remediacion de suelos por procesos biologicos

5/25/2018 Remediacion de Suelos Por Procesos Biologicos

1

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL

Facultad de Ciencias de la Tierra

Aplicacin de Procesos Biolgicos como medida Remediacinpara recuperar suelos

Limo-Arcillosos contaminados con Gasolina

TESIS DE GRADO

Previo a la obtencin del Ttulo de:

INGENIERO CIVIL

Presentado por:

Bella Karina Toledo Morn

GUAYAQUILECUADOR

Ao: 2009


2

AGRADECIMIENTO

Primero que nada a Diosporque sin el no hubierasido posible terminar latesis, a mi familia y amigos

por su apoyo incondicionaly a todas las personas quede una u otra modocolaboraron en larealizacin de este trabajoy especialmente a miDirector de Tesis, el Ing.Francisco Torres por su

paciencia, orientacin,gua y al Dr. DavidMatamoros por suinvaluable ayuda.


3

DEDICATORIA

A mis padres Galo yPiedad, a mis hermanos

Fabricio y Sandraforjadores de mi vida, amis amigos.


4

TRIBUNAL DE GRADUACION

_________________________ _________________________

Ing. Gastn Proao Msc. Ing. Francisco TorresSUBDECANO FICT DIRECTOR DE TESIS

PRESIDENTE

_________________________ _________________________

Dr. David Matamoros Ing. Alby AguilarVOCAL VOCAL


5

DECLARACION EXPRESA

La responsabilidad del contenido de esta

Tesis de Grado me corresponden

exclusivamente; y el patrimonio intelectual

de la misma a la ESCUELA SUPERIOR

POLITECNICA DEL LITORAL

___________________________

Bella Karina Toledo Morn


6

I

RESUMEN

Siendo el Ecuador un pas petrolero, la contaminacin por

hidrocarburos esta considerada como una emergencia sanitaria

por las secuelas que ha dejado y sigue dejando en el medio

ambiente y en la salud pblica.

La presente tesis tiene como objetivo principal fomentar

el estudio y la aplicacin de las tcnicas de Biorremediacin

de suelos; las mismas que son logstica y econmicamente mas

convenientes en el momento de disear y de llevar a cabo los

proyectos de remediacin.

En su primera parte se revisan y definen los fundamentos tericos

de los procesos de remediacin, para su posterior aplicacin en

el campo en un medio controlado pudiendo observar de manera

clara los cambios durante todo el proceso.


7

II

INDICE GENERAL

RESUMEN ........... I

NDICE GENERAL .. II

INDICE DE FIGURAS . VI

INDICE DE TABLAS VII

INDICE DE GRAFICOS ... X

INDICE DE FOTOS .. XI

ABREVIATURAS . VIII

UNIDADES IX

Pag.

CAPITULO I

1 INTRODUCCIN . 1

1.1Antecedentes 2

1.1.1 Suelos contaminados..... 5

1.1.2 Principales causantes de la contaminacin de suelos .... 7

1.1.3 Origen y composicin del petrleo .. 11

1.1.3.1 Clasificacin del petrleo segn suGravedad API .... 14

1.1.4 Contaminacin de suelos por hidrocarburos 14

1.1.5 Impacto ambiental en Ecuador producto de la contaminacin de

suelos por hidrocarburos .... 19

1.2 Definicin del problema ... 22

1.3 Objetivos .. 23

1.3.1 Objetivo general 23
http://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad_APIhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad_API


8/

III

1.3.2 Objetivos especficos 23

1.4 Justificacin ..... 241.5 Estructura de la Tesis . 25

CAPITULO 2

2 GENERALIDADES TERICAS

2.1 Tcnicas de remediacin de suelos . 27

2.1.1 Extraccin por fluidos .. 28

2.1.2 Tratamiento electroqumico 292.1.3 Inyeccin de aire .. 30

2.1.4 Enjuague del suelo ... 31

2.1.5 Extraccin con solventes . 34

2.1.6 Incineracin 35

2.1.7 Fitorremediacin ... 37

2.1.8 Biorremediacin 39

2.1.9 Tratamiento trmico . 40

2.1.10 Atenuacin natural . 41

2.1.11 Solidificacin o estabilizacin ... 42

2.2 Seleccin de las tcnicas de remediacin .. 43

2.2.1 Caractersticas del contaminante 50

2.2.2 Localizacin y caractersticas del sitio ... 52

2.2.3 Caractersticas del suelo .. 52

2.3 Factores que inciden en la eficiencia de una tecnologa de

remediacin .. 53

CAPITULO 3

3 BIORREMEDIACION

3.1 Definicin 55

3.2 Tipos de Biorremediacin 57


9

IV

3.2.1 Bioaireacin 57

3.2.2 Bioestimulacin .. 583.2.3 Bioaumentacin . 58

3.2.4 Biolabranza . 58

3.2.5 Compostaje . 59

3.3 Desarrollo tecnolgico de la Biorremediacin .. 60

3.4 Fundamento Bioqumico de la Biorremediacin .. 62

3.5 Factores que afectan en la efectividad de los procesos de

Biorremediacin .. 643.6 Diversidad microbiana en los sitios contaminados ..... 67

