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Ensayos de Biodegradabilidad

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by

Dani Aguilera

on 28 March 2014

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Transcript of Ensayos de Biodegradabilidad

Por:
Nicol Gianti A.
Daniela Aguilera A.
Profesor: Bernardo Prado.

Biodegradabilidad y efectos ecológicos secundarios
Otras pruebas son las estudiadas en el laboratorio, pero no reproducen las condiciones sobre el terreno como la fotodegradación, evaporación y lixiviación, por lo tanto estas se deben verificar mediante estudios de campo.
Conclusiones
Biodegradabilidad y Biorremediación de contaminantes xenobióticos
Biodegradabilidad Inmediata
Pruebas de Biodegradabilida
d
Biodegradabilidad Lenta
Controles Positivos
Controles Negativos
Acumulación de una sustancia dentro de los niveles tróficos de la cadena alimenticia.
Biomagnificación
Si los ensayos indican alta resistencia a la biodegradación esta es susceptible a la biomagnificación.
Se desarrolla un estudio en un modelo de ecosistema
Microcosmos: Modelo de tratamiento para conocer el comportamiento contaminante
Metcalf desarrolla un modelo de ecosistema flexible para comprobar el potencial biomagnificador
Para que los organismos reguladores de contaminación no perturben el ecosistema deben pasar por pruebas de biodegradabilidad en dos niveles
1.-Tenemos las pruebas de marcado radiactivo
2.-Tambien examenes mas detallados
3.-Las pruebas verificadas por estudios de campo
Para el inoculo de lodo residual se hacen dos controles:
Comprobación de efectos sobre microorganismos
Consiste en el uso del metabolismo de los microorganismos para eliminar contaminantes.
Esta depende de:
La naturaleza del contaminante
Cantidad
Condiciones locales y estacionales
Composición de la comunidad microbiana autóctona.
Biorremediación
La modificación ambiental con la aplicación de nutrientes y aireación
Siembra de degradadores de xenobióticos apropiados
Bajo costo
Los productos de la biorremediación serán agua y CO2.
Estrategias generales de la biorremediación
Esta eficacia se refiere a que los microorganismos autóctonos deben tener controles abióticos para separar la biorremediación real de los efectos producidos en la naturaleza.
Las variables que se miden en estas pruebas son:
Recuento de poblaciones microbianas
La medida de respiración microbiana
Determinación de la velocidad de degradación
Comprobación de la eficacia de la biorremediación
Además de ser probadamente eficaces, los tratamientos de biorremediación no deben tener efectos adversos.
Para ello se estudia la toxicidad de abonos y otros aditivos químicos sobre los microorganismos autóctonos.
Para comprobar que estos abonos y aditivos químicos no producen efectos importantes se utilizan pruebas toxicológicas de toxicidad crónica y los efectos subletales.
Prueba de la reducción de la emisión de la luz por Photobacterium Phosphoreum que verifica la eficiencia del tratamiento.
Test de ames que detecta los residuos mutagénicos.
Comprobación de efectos colaterales
Algunas limitaciones ambientales comunes para la biorremediación son:
La excesiva concentración de residuos
Falta de oxigeno
pH desfavorable
falta de nutrientes
la falta de humedad
temperatura desfavorable.

Condiciones de crecimiento razonables:
temperatura de crecimiento
potencial hídrico
el pH
equilibrio de nutrientes
suministro de oxigeno.
Condiciones de la biorremediación
Berwanger y Barker investigaron la biorremediación in situ de la contaminación por hidrocarburos aromáticos de agua subterránea anóxica y saturada de metano.
Corrientes eléctricas: otro método para empujar nutrientes hasta los contaminantes.
Phanerochaete chysosporium es un hongo con gran capacidad de biodegradación de muchos contaminantes complejos:
producen lacasas y peroxidasas que son enzimas que contribuyen a la degradación de la lignina.
Degrada plaguicidas como DDT, explosivos TNT, compuestos aromáticos plurinucleares y plásticos.
Tiene alto nivel de transcripción de tres genes peroxidasas magnéticas durante su crecimiento.
Siembra microbiana y bioingeniería para la biorremediación de contaminantes
Otro problema para la biorremediación es la ausencia de vías catabólicas para compuestos xenobióticos concretos.
Métodos para acelerar el proceso evolutivo:
El intercambio genético
La recombinación
La amplificación de la información genética
Mutaciones espontáneas e inducidas
Todas estas bajo presión selectiva.
Se pueden obtener Pseudomonas
Mejora del nivel de plásmidos
Exoenzimas mas eficaces
Otros tratamientos que complementan las técnicas de eliminación
INTRODUCCION
La legislación y la tecnología orientadas a la limpieza del ambiente y la prevención de su deterioro han sido dos de los mayores avances a finales del siglo XX y han propiciado el nacimiento de la tecnología de la biorremediación. Esta consiste en el empleo de organismos vivos para la eliminación de contaminantes ambientales y se está convirtiendo en una técnica ampliamente usada para la limpieza del ambiente.
Medidas de producción de CO2
Consumo de O2
Descenso de carbono orgánico disuelto
Como complemento para las pruebas de biodegradabilidad se utilizan:
Otra desventaja:
Evolución dirigida: Esta determina los genes codificadores de la biodegradación de compuestos xenobióticos que están localizados en los compuestos cromosómicos transponibles (transposones) o en plásmidos.
De estos métodos podemos obtener:
Los problemas de contaminación por xenobióticos han exigido un elaborado programa de comprobación de la seguridad ambiental de los nuevos compuestos a introducir por las industrias.
Frente a esto la importancia económica y ambiental de la biorremediación es indiscutible ya que es capaz de atacar graves causas de contaminación ambiental como lo son, por ejemplo, los derrames de petróleo.
Es por esto que esta práctica está tomando gran importancia a nivel mundial y ya es habitual en países desarrollados.
Biorremediación de suelos y acuíferos
La biorremediación se está usando ya en enclaves contaminados con hidrocarburos emanados de depósitos subterráneos.
El material contaminado se depura algunas veces in situ y otras en biorreactores.
Los tratamientos van desde cultivos microbianos hasta el aporte de nutrientes y oxígeno.
Tratamiento de tierras
De las alternativas para la eliminación de residuos es la más económica
Se puede controlar el lugar, el tiempo y la tasa de biodegradación.
Es mas lento que en un biorreactor pero más económico.
El enclave elegido tiene que cumplir ciertos requisitos y necesita cierta preparación.
Vertidos accidentales de petróleo en el suelo
La localización e intensidad de estos eventos no es controlable, pero es importante saber si la biorremediación puede ser eficaz.
Determinar las características del enclave para establecer los niveles de contaminación y las dirección de los movimientos en el subsuelo de cualquier pluma de contaminación.
Ante características favorables la biorremediación in situ es acertada económica y ambientalmente.
Biorremediación de Acuíferos
Depende de las condiciones geológicas e hidrológicas locales.
Se intenta que la pluma contaminante no entre en contacto con los pozos y otras zonas sensibles.
Se utilizan barreras físicas de cemento, bentonita o dinámicamente bombeando la porción contaminada del acuífero.
En teoría un bombeo prolongado podría extraer todo el material contaminante, pero las características de los hidrocarburos hace que esto sea lento y costoso.
Biodisponibilidad
El término se refiere a la asimilación del contaminante por los organismos, y en consecuencia la posibilidad de causar algún efecto, negativo o positivo.

