciones fisicoqumicas del suelo, se procedi a la segunda fase del estudio de tratabilidad. En esta fase se evalu, en microcosmos, el efecto de diferentes factores fisicoqumicos y biolgicos en la biodegradacin de la creosota, la dinmica y la estructura de las poblaciones microbianas implicadas y la ecotoxicidad del suelo durante el proceso de biorremediacin. Los HAPs de dos y tres anillos fueron, ampliamente, degradados durante los primeros 45 das, con la misma tasa de degradacin en todos los tratamientos. La biodegradacin de benzo(a)antraceno y criseno (4 anillos) fue significativamente mayor en el tratamiento sin nutrientes y, finalmente, no se observ una biodegradacin significativa de HAPs de 5 o ms anillos en ninguno de los tratamientos (Fig. 4).

Figura 4. Cinticas de degradacin de los HAPs individuales y de los TPH, as como de los 16 HAPs de la EPA en conjunto.

Para analizar el efecto de los diferentes tratamientos de biorremediacin en las poblaciones microbianas hetertrofas y degradadoras de HAPs, se llev a cabo una enumeracin de las poblaciones total hetertrofa y degradadora de HAPs. En los tratamientos de bioestimulacin con adicin de nutrientes ambas poblaciones aumentaron entre 2 y 3 rdenes de magnitud en los primeros 21 das. Sin embargo, en la bioestimulacin sin adicin de nutrientes las poblaciones microbianas incrementaron de forma ms gradual, con un aumento de 1 a 2 rdenes de magnitud. Pero lo que nos pareci ms sorprendente es que en este tratamiento la proporcin degradadora de HAPs, con respecto a la hetertrofa total, alcanz valores superiores al 50% durante el periodo comprendido entre los 90 y los 200 das, con un mximo del 100% en el da 135. Sin embargo, en el tratamiento con nutrientes no cambi la proporcin de degradadores respecto a la que presentaba el suelo inicial y el no tratado, durante todo el periodo de incubacin (12-24%).Estos resultados reforzaban los resultados que habamos obtenido en los descensos de los HAPs diana y ponan de manifiesto que la no adicin de nutrientes permita el crecimiento de una poblacin ms lenta pero ms especializada en la degradacin de HAPs de mayor tamao molecular. Por el contrario, la adicin de nutrientes inicial provocaba un aumento de una flora microbiana de rpido crecimiento pero no tan especializada. Este resultado lo consideramos muy interesante y aporta una informacin muy novedosa al campo de la biorremediacin de hidrocarburos de alto peso molecular. La adicin inicial de nutrientes y a las proporciones que frecuentemente se recomiendan (C:N:P 100:10:4) es excesiva y debera hacerse en etapas ms tardas del proceso y de manera fraccionada. A la luz de estos resultados se decidi llevar a cabo una experiencia piloto mediante la tecnologa de una biopila dinmica. El suelo escogido fue de la segunda zona de almacenaje, cerca de donde los sondeos haban sealado una mayor contaminacin. Se procedi a la extraccin del suelo con una pala excavadora (Fig. 5a) que posteriormente era depositado en un camin remolque y trasladado a la zona escogida para la construccin de la biopila cercana a la zona de creosotado. A medida que se iba construyendo la biopila, se fueron colocando una serie de tubos de PVC flexibles para poder determinar la concentracin de oxgeno en zonas profundas y as poder determinar la frecuencia de volteo (Fig. 5b). Se determinaron las concentraciones de O2 y CO2 de manera superficial (20-25 cm de la superficie) y tambin en el interior del sistema. Tambin se procedi al riego para llegar a una humedad ptima del 60% y posteriormente se cubri con una tela (Fig. 5c).

Figura 5. Construccin y control de una biopila dinmica con un suelo contaminado con creosota. (a) excavacin del suelo contaminado, (b) biopila con cubierta, (c) determinacin de Os y CO2.