3.7 Tipos de bacterias usadas en los procesos de Biorremediacin .. 68

3.8 Ventajas y desventajas de la aplicacin de esta tcnica ... 72

CAPITULO 4

4 METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN

4.1 Seleccin del tratamiento a aplicar . 74

4.2 Tipos de muestreo . 75

4.3 Obtencin de la muestra .. 76

4.4 Requerimiento de seguridad en el proceso de obtencin de mues tras .. 80

4.5 Procedimiento de muestreo . 81

4.6 Almacenamiento y transporte de la muestra 82

4.7 Preservacin de muestras ... 85

4.8 Ensayos de laboratorio y obtencin de resultados .. 87

CAPITULO 5

5 APLICACIN DEL TRATAMIENTO

5.1 Adecuacin del lugar .. 91

5.2 Manipulacin y disposicin del suelo contaminado 95

5.3 Proceso de Remediacin .. 99


1

V

5.4 Acondicionamiento nutritivo 101

Acondicionamiento nutritivo 1 . 101Acondicionamiento nutritivo 2 . 107

5.5 Aplicacin de la fitorremediacion 111

5.6 Anlisis e interpretacin de los resultados ... 115

5.6.1 Septiembre .. 116

5.6.2 Octubre .... 118

5.6.3 Noviembre .. 120

5.6.4 Diciembre .... 1225.6.5 Enero ... 125

5.6.6 Febrero .... 127

5.6.7 Parmetros de VOCs y TPH .... 129

CAPITULO 6

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 Conclusiones .. 131

6.2 Recomendaciones . 134

BIBLIOGRAFIA 135

ANEXOS

ANEXOS A: CONTROL Y SEGUIMIENTO DE LAS CELDAS DEREMEDICINANEXOS B: CRITERIOS DE REMEDIACIN PARA SUELOSCONTAMINADOS

ANEXOS C: LMITES PERMISIBLES PARA LA IDENTIFICACIN YREMEDIACIN DE SUELOS CONTAMINADOS EN TODAS LAS FASESDE LA INDUSTRIA HIDROCARBURFERA


1

VI

INDICE DE FIGURAS

Pag.

Figura 1.1Diversos tipos de contaminacin de los recursosnaturales.(PROFEPA,2006)

1Figura 1.2

Figura 1.3

Figura 1.4 Ro contaminado.(Microsoft Encarta, 2006).

3

Figura 1.5 Diagrama de la biomagnificacin.

(Toledo, 2009)6

Figura 1.6 Manejo inadecuado de residuos peligrosos.(PROFEPA,2006)

8

Figura 1.7

Movimiento de tierra en Times Beach, Missouridespus de detectar la presencia de Dioxina enel suelo.(The Washington Post)

10

Figura 1.8 Diagrama de una perforacin para la extraccin

de petrleo.(Ganitz y Chamiza, 1994) 12

Figura 1.9 Suelo contaminado con hidrocarburos. (Fuente:globalexchange.org)

15

Figura 1.10 Piscina de desechos de petrleo.(Fuente: Selvas.org)

17

Figura 1.11Contaminacin en el Ri Cuyabeno Chicoporuna fuga en el oleoducto de Petroecuador.(Fuente: gfbv.it)

18

Figura 1.12 Desechos lquidos producidos en la extraccindel petrleo.

(Fuente: texacotoxico.org).

19

Figura 1.13 Contaminacin de la selva amaznica. (Fuente:texacotoxico.org).

20

Figura 1.14 Ro contaminado con hidrocarburos. (Fuente:texacotoxico.org)

21

Figura 2.1Esquema del proceso de electroremediacin.

(X. Domnech, 1995)29

Figura 2.2 Esquema del proceso de depuracin de un 30


1

VII

suelo por aire. (X. Domnech, 1995)

Pag.

Figura 2.3Sistema combinado de extraccin de vaporesdel suelo y aspersin de aire. (EPA, 1996)

31

Figura 2.4Esquema de una planta de enjuague de suelos.(E. de Miguel Garca, 1995)

32

Figura 2.5Proceso de extraccin con solventes.(EPA, 1996)

34

Figura 2.6Esquema de incineracin.(E. de Miguel GARCIA,1995)

36

Figura 2.7Proceso de Fitorremediacin.(Cunningham y Ow,1996)

37

Figura 2.8Mtodos de Fitorremediacin.(Singh et al, 2003)

39

Figura 2.9Tratamiento microbiolgico in situ.(X. Domenech, 1995)

40

Figura 2.10

Esquema del proceso de inyeccin de lechadade cemento bajo una mancha de contaminacin(Esquema del proceso de inyeccin de lechadade cemento bajo una mancha de contaminacin(Fuente:html.rincondelvago.com/000551542.jpg)

42

Figura 3.1 Proceso de Bioremediacin in situ de agua ysuelo (Evaluacin de Riesgos y RestauracinAmbiental, 2001).

56

Figura 3.2Proceso de Bioremediacin ex situ de agua ysuelo (Evaluacin de Riesgos y RestauracinAmbiental, 2001).

57

Figura 3.3Proceso de compostaje de suelo contaminado(Biosoil).

59

Figura 3.4Biodegradacin aerobia en sueloscontaminados con hidrocarburos (Fuente: EPA,1996).

60

Figura 3.5 Cladophialophora (Georg, 2007). 72


1

VIII

NDICE DE TABLAS

Pag.

Tabla 1.1 Impactos ambientales para grupos selectos deindustrias.(Henry y Heinke, 1999). 4

Tabla 1.2 Clasificacin de la contaminacin de suelos yaguas. (Eweis, 199)

11

Tabla 1.3 Impactos ambientales en el suelo por el Petrleo.(Heinke, 1999)

16

Tabla 2.1Mtodos de Fitorremediacin.(Heinke, 1999) 38

Tabla 2.2 Ventajas y desventajas de algunos mtodos deremediacin. (Heinke, 1999)

4445

Tabla 2.3 Ventajas y desventajas de los mtodos deremediacin in situ y ex situ.(Volke y Velasco, 2002).