Una experiencia corriente es que el contaminante se degrade rápidamente tras penetrar en el suelo, pero que la biodegradación se detenga antes de completarse, aún siendo las condiciones favorables.

En el caso de vertidos no recientes buena aparte del contaminante puede estar en forma no biodisponible.

Factores como la naturaleza del contaminante, la del suelo y el tiempo transcurrido desde el vertido son factores que afectan la biodisponibilidad.
Biorremediación de la contaminación petrolífera marina
Las mareas negras son sucesos a gran escala que pueden causar gran impacto en los ecosistemas costeros.

La suplementación de nutrientes en regímenes costeros estimula eficazmente la biodegradación microbiana de hidrocarburos.
Si la tasa de biodegradación de hidrocarburos por parte de MO autóctonos es lo bastante alta, la biorremediación se limita a un seguimiento de la eliminación natural.
Existen casos donde la tasa de biodegradación del petróleo está gravemente limitada por las concentraciones de niitrógeno y fosfato fijados.
El problema con el estudio en este tipo de casos es que estos se realizan tras el accidente real de un petrolero, cuando lo que prima es la respuesta a la emergencia y no el estudio científico.
Biorremediación de contaminates del aire
Las emisiones aéreas de diversos procesos industriales o de tratamientos de residuos liberan sustancias que pueden ser nocivas o peligrosas
Las emisiones aéreas se controlan por diversos medios fisicoquímicos, como:

Purificación química
Condensación
Filtración
Adsorción
Incineración
Filtros biológicos
Filtros biológicos de goteo
Biopurificadores
Comunidades microbianas múltiples crecen sobre superficies sólidas para producir biopelículas.
Cuando se hacen pasar corrientes de gas con contaminantes orgánicos, esttos se degradan.
El aire circula contracorriente hacia un fino aerosol de suspensión microbiana que lava los vapores hidrosolubles del aire.
la degradación efective se realiza en un reactor agitado hacia el cual se canaliza el aerosol recogido.
La tecnología actual de bioflitros tiene algunas limitaciones, siendo de las más importantes la acumulación de biomasa residual en el medio filtrante, lo cual puede controlarse si el filtro no se usa continuamente, y el agotamiento de la capacidad tamponadora debido a los ácidos producidos por la degradación de compuestos orgánicos clorados y sulfurados.
Pero todos estos procesos suelen ser trabajosos y costosos, por lo que en algunos casos el uso de microorganismos representa una alternativa más rentable.
Los dispositivos en los que se usan microorganismos son de tres tipos:
Se bombea agua freática a través de un biorreactor al cual se añaden etanol, amonio y fosfato
Las bacterias convierten el sulfato del agua en H2S
El H2S reacciona con los metales pesados para formar sulfuros metálicos insolubles, como el ZnSO4 y el CdSO4
Se añade un floculante al reactor para lograr la máxima retención de las partículas de sulfatos metálicos
Los controles del efluente aseguran la retención de los sulfuros metálicos pesados.

El agua efluente contiene sólo unas pocas ppb de metales pesados y unas 100 ppm de sulfato, niveles medioambientales aceptables.

El efluente que contiene sulfuros hidrosolubles pasa a través de un biorreactor de película fija donde microorganismos aeróbicos eliminan el H2S de la corriente gaseosa.

La corriente de lodo, que contiene los sulfuros metálicos, puede reenviarse al horno de refinería de zinc.
CASO:
La biorremediación puede usarse también para depurar enclaves contaminados con metales pesados o radioisótopos.
La empresa Royal Dutch Shell empleó bacterias reductoras de sulfato para inmovilizar metales en una vieja refinería de zinc en Budelco, Holanda.
Los principal es comprobar que los microorganismos esenciales de aguas y suelos no sufran perturbación seria.
Barnhart y Vestal examinaron los efectos de los metales pesados, detergentes y plaguicidas. Los efectos de los plaguicidas en la mineralización y los efectos de la fijación de N en nitrificación, oxidación del azufre y en la actividad fosfatasa.
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