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Procesos de Remediación Ambiental

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by

Roxana Adriano Atondo

on 17 November 2014

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Transcript of Procesos de Remediación Ambiental

Introducción
Los problemas de contaminación en el ámbito local, nacional e internacional son parte de nuestra vida cotidiana; es preocupante la manera en cómo se han ido degradando los ecosistemas de nuestro planeta. La actividad industrial ha ocasionado uno de los problemas más serios en materia de contaminación de suelos, debido a la inadecuada disposición final de lodos contaminados con residuos de aceites lubricantes usados o a contingencias ocasionando un deterioro en el ambiente y la salud
humana por sus efectos cancerígenos, tóxicos y venenosos, se consideran
sustancias de difícil biodegradación y se clasifican como residuos peligros
Hoy en día, a nivel mundial se cuenta con diversas técnicas biológicas con el
fin de proporcionar alternativas de descontaminación de suelos y de acuerdo
a Volke y Velasco (2002) se pueden agrupar en 3 tipos:
a) biológicos
b) fisicoquímicos
c) térmicos
Plantamiento del problema
Las empresas que presentan mayor interés en las técnicas de biorremediación son las pertenecientes a la industria petrolera y petroquímica.

“En México, los sitios contaminados, aún en las estimaciones más conservadoras, ascendían a varios miles de lugares y éstos eran equivalentes a 25 967 km2 de superficie de suelo degradado.” (Martínez, Pérez, Pinto, Gurrola, & Osorio, 2011).
Justificación
Debido a las necesidades que han surgido en el país en relación a contingencias ambientales especialmente ocurridas en el suelo,
se han formulados varias técnicas para remediar los suelos
afectados pero al momento de investigar
toma tiempo encontrar el adecuado o apto para cada caso.
Marco teórico
Biorremediación

es la capacidad de ciertos

microorganismos como bacterias, plantas, hongos, etc
.

de

biodegradar, extraer, biotransformar

ciertos compuestos

químicos
, especialmente aquellos que son

orgánicos
, presentes en el

ambiente
debido a

causas antropogénicas o naturales
,
en compuestos

menos tóxicos o inocuos
.
Estos microorganismos pueden ser autóctonos pertenecientes a ese sitio, o pueden ser ajenos al sitio o exógenos.
Procesos de Remediación Ambiental
Sin duda muchas alternativas son reportadas como exitosas, pero para seleccionar la tecnología de remediación adecuada se debe tener en consideración:
a) características del sitio
b) tipo de contaminante, concentración y características fisicoquímicas
c) propiedades fisicoquímicas y tipo de suelo a tratar
d) costo

En esta recopilación bibliográfica se decidió elegir una técnica biológica, específicamente la
bioremediación
que
es un proceso de descontaminación que emplea una serie de reacciones bioquímicas por una población o consorcios de microorganismos inoculados en la zona contaminada
, para
convertir la estructura de los hidrocarburos en componentes menos tóxicos
, la cual se han usado con éxito para tratar suelos, lodos y sedimentos contaminados con hidrocarburos del petróleo, solventes, explosivos, clorofenoles, pesticidas, conservadores de madera e hidrocarburos aromáticos policíclicos, en procesos aeróbicos y anaeróbicos.
Técnica seleccionada
En esta investigación nos enfocamos a la

técnica del compostaje

y sus distintos
métodos

debido a la

facilidad

que tienen obtenerla ya que en su mayoría está compuesta por materia orgánica la cual representa un alto porcentaje de los residuos sólidos municipales en nuestro país, de esta manera se

reducen los costo de inversión

debido a que la materia prima serian residuos los cuales no tienen costos para las industrias.
Proyecto final: Remediación de suelos contaminados con HTP
Maestro: Chavez Toledo Carlos
Alumnos:
Adriano Atondo Roxana
Aganza Molina Luis Daniel
Gúman López Lucia Margarita
Villa Aldaco Dania

El suelo
al estar contaminado por

hidrocarburos
, estos

impiden su intercambio gaseoso con la atmósfera,
iniciando una serie de procesos físico-químicos simultáneos, que dependiendo de factores como:

Del tipo de hidrocarburo
Temperatura
Humedad
Textura del suelo Cantidad vertida

pueden ser procesos más o menos lentos,

lo que ocasiona una mayor toxicidad

(Plata, 2012).