46

Tabla 2.4 Ventajas y desventajas de las tecnologas deremediacin, clasificadas de acuerdo con el tipode tratamiento. (Volke y Velasco, 2002)

47

Tabla 2.5 Cronograma valorado de algunos mtodos de

remediacin.

48

TABLA3.1

Tipos de reacciones en los procesos dedegradacin aerbicos y anaerbicos. (Heinke,1999)

63

Tabla 3.2 Tipos de bacterias ms comunes usadas enlos procesos de remediacin. (Heinke, 1999)

70

Tabla 4.1 Mnimos de puntos de muestreo de acuerdo conel rea contaminada (Fuente: Profepa, 2003)

76

Tabla 4.2 Materiales y recipientes para las muestras desuelo .

79

Tabla 4.3 Tiempo aproximado que puede mantenerse

inalterada una muestra de suelo (a 4 C y en loscuridad) en funcin de los parmetros adeterminar.(Contaminacin y depuracin de suelos. Institutotecnolgico geominero de Espaa)

82

Tabla 4.4 Condiciones para la muestra, transporte yconservacin de la muestra. (Contaminacin ydepuracin de suelos. Instituto tecnolgicogeominero de Espaa)

84


1

IX

Pag.

Tabla 4.5 Recipientes para las muestras de suelo,temperatura de preservacin y tiempo mximo deconservacin por tipo de parmetro.(Contaminacin y depuracin de suelos. Institutotecnolgico geominero de Espaa)

86

Tabla 4.6 Factores Indicativos de Contaminacin.(Contaminacin y depuracin de suelos. Institutotecnolgico geominero de Espaa)

88


1

X

NDICE DE GRAFICOS

Pag.

Grafico 2.1 Valoracin grafica de los mtodos deremediacin expresados en dlares.(Toledo, 2009)

49

Grafico 5.1 Temperatura vs. Tiempo,correspondiente al mes de septiembre2006. (Toledo, 2009)

117

Grafico 5.2 Temperatura vs. Tiempo,correspondiente al mes de octubre 2006

119

Grafico 5.3 Temperatura vs. Tiempo,correspondiente al mes de noviembre2006. (Toledo, 2009)

121

Grafico 5.4 Temperatura vs. Tiempo,correspondiente al mes de diciembre2006. (Toledo, 2009)

123

Grafico 5.5 Temperatura vs. Tiempo,correspondiente al mes de enero 2007.(Toledo, 2009)

126

Grafico 5.6 Temperatura vs. Tiempo,correspondiente al mes de febrero marzo 2007. (Toledo, 2009)

128

Grafico 5.7 Tiempo vs. VOCs, en un periodo de seismeses. (Toledo, 2009)

130

Grafico 5.8 Tiempo vs.TPH, en un periodo de seismeses. (Toledo, 2009)

131


1

XI

NDICE DE FOTOS

Pag.

Foto 5.1 Apertura de las zanjas. (Toledo, 2009) 92

Foto 5.2 Compactacin de la arcilla. (Toledo, 2009) 93

Foto 5.3 Colocacin de la cal. (Toledo, 2009) 94

Foto 5.4 Colocacin de vegetacin seca de lasespecies nativas. (Toledo, 2009) 95

Foto 5.5 Excavaciones para observacin de lacontaminacin en lugar donde se extrajo lasmuestras. (Toledo, 2009)

96Foto 5.6

Foto 5.7 Material de muestra. (Toledo, 2009) 97

Foto 5.8Valoracin visual del gradote contaminacin.(Toledo, 2009)

98

Foto 5.9

Colocacin del material en las celdas de

remediacin. (Toledo, 2009) 98Foto 5.10 Extraccin de rocas. (Toledo, 2009) 99

Foto 5.11Adiccin de agua al material contaminado.(Toledo, 2009)

100

Foto 5.12Mezcla y movimiento del suelo.(Toledo, 2009)

101

Foto 5.13Adicin de aserrn al material.(Toledo, 2009)

102

Foto 5.14Preparacin de las bacterias.(Toledo, 2009)

103

Foto 5.15 Colocacin de las bacterias. (Toledo, 2009) 103

Foto 5.16Proteccin de la celda, para mantenertemperatura. (Toledo, 2009) 104

Foto 5.17Inundaciones en la celda de remediacin.(Toledo, 2009)

105

Foto 5.18Presencia de babosas en el sitio. (Toledo,2009)

105

Foto 5.19Extraccin del agua de las celdas. (Toledo,2009)

106


1

XII

Pag.