Durante todo el proceso se llevaron a cabo determinaciones de oxgeno, anhdrido carbnico (parmetro de indicacin de actividad microbiana) y de humedad para que siguieran siendo ptimos, tanto a nivel de superficie como del interior de la biopila. Se observ que a partir de los 15-20 cm de la superficie, el suelo preservaba una buena humedad. Para mantener estos niveles ptimos se procedi al volteo y riego de la biopila, en intervalos de tiempo no superiores a las tres semanas. En una misma fecha se realizaban dos volteos y dos riegos para conseguir una ptima homogenizacin del sistema. El control para mantener los niveles de oxgeno y de humedad en valores prximos a los ptimos permiti que el proceso de biodegradacin llegara a valores elevados. Al final del tratamiento, el porcentaje de degradacin de los TPH lleg al 85% y por lo que a los 16 HAPs de la EPA se refiere se consigui un 89% de degradacin respecto al da 0. Observando las cinticas de eliminacin de cada uno de los HAPs diana se pudieron prever distintos comportamientos. Los HAPs de tres anillos (fenantreno y antraceno) se degradaron totalmente. Los HAPs de 4 anillos (fluoranteno, pireno, criseno y benzo(a)antraceno) se continuaran degradando hasta que dejaran de estar disponibles. Por ltimo, los HAPs de 5 anillos prcticamente no se degradaron y nicamente el benzo(a)pireno pasados 105 das present una ligera disminucin.En relacin con los HAPs de 5 anillos cuyas concentraciones al final del proceso suelen presentar valores que superan los niveles genricos de referencia (NGR) establecidos, se deberan tener en cuenta que estos HAPs de elevado peso molecular tienen una biodisponibilidad muy baja debido a procesos de adsorcin a partculas del suelo y de absorcin con la materia orgnica y esta baja biodisponibilidad afecta tambin su toxicidad.Esta ltima consideracin pudo ser confirmada con los ensayos de toxicidad aguda realizados. Los resultados obtenidos con el test de Microtox (Fig. 6) nos indicaron que mientras inicialmente el suelo presentaba una toxicidad elevada, durante el proceso de bioremediacin fue disminuyendo hasta poder ser considerado no txico.

Figura 6. Evolucin de la EC50 a lo largo del proceso de bioremediacin en la biopila dinmica (Microtox de lixiviados del suelo).

A la vista de estos resultados se puede evidenciar que los valores absolutos de las concentraciones de los HAPs, no pueden ser el nico criterio para establecer el nivel de contaminacin puesto que factores como la biodisponibilidad y la toxicidad pueden ser importantes como parmetros complementarios a los NGR

CONCLUSIONES

Se desarroll un modelo que predice el comportamiento en el tiempo de las dinmicas principales, oxgeno y biomasa, establece un perfil en el tiempo y en el espacio para derrames de petrleo y permite la interconexin entre variables de estado (concentraciones), variables de entrada (perturbaciones), parmetros bioqumicos (mximas tasas de crecimiento de biomasa, mximas tasa de consumo de sustrato, tasas de muerte celular y coeficientes de saturacin), constantes y cinticas a travs de balances de masa, energa y cantidad de movimiento para un proceso de biorremediacin in situ con atenuacin natural estimulada.

El modelo es flexible a cambios en las variables de entrada y puede aplicarse a todo tipo de agua dulce caracterizado desde un ensayo en laboratorio hasta pruebas en campo.

Se considera la temperatura como variable importante en la ejecucin de los procesos fsico-qumicos y biolgicos. El perfil de temperatura permite relacionar los parmetros y variables que propician los cambios energticos y que pueden ocasionar decrecimiento o crecimiento biolgico, lo cual incide en una ptima o no atenuacin natural estimulada.

RECOMENDACIONES

En general, la contaminacin de aguas por productos, compuestos o desechos orgnicos de la industria petrolera pueden ser tratados y recuperados ecolgicamente con la biorremediacin, basada en la estimulacin de los microorganismos para adecuacin de los factores abiticos.

Tanto los tratamientos ex-situ como in-situ son una buena alternativa para conseguir degradar el contaminante, siendo los tratamiento ex-situ los que mejores resultados presentan, ya que las variables pueden ser mejor controladas, es un tratamiento costoso a causa del transporte del terreno contaminado a la zona de tratamiento

En cualquier tratamiento de biorremediacin la velocidad de descomposicin por los organismos va a depender de su concentracin, de determinadas caractersticas del suelo (disponibilidades de oxgeno y de nutrientes, pH, humedad y temperatura) y de la estabilidad del contaminante. Para definir el tratamiento ms apropiado es necesario un estudio previo de las caractersticas del agua y el nivel de contaminacin que presenta, con el fin recuperar sus caractersticas biolgicas y morfolgicas.