La
biorremediación por microorganismos
,

en

comparación con otras técnicas de remediación suele tener:
Costos más bajos
Menos invasiva
Daño menor significativo del suelo.
Es por eso que una de las principales razones por lo que se realizó la investigación fue
crear una herramienta que permita reducir el tiempo

de búsqueda de información y de técnicas para remediación de suelos contaminados por hidrocarburos;
facilitando en la toma de decisiones y evitando así una mayor afectación
al ambiente, a los ciclos biogeoquimicos y a la salud humana al actuar de forma rápida.
Nocardia
Pseudomonas
Acinobacter
Flavobacyterium
Micrococcus
Arthobacter
Corynebacterium
Achromobacter
Rhodococcus
Alcaligenes
Mycobacterium
Bacillus
Los géneros bacterianos más utilizados al momento de biorremediar un suelo contaminado por hidrocarburos son
:
G
E
N
E
R
O
S
B
A
C
T
E
R
I
A
N
O
S
La técnica en la que se basa esta investigación es la
bioestimulación
, mediante la cual se puede
acelerar la biorremediación
por microorganismos de un sitio
,
al adicionar nutrientes

en el sitio contaminado con el fin de
estimular el crecimiento bacteriano e incrementar la tasa de remoción del contaminante.

El composteo

suele ser el método más empleado para bioestimular a los microorganismos autóctonos. Este método se puede aplicar de diferentes maneras puede ser por medio de

biopilas o landfarming.

“La transformación microbiana de los compuestos orgánicos va ligada a dos procesos principales, el
crecimiento y el cometabolismo
.
La utilización de un sustrato para el crecimiento por parte de catabolismo microbiano siempre implica el mismo principio básico: una
degradación gradual de la molécula
para formar al final uno o más fragmentos

capaces de pasar a metabolismo central
.
Durante el proceso conocido como

mineralización
, una parte de los elementos que constituyen la
materia orgánica
son convertidos en

productos inorgánicos como CO2 o H2O
.
” (LLadó, 2012).
Tipos
de técnicas
Landfarming
Se genera una capa de entre 30 y 40 cm de suelo contaminado para promocionar la degradación aeróbica de contaminantes. Los suelos se airean periódicamente y se añade agua para controlar la humedad cuando sea necesario. En algunos casos, se puede suplementar nutrientes o incluso moderar el pH del suelo.
Compostaje
Proceso biológicamente controlado que trata contaminantes orgánicos usando microrganismos en condiciones termófilas (40-50ºC). El suelo se excava y se mezcla con compuestos para aumentar su porosidad. La degradación de estos compuestos añadidos, genera las condiciones termofílicas.
Biopila
Tecnología similar al landfarming pero la capa de suelo puede llegar a tener entre 2 y 3 metros de alto. Humedad, nutrientes, temperatura, pH y concentración de oxígeno son controladas durante el proceso. (LLadó, 2012)
Los contaminantes en que se basa la investigación son los
hidrocarburos totales de petróleo (HTP)
, son una
mezcla de muchos compuestos

diferentes provenientes

del petróleo crudo
.
Por ser muchos los compuestos resulta útil medirlo como HTP que de manera individual. Las sustancias que se suelen encontrar en los HTP son:
Hexanos
Combustibles de aviones de reacción
Aceites minerales
Benceno
Tolueno
Xileno
Naftalina
Fluoreno
Otros productos del petróleo
Componentes de la gasolina.
Metodología
La investigación se realizó a través de internet con ayuda de computadoras portátiles. Consistió en una búsqueda exhaustiva de
artículos relacionados con la biorremediación
de suelos contaminados con hidrocarburos. Al ver varias alternativas decidimos irnos por la biorremediación de suelos contaminados con
Hidrocarburos totales de petróleo por medio del composteo, el cual nos dio pie a métodos como las biopilas y el landfarming.
Se cuidó que la búsqueda de la información fuera sólo en fuentes confiables para aseverarnos de la calidad de la información. Ejemplos son
google académico, DialNet, Redalyc, Scielo, etc.