Foto 5.20 Presencia de vegetacin en la celda.(Toledo, 2009)

107

Foto 5.21

Foto 5.22Colocacin de aserrn en la celda deremediacin. (Toledo, 2009)

108

Foto 5.23 Mezcla del aserrn. (Toledo, 2009) 108

Foto 5.24Colocacin de vegetacin viva y secadel rbol de Saman. (Toledo, 2009)

109

Foto 5.25Colocacin de vegetacin de las especiesnativas. (Toledo, 2009)

110

Foto 5.26 Presencia deActinomicetos. (Toledo, 2009) 111

Foto 5.27 Presencia de microfauna. (Toledo, 2009) 112

Foto 5.28Siembra de plantas en el material a remediar.(Toledo, 2009)

113

Foto 5.29Presencia de hongos en el suelo remediado.(Toledo, 2009)

113

Foto 5.30Leve deterioro en el estado de las plantas.(Toledo, 2009)

114

Foto 5.31Colocacin de vegetacin seca paramantener la humedad en el suelo.(Toledo, 2009)

115

Foto 5.32 Crecimiento de las plantas. (Toledo, 2009) 116

Foto 5.33Material contaminado con gasolina en laprimeras etapas del proceso de remediacin.(Toledo, 2009)

118

Foto 5.34Comprobacin visual del estado del suelocontaminado en el segundo mes detratamiento. (Toledo, 2009)

120

Foto 5.35Recuperacin visible del suelo en el tercermes de tratamiento. (Toledo, 2009)

122

Foto 5.36 Acondicionamiento nutritivo 1.(Toledo, 2009) 124

Foto 5.37Inundacin de la celda de remediacin.(Toledo, 2009)

124

Foto 5.38Suelo completamente saturado de agua.(Toledo, 2009)

125

Foto 5.39Acondicionamiento nutritivo 2.(Toledo, 2009)

127

Foto 5.40 Crecimiento de plantas. (Toledo, 2009) 129


1

1

CAPITULO 1

INTRODUCCION

Los problemas ocasionados por la contaminacin sean estos en agua,

suelo o aire han sido y sern motivos para que da a da el hombre busque

la manera de contrarrestar dichos problemas de manera ms eficiente,

rpida y a ms bajo costo.

Figuras 1.1, 1.2 y 1.3.- Diversos tipos de contaminacin de los recursosnaturales (PROFEPA,2006).


1

2

1.1 ANTECEDENTES

La desmedida cantidad de productos qumicos usados para la

agricultura despus de la II Guerra Mundial, acompaada del vertido

indiscriminado de residuos industriales y domsticos, provoc a

mediados de la dcada de 1960, una creciente preocupacin por la

contaminacin de los suelos (Microsoft Encarta, 2006).

Hoy en da el manejo inadecuado de los residuos peligrosos as

tambin como el mal uso del suelo por parte de los seres humanos ha

dado como origen un problema a nivel mundial debido a la relacin

que hay entre la contaminacin del suelo y las fuentes de

abastecimiento de agua potable, superficiales y subterrneas, ya que

estas son fuente de vida para la humanidad.

Los derrames de petrleo han provocado serios problemas y aun hoy

es un problema latente principalmente en los pases productores de

petrleo debido a que, ya sea en su extraccin, refinacin,

almacenamiento y transporte a los lugares de destino, pueden surgir

daos en las infraestructuras y producirse derrames.


2

3

Diversos pases han establecidos polticas para prevenir el deterioro y

la contaminacin de los suelos, estableciendo leyes basadas en las

evaluaciones y probabilidades de riesgos asociados a la

contaminacin de suelos, previniendo la descarga al medio ambiente

de desechos peligros.

Figura 1.4.- Ro contaminado (Microsoft Encarta, 2006).


2

4

TABLA 1.1 Impactos ambientales para grupos selectos de industrias(Henry y Heinke, 1999)

Consecuenciasambientales

Litosfera Impactos humanos

Petroqumica Eliminacin de slidos y

lodos rellenos de tierras.

Derrames accidentales

durante el transporte y

almacenamiento.

Ciertos productos y

desperdicios txicos para

muchas formas de vida.

Perturbacin del estilo de

vida por emisiones a las tres

esferas.

Metales Eliminacin de escoria y

productos de desecho

del procesamiento.

Efectos en la salud de los

txicos liberados en aire y

agua.

Minera Descarga de desechos

de minas y residuos de

procesamiento.

Trastorno de la

agricultura, la silviculturay la recreacin por

minas a cielo abierto.

Peligro para la salud de los

mineros (mercurio, asbesto,

explotacin de carbn).

Agricultura Erosin de la superficie

del suelo.

Agotamiento de material

orgnico,

microorganismos

necesarios del suelo.

Peligro para la salud por

pescado y mariscos

contaminados con mercurio.

Pulpa y papel Degradacin del

ecosistema en reas

desmontadas.

Erosin de tierras no

protegidas.

Peligro para la salud por

pescado y mariscos

contaminados con mercurio.


2

5

1.1.1 Suelos contaminacin

Lacontaminacin del suelo se define como la acumulacin en

ste de compuestos txicos persistentes, productos qumicos,

sales, materiales radiactivos o agentes patgenos, que tienen

efectos adversos en el desarrollo de las plantas y la salud de los

animales(Microsoft Encarta, 2006).

La contaminacin de los suelos se da principalmente por la

acumulacin de los metales pesados, que en pequeas

cantidades son beneficiosos y sirven como nutrientes del suelo,

los metales pesados se encuentran principalmente en la

actividad minera y en los procesos de combustin e incineracin

de las refineras.

Cuando el detrimento de los suelos sobrepasa el lmite de

tolerancia del mismo, ste se sobresatura, deteriorndose y

perdiendo su capacidad de auto regenerarse y sus propiedades,

las cuales directa o indirectamente permiten la supervivencia de

la flora y fauna y por ende de los seres humanos debido a la

biomagnificacin 1

1Biomagnificacin: Es la acumulacin de sustancias txicas en la cadena alimentaria.


2

6

Figura 1.5.- Diagrama de la biomagnificacinToledo 2009 .

La aplicacin excesiva de fertilizantes como la rea, el nitrato de

calcio y el cloruro de potasio entre otros, producen alteraciones

en los suelos, irnicamente algunas de tcnicas usadas para la

remediacin de dichos suelos modifican tambin la estructura de

los suelos.

Aunque el suelo puede contaminarse ante la presencia de

cualquier residuo peligroso las propiedades qumicas, como el

pH, la textura y la materia orgnica del suelo juegan un papel

importante en la absorcin del contaminante.


2

7

La dispersin de los contaminantes es otro factor de

consideracin ya que las condiciones del terreno y el clima

podran hacer que la contaminacin no slo sea en el sitio

afectado sino que podra repercutir grandes extensiones, la

volatizacin de los contaminantes constituye una de las vas de

contaminacin atmosfrica, los contaminantes acuosos por

escorrenta y luego por infiltracin puede transportar loscontaminantes a las aguas subterrneas.

La mayora de los compuestos vertidos en el suelo o agua sufren

transformacin en su metabolismo llevndolas a un estado

menos contaminante, las bacterias autctonas del suelo

degradan los compuestos orgnicos en un lapso de tiempo

relativamente corto dependiendo de las caractersticas del suelo,

temperatura, la presencia de los nutrientes necesarios para su

desarrollo.

1.1.2 Principales causantes de la contaminacin de los suelos

Antes de que existieran las regulaciones referentes al manejo y

disposicin final de los desechos peligrosos era frecuente que

las industrias acumularan los residuos peligrosos en sus


2

8

instalaciones para luego depositarlos en tanques o contenedores

cuando eran residuos lquidos y en caso de residuos slidos los

almacenaban generalmente a la intemperie sin protecciones

(Eweis,1999).

El almacenamiento de combustible bajo tierra se convirti en una

prctica habitual para ahorrar espacio y por seguridad de los

habitantes pero al paso del tiempo siendo depsitos metlicos

sufrieron corrosin ocasionando fugas y provocando

contaminacin en las reas aledaas a los depsitos.

Figura 1.6.-Manejo inadecuado de residuos peligrosos(PROFEPA,2006)


2

9

Los residuos industriales no tipificados como peligrosos

depositados en tiraderos de basura y sitios no adecuados

conllevaron a la contaminacin de grandes extensiones de suelo

y por consecuencia a los cuerpos hdricos.

Un ejemplo de contaminacin por la mala disposicin de los

residuos considerados txicos es lo sucedido en la comunidadde Lathrop, California, donde vertieron el residuo obtenido al

aclarar un depsito de fabricacin del pesticida dibromocloro

propano (DBCP) el cual segn las investigaciones es

cancergeno y un esterilizador masculino (Eweis,1999).

Otro caso de contaminacin es lo ocurrido en Times Beach,

Missouri, donde se coloc una mezcla de lubricantes y residuos

qumicos en carreteras y caminos no pavimentados para

contrarrestar el polvo y aos despus luego de la muerte de

algunos animales se encontraron altas concentraciones de

Tetraclorodibenzo(p)dioxina en el suelo, tomaron como medida

de remediacin retirar 15 centmetros de la superficie del suelo

pero no fue suficiente y posteriormente tuvieron que evacuar el

rea (Eweis,1999).


2

10

En Estados Unidos se han identificado ms de 30 mil sitios

contaminados tales como instalaciones de fbricas

abandonadas, basureros, rellenos sanitarios mal diseados por

lo cual tuvieron que implementar metodologas para valorar la

repercusiones al ambiente y a la salud pblica (Eweis,1999).

Figura 1.7.-Movimiento de tierra en Times Beach, Missouri despus


2

11

Tabla 1.2 Clasificacin de la contaminacin de suelos y aguas(Eweis, 1999)

Tiposde

compuestosProcedencia habitual

Capacidad dedispersin

Efectos txicos

Compuestos

qumicos de la

agricultura

Industriasmanufactureras,

distribuidores de

compuestos qumicos,

granjas, aeropuertos

destinados a vuelos de

fumigacin.

Generalmente

baja

Enfermedades del

sistema nervioso, cncer

Gasolina ydiesel

Estaciones de servicio,

bases militares,refineras.

De baja a

moderada

Los compuestoscancerigenos se

incluyen dentro de lagran variedad de

compuestos del

petrleo.

Pinturas Vertederos municipalesDe moderada

a alta

Envenenamiento por

metales pesados, daos

al sistema nervioso,

cncer.

Disolventes

Industrias de la

electrnica, talleres de

automocin, bases

militares.

De moderada

a alta

Se incluyen los

compuestos

cancergenos, daos a

nervios, toxicidad.

Hidrocarburos

policlnicosaromticos

(HPA)

Fabricacin de gas dehulla

De baja amoderada

Cierto nmero de HPA

son conocidos, o sesospecha que son

cancerigenos.

PCBTransformaciones

elctricosBaja Cncer

Dioxinas

Fabricacin de

compuestos qumicos,

gases provenientes del

escape de vehculos,

combustin de residuos

Baja

Formacin de tumores,acne debido a la

exposicin continuada a

compuestos del cloro.

1.1.3 Origen y composicin del petrleo

El petrleo es una sustancia oleosa, insoluble en agua y con una

densidad que flucta entre 0.75 y 0.95 g/ml., compuesta


2

12

exclusivamente por hidrgeno y carbono, motivo por el cual se lo

denomina hidrocarburo. Se dividen en dos categoras:

aromticos y alifticos.

Los aromticos son estructuras de anillo simple o mltiple que

contienen enlaces alternativos individuales o dobles. Los

alifticos contienen cadenas o anillos de carbono con o sin

enlaces alternativos individuales o dobles. Los hidrocarburos

alifticos pueden ser alcanos, alquenos alquinos o sus

Figura 1.8.-Diagrama de una perforacin para la extraccin depetrleo (Ganitz y Chamiza, 1994).