NECESIDADES DE INVESTIGACIN EN LA BIOREMEDIACIN DE SUELOS CONTAMINADOS POR HIDROCARBUROSAunque como se ha dicho anteriormente la biorremediacin aplicada a emplazamientos contaminados por hidrocarburos suele conducir a resultados muy satisfactorios, todava quedan algunos aspectos por abordar en la investigacin. Aspectos relacionados con la falta de biodisponibilidad y la recalcitrancia de algunos HAPs de elevado peso molecular sugieren nuevas estrategias. En relacin a la falta de biodisponibilidad, mientras se conoce muy bien el comportamiento de los tensoactivos en medio lquido, donde se han obtenido muy buenos resultados (Abalos et al., 2004), su comportamiento en medio slido est sujeto a interacciones mucho ms complejas y los resultados obtenidos hasta la actualidad muestran resultados contradictorios (Volkering et al. 1998).En relacin a la biodegradacin de HAPs de elevado peso molecular, existe un grupo de microorganismos que ofrece muchas expectativas. Se trata de los hongos ligninolticos cuyos exoenzimas peroxidasas y lacasas pueden oxidar estos substratos. Sin embargo, mientras que se pueden llevar a cabo la eliminacin de estos substratos en medio lquido, la colonizacin de estos hongos en suelos contaminados ofrece ciertas dificultades. Un mejor conocimiento de los parmetros que condicionan esta colonizacin debera permitir su aplicacin exitosa en la biorremediacin de suelos con elevadas concentraciones de estos contaminantes.Finalmente, otro aspecto necesario de discusin e investigacin se refiere a los parmetros que se usan para establecer cundo un suelo est descontaminado. En primer lugar se debera homogeneizar y controlar las metodologas de anlisis de los TPH ya que pueden existir resultados muy dispares entre laboratorios. En segundo lugar, los valores absolutos de la concentracin de los hidrocarburos en un suelo no debera ser el nico parmetro para establecer que un suelo est descontaminado.El fenmeno de la falta de biodisponibilidad de los hidrocarburos ms pesados y recalcitrantes y el seguimiento de la toxicidad deberan ser incluidos en los programas de seguimiento.

BIBLIOGRAFA Abalos, A. (2001). Produccin de ramnolpidos por Pseudomonas aeruginosa AT10 aplicando la Metodologa de Superficie de Respuesta. Caracterizacin y aplicacin del producto. Tesis de Doctorado. gFacultad de Farmacia. Departamento de Microbiologa y Parasitologa Sanitarias. Universidad de Barcelona Microbial Consortium in Presence of a Rhamnolipid Produced by Pseudomonas aeruginosa AT10. Biodegradation 15:249-260. Alexander, M., 2004. Biodegradation and bioremediation. Academic Press.Prince, R. C., 2005. Petroleum Microbiology. p. 317-336. Olivier, B. And Margot, M. Eds. American Society of Microbiology Press, Washington DC. Rosenberg, E., R. Legmann, A. Kushmaro, R. Taube, E. Adler, y E. Z. Ron, 1992. Petroleum bioremediation a multiphase problem. Biodegradation 3: 337-350. Sabat, J., M. Vias, y A. M. Solanas, 2004. Laboratory-scale bioremediation experiments on hydrocarbon-contaminated soils. International Biodeterioration and Biodegradation 54, 19-25. Vias, M., J. Sabat, M. J. Espuny, y A. M. Solanas, 2005. Bacterial community dynamics and PAHs degradation during bioremediation of a heavily creosote-contaminated soil. Applied and Environmental Microbiology. 71: 7008-7018. Volkering, F., A. M. Breure, y W. H. Rulkens, 1998. Microbiological aspects of surfactant use for biological soil remediation. Biodegradation. 8:401-417.

Paginas Web: http://ama.redciencia.cu/articulos/19.02.pdf http://oceandocs.net/bitstream/1834/3650/1/Biorrremediaci%C3%B3n%20de%20suelos%20contaminados%5B1%5D.............pdf http://redalyc.uaemex.mx/pdf/370/37023304.pdf http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/225/1/236T0009.pdf

ANEXOS (CUADROS, TABLAS, DIAGRAMAS, FOTOS, MAPAS CONCEPTUALES, OTROS).

GLOSARIO

Conservacin: La gestin de los recursos ambientales, aire, agua, suelo y organismos vivos, para obtener su permanencia y conseguir el nivel ms alto en la calidad de vida; la gestin en este contexto incluye estudios, investigacin, legislacin, administracin, preservacin, utilizacin, y supone educacin y formacin Contaminacin: La introduccin al ambiente de un compuesto en cantidad tal que incrementa su concentracin natural, y que excede la capacidad de la naturaleza para degradarlo y reincorporarlo a los ciclos de transformacin de materia y energa, provocando con ello una intervencin negativa en el bienestar y la salud de los organismos vivos. Contaminante: Toda materia o energa que al incorporarse al ambiente resulte nociva para los organismos vivos que lo habitan, y para los bienes materiales del individuo Residuos peligrosos: Todos aquellos residuos en cualquier estado fsico que por sus caractersticas corrosivas, txicas, venenosas, reactivas, explosivas, inflamables, biolgico-infecciosas, irritantes o mutagnicas, representan un peligro para el equilibrio ecolgico o el ambiente Ambiente: El conjunto de elementos naturales o inducidos por el ser humano, que hacen posible la existencia y desarrollo de los seres vivos que interactan en un espacio y tiempo determinados

1TA20151DUED