Después de tener la información, nos tuvimos que empapar de ella para obtener lo más importante de cada trabajo. Así pudimos desarrollar nuestro tema de investigación. No sólo nos enfocamos a encontrar publicaciones de experimentos sino también artículos que nos ayudaran a entender la terminología de esas investigaciones.
Conclusiones
Con base a la investigación de los artículos realizados obtuvimos los puntos fundamentales de cada trabajo para exponer cuales son los mejores
parámetros para llevar a cabo una biorremediación de un suelo contaminado con HTP
con ayuda del

composteo, mediante biopilas y Landfarming
. Los
costos estimados de estos métodos son de 42-46 y 40-43 Euros/m3 respectivamente.

Una limitante
de algunos artículos analizados fue que
no presentan de forma cuantitativa

los parámetros que influyen en este tipo de biorremediación, sólo hablan de
forma cualitativa
.
Antes de iniciar con este tipo de biorremediación se tiene que
preparar el suelo
a biorremediar. Primeramente debe de

encontrase seco
,
el secado se puede hacer esparciendo el suelo con un espesor de 30-40 cm, puede realizarse a la intemperie. Después debe
ser mezclado y triturado

para homogenizar el suelo.

En la investigación realizada de los diferentes trabajos todos presentaron una
remoción del 70-90%
,
las variabilidades de estos trabajos se presentan a continuación como parámetro:
Parámetros
Temperatura
La temperatura tiene un factor importante, pues de ella dependen el crecimiento y la actividad metabolica de los microorganismos.
Se encontró que se puede trabajar en rangos de temperatura de 3-4 °C y también de 10 a 45 °C
pH
El pH del suelo debe tener valores en el rango de 5 - 9 En este rango crecen la mayoria de las bacterias, siendo el optimo con valor de 7.
Humedad
Se recomienda una humedad del 40-85% de la capacidad del suelo. La humedad se pierde por la evaporación.
Oxigenación
El volteo de los suelos no solo introduce oxígeno al suelo sino que además redistribuye los nutrientes, contaminantes y microorganismos, favoreciendo la degradación de los contaminantes.
Nutrientes
Básicamente es
nitrogeno y fosforo

lo que se les adiciona a los microorganismo para bioestimularlos. Su dosificación se realiza en función de la concentración de contaminante de acuerdo a una relación que vincula

C: N: P
.
Se sugiere una

relación de 100:1, 10:1, 1:0,5
.

El usar
estiercol de cerdo
, buscando favorecer el aumento y disponibilidad de nutrientes puede ser contraproducente pues por ser un animal mono gástrico,
la excreta posee materia orgánica semi descompuesta lo que retarda la absorción de los nutrientes por parte de los microorganismos.
El usar este tipo de

estiercol con aserrin se muestra una mejor y mayor tasa de degradación a comparación que sin ellos.
Las concentraciones de los HTP fueron de
10,000 a 50,000 ppm.
Mientras que el tiempo de

remoción de los contaminantes fue de 40 a 120 días
.
Durante este período

pueden crecer hongos

lo cual nos

indicaría condiciones óptimas

en el desarrollo de las bacterias.
Las bacterias que presentaron una alta capacidad degradadora de los HTP son

Pseudomonas aureuginosa y Psedomonas putida.
El proceso de biorremdiación a través de la composta depende:
Del tipo de suelo
Del tipo de contaminante a remediar
Los microorganismos autóctonos del sitio.
Otra fuente alternativa de nutrientes son
los lodos residuales provenientes de PTARD
, cuando

no contienen sustancias tóxicas
,
pueden ser compostados y ser usados para mejorar la calidad de los suelos y estimular a la población microbiana para que

promueva la degradación de contaminantes orgánicos, ya que son ricos en materia orgánica, macro y micro nutrientes.

Además, los lodos residuales contienen una

alta diversidad microbiana,

mucho más grande que la de cualquier suelo fértil.

Lo cual contribuiría en la degradación de los contaminantes.

Un factor negativo sería el incremento del pH de aproximadamente 2 unidades, sin embargo presenta una alta tasa de remoción de los contaminantes.
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