3

13

derivados. Los hidrocarburos cloraros usados para producir

pesticidas sintticos han causado efectos desastrosos en el

medio ambiente debido a su resistencia a la degradacin, son

pocos solubles en agua, se acumulan en los suelos y se

adhieren a los tejidos de las plantas teniendo una vida media

aproximada de tres aos en los suelos cultivados.

La formacin de los hidrocarburos ha sido un punto

contradictorio para los cientficos desde hace mucho tiempo, es

sabido que la formacin del petrleo est relacionada con la

descomposicin de organismos de origen vegetal y animal que

posteriormente fueron cubiertos con capas de sedimentos y bajo

los efectos de la presin, temperatura sumado a millones de

aos dieron como resultado los hidrocarburos. La relacin

carbono/hidrgeno depende del tipo de yacimiento y de la

antigedad, el promedio flucta entre 83 y 86% de carbono y de

11 a 13% de hidrgeno, mientras ms carbn mayor es la

cantidad de metales pesados. El petrleo no solo esta formado

por hidrgeno y carbono, este tiene pequeas cantidades de

azufre, nitrgeno, metales como nquel, cromo, hierro, vanadio y

cobalto.


3

14

1.1.3.1 Clasificacin del petrleo segn suGravedad API

El petrleo es clasificado en liviano, mediano, pesado y

extrapesado, de acuerdo a su medicin degravedad API.

Crudo liviano: es definido como el que tiene

gravedades API mayores a 31.1 API

Crudo mediano:es aquel que tiene gravedades API

entre 22.3 y 31.1 API.

Crudo pesado: es definido como aquel que tiene

gravedades API entre 10 y 22.3 API.

Crudo extrapesado: es aquel que tiene gravedades

API menores a 10 API. A estos crudos tambin se

les denomina bitmenes.

1.1.4 Contaminacin de suelos por hidrocarburos

Los derrames de petrleo y sus derivados han provocado a nivel

mundial una contaminacin de suelos de proporciones todava

incalculables, no slo por la contaminacin provocada al medio

ambiente sino porque los hidrocarburos estn constituidos por
http://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad_APIhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad_APIhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad_APIhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad_API


3

15

compuestos txicos para los seres vivos ya que stos son

cancergenos y mutagnicos.

Figura 1.9.-Suelo contaminado con hidrocarburos(Fuente: globalexchange.org)

La contaminacin por hidrocarburos tiene un efecto perjudicial en

el suelo, cambiando sus propiedades fsicas, qumicas y

biolgicas con efectos momentneos o duraderos dependiendo

de la concentracin y del tiempo de contacto del suelo con el

contaminante, lo que retardara o impedira el crecimiento de la

vegetacin y por ende de vida en el lugar afectado.


3

16

Tabla 1.3 Impactos ambientales en el suelo por el Petrleo(Heinke, 1999)

C

Cuando los suelos son arcillosos o rocosos la contaminacin es

menor, porque el hidrocarburo penetra a poca profundidad lo

cual facilita las actividades de limpieza, en el caso que los suelos

sean arenosos penetra con mayor rapidez, a mayor profundidad

y en los suelos con gran contenido de materia orgnica se

adhiere fuertemente a las partculas y a los restos vegetales tal

es el caso de los manglares o pantanos.

Los accidentes de contaminacin por hidrocarburos son hasta

cierto punto inevitables en la industria petrolera por la gran

cantidad de hidrocarburos que se manejan. Las fuentes de

contaminacin son varias pero las ms frecuentes son:

Tuberas corrodas.

Piscinas de desechos de petrleo.

Ambiente ExploracinExtraccin,produccin,

procesamientoTransmisin

Uso yeliminacin

Litsfera

Estallidos y

derrames en

tierra

Estallidos yderrames.

Eliminacin de

lodos

Construccin detuberas y

vertederos

Daos al

permafrost

Eliminacin

de aceites

usados


3

17

Los derrames producidos por las tuberas corrodas es uno de

los ms frecuentes debido a que las mayoras de las refineras

existentes tienen ms de cincuenta aos de funcionamiento,

algunos de los cuales estn en zonas susceptibles a la

contaminacin como manglares, zonas pantanosas o selvas.

El Ecuador se ha visto afectado por innumerables focos de

contaminacin, como son las piscinas de desechos del petrleo

en la amazonia, en los primeros aos de la explotacin petrolera

no haba regulaciones sobre estas descargas. El manejo

inadecuado da como resultado infiltraciones y escurrimientos al

medio ambiente.

Figura 1.10.-Piscina de desechos de petrleo(Fuente: Selvas.org)


3

18

En los pases de Amrica Latina principalmente en Brasil,

Venezuela, Argentina, Mxico y Ecuador se han producido

severas contaminaciones a causa de la extraccin y manejo del

petrleo provocando un deterioro considerable del suelo que va

en aumento y afectando el abastecimiento de agua potable.

La conciencia ambiental en cuanto a los sitios contaminados por

hidrocarburos ha sido recientemente intensificada al ver los

daos a corto y largo plazo que estos causan al ambiente y a la

poblacin, pocos aos atrs no exista conciencia en cuanto a

las dificultades y costos de la remediacin de suelos ponindose

Figura 1.11.-Contaminacin en el ro Cuyabeno Chicopor unafuga en el oleoducto de Petroecuador

(Fuente: gfbv.it)


3

19

en evidencia que es innegablemente ms conveniente prevenir

que remediar los problemas de contaminacin.

1.1.5 Impacto ambiental en Ecuador producto de la

contaminacin de suelos por hidrocarburos

En 1965 cuando se descubri el primer pozo productivocomenzaron los problemas para la amazona ecuatoriana,

afectando las comunidades indgenas radicadas en los

alrededores de las estaciones petroleras al ser desplazados de

su territorio o por la contaminacin producida por las mismas (El

Petrleo en el Ecuador,2002).

Figura 1.12.-Desechos lquidos producidos en la extraccin delpetrleo (Fuente: texacotoxico.org).


3

20

Los sectores ms afectados son Orellana y Sucumbios que son

zonas donde se extrae la mayor parte de las riquezas petroleras

del pas, en estas reas se registra la ms alta tasa de cncer

del pas, los pobladores han sufrido la prdida de sus animales y

los cultivos, a ms de no contar con agua optima para el

consumo humano.

Las tribus de los Tetetes desapareci por completo en los

primeros aos de explotacin petrolera, otras tribus como los

Siona, Secoya, Huaorani, Cofn y Kichwa perdieron casi todos

sus territorios ancestrales y son afectados por la contaminacin

de los ros las cuales contaminan sus suministros de agua .

Figura 1.13.-Contaminacin de la selva amaznica.(Fuente: texacotoxico.org).


3

21

Aunque la industria petrolera ha impulsado la economa del pas

tambin ha provocado graves daos al medio ambiente, un

ejemplo claro de esto es que, entre los aos de 1972 y 1993 se

vertieron mas de 114 mil millones de litros de desechos txicos y

petrleo sin refinar en las tierras y vas fluviales de la Amazonia

Ecuatoriana (Hurtig y San Sebastin, 2004).

Segn anlisis en el Ecuador en 1999 en los ros cercanos a los

campos petroleros se encontraron concentraciones elevadas de

hidrocarburos de petrleo, en algunos de estos riachuelos las

concentraciones de hidrocarburos eran ms de 100 veces

mayores al lmite permitido por la Comunidad Europea.

Figura 1.14 Ro contaminado con hidrocarburos(Fuente: texacotoxico.org)


3

22

Los estudios realizados a las habitantes de la regin amaznica

de pas comprobaron los graves trastornos en la salud con

sntomas tales como cansancio, dolor de cabeza, ojos irritados;

las mujeres tienen 2,5 veces mas probabilidades de aborto y la

tasa de cncer tanto en hombre como en mujeres aument

significativamente en las zonas donde se haba estado

explotando petrleo por ms de 20 aos.

1.2 DEFINICIN DEL PROBLEMA

Siendo el Ecuador un pas petrolero, la contaminacin por

hidrocarburos est considerada como una emergencia sanitaria por

las secuelas que ha dejado y sigue dejando en el medio ambiente y en

la salud pblica. Puesto que el petrleo le otorga al estado un gran

porcentaje del presupuesto, slo fue hasta despus de dos dcadas de

explotacin que los problemas de contaminacin se hicieron notorios y

se vio en la necesidad de tomar medidas para preservar el entorno

natural y humano de la Amazonia.

Por todos los problemas ambientales producidos por los derrames del

petrleo o por la colacin de residuos en lugares no adecuados para

su contencin, se volvi una prioridad implementar medidas para


4

23

manejar de una manera ms segura los desechos y para darles el

tratamiento requerido a bajo costo, con rapidez y con mayor

efectividad.

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 Objetivo general

La presente tesis tiene como objetivo principal fomentar el

estudio y la aplicacin de las tcnicas de Biorremediacin de

suelos; las mismas que son logstica y econmicamente ms

convenientes en el momento de disear y de llevar a cabo los

proyectos de remediacin, siendo el costo y el tiempo de accin

bajo las condiciones idneas mucho menor que en la aplicacin

de otras tcnicas.

1.3.2 Objetivos especficos

Identificar, localizar y describir el sitio y fuente de

contaminacin.

Establecer y determinar las alternativas de remediacin a

emplearse.

Procesar la informacin obtenida en cada mtodo.


4

24

Establecer una comparacin.

Justificar cientfica y econmicamente la eficacia de los

procesos de remediacin utilizando aserrn y plantas no

invasivas obtenidas en el lugar de estudio.

Demostrar la efectividad de suelos remediados para la

agricultura.

1.4 JUSTIFICACIN

Las tcnicas de remediacin estudiadas y aplicadas en la presente

tesis sern una base fundamental para los estudiantes de ingeniera

civil, puesto que los problemas ambientales producidos por los

hidrocarburos se ha convertido en un problema latente, que hasta el

da de hoy en algunas ocasiones se toman medidas que no solucionan

el problema de raz. La bsqueda de nuevos tratamiento de

remediacin se ha ido incrementando en los ltimos aos debido a la

necesidad de realizar los trabajos de limpieza ms rpido y con ms

bajos costos, ese es el desafo de todos los profesionales en el

Ecuador quienes deben estar preparados para enfrentar los problemas

que se presentan en este mundo competitivo.

Finalmente, la presente tesis permitir aprovechar muchos materiales

disponibles en los lugares contaminados para usarlos en los procesos


4

25

de remediacin, disminuyendo costos y minimizando el tiempo de

remediacin.

1.5 ESTRUCTURA DE LA TESIS

El presente trabajo de investigacin fue estructurado en seis captulos

para un mejor desarrollo del tema, los mismos que se describen a

continuacin:

CAPITULO 2: GENERALIDADES TERICAS

En este capitulo se trataran las diversas tcnicas de remediacin, las

ventajas y desventajas de los diferentes mtodos de remediacin y los

factores de seleccin que inciden en la eficiencia de dichos procesos.

CAPITULO 3: BIORREMEDIACION

Se hace referencia en este capitulo los tipos de biorremediacin, su

desarrollo tecnolgico as como los fundamentos bioqumicos y los

factores que afectan en la aplicacin de procesos de biorremediacin.

CAPITULO 4: METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN

Aqu se abordar la seleccin del tratamiento de biorremediacin, el

tipo de muestreo a realizarse, anlisis del suelo y obtencin de los

parmetros requeridos para determinar la eficiencia del tipo de

biorremediacin seleccionado en el presente estudio.


4

26

CAPITULO 5: APLICACIN DEL TRATAMIENTO

Finalmente se llevar a cabo la aplicacin del tratamiento de

biorremediacin seleccionado en campo, adems se realizarn

peridicamente monitoreos fisicoqumicos del suelo para determinar el

avance de remediacin del mismo.

CAPITULO 6: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESLuego de realizar la investigacin y obtener los datos se procede a

realizar las recomendaciones y conclusiones.


4

27

CAPITULO 2

GENERALIDADES TERICAS

2.1 Tcnicas de remediacin de suelos

Las tcnicas de remediacin de suelos implican cualquier operacin que

altera las caractersticas de los desechos peligrosos o contaminantes

mediante la aplicacin de procesos fsicos, qumicos y biolgicos

disminuyendo su toxicidad, volumen, o movilidad.

Los procesos de remediacin pueden clasificarse como destructivos y

no destructivos, los procesos destructivos como su nombre lo indica

destruyen el contaminante, alterando su estructura qumica; los no

destructivos reducen la concentracin del mismo aprovechando sus

propiedades fsicas y qumicas o sirven para inmovilizar los

contaminantes evitando as que se dispersen.


4

28

Las tcnicas de remediacin in situ son aquellas que no requieren

excavacin y transporte del suelo, estas tcnicas dependen mucho del

tiempo necesario para descontaminar el rea y del costo del tratamiento.

Las ventajas de estos tratamientos son sus bajos costos y la posibilidad

de tratar el suelo sin necesidad de excavar ni transportar el material.

Los procesos de remediacin ex situ consisten en extraer elcontaminante para realizar el tratamiento de remediacin en otro sitio en

condiciones controladas pero con un costo mas elevado que el

tratamiento in situ.

2.1.1 Extraccin por fluidos

La extraccin por fluidos consiste en separar los contaminantes

mediante un fluido arrastrando el contaminante cuando se usa aire

o lavndolo en el caso de utilizar agua, una vez arrastrado el

contaminante a un lugar ms accesible donde podr ser depurado

con las tcnicas apropiadas.

En esta tcnica los procedimientos son ms sencillos, para que

sean efectivos el contaminante debe tener movilidad y los suelos


4

29

deben ser permeables, este mtodo no es efectivo cuando el suelo

tiene alta absorcin.

2.1.2 Tratamiento electroqumico

Este tratamiento se basa en el desplazamiento del contaminante

mediante la creacin de campos elctricos introduciendo unoselectrodos en el suelo haciendo que los contaminantes se muevan

de un electrodo a otro siguiendo las lneas del campo elctrico.

Este procedimiento tiene como ventaja que la textura y la

permeabilidad del suelo tienen una influencia nfima en la

aplicacin de este tratamiento debido a que se trata del transporte

Figura 2.1.- Esquema del proceso deelectroremediacin. (X. Domnech, 1995).


4

30

masivo del contaminante a travs de los poros grandes y

pequeos. Esta tcnica de remediacin proporciona buenos

resultados en el caso de metales pesados y compuestos

orgnicos.

2.1.3 Inyeccin de aire

La inyeccin de aire consiste en inyectarle aire u/y oxigeno a

presin al suelo a travs de pozos de inyeccin lo cual provoca la

degradacin de los hidrocarburos por volatilizacin y por

biodegradacin, debido a que se estimula la actividad bacteriana al

aumentar la oxigenacin del suelo.

Figura 2.2.- Esquema del proceso de depuracin de un suelo poraire. (X. Domnech, Ed. Miraguano, 1995).


4

31

Respiradero

aspersin de aireCompuestos

orgnicos

voltiles enforma gaseosa

Bomba de vaco

Sistema detratamiento

Zona no

saturadaNivel fretico

Hay que tener en cuenta que las molculas ms pequeas se

degradaran ms fcilmente, es un proceso lento y los

contaminantes son devueltos a la atmsfera sin sufrir depuracin

sin embargo estos compuestos tienden a degradarse rpidamente.

2.1.4 Enjuague del suelo

Esta tcnica consiste en inundar el suelo con una solucin que

transporta los contaminantes hasta un sitio donde puedan

Figura 2.3.- Sistema combinado de extraccin de vapores del suelo yaspersin de aire. (EPA, 1996).


4

32

extraerse, el tipo de solucin va a depender del contaminante a

tratar y por lo general consiste en agua sola o con aditivos como

cidos, hidrxidos.

Cuando los contaminantes son fciles de disolver se usa

solamente agua, en el caso que sean metales y contaminantes

orgnicos los cuales se encuentran por lo general en el reciclaje de

bateras o en los procesos de cromado industrial se deben usar las

Figura 2.4.- Esquema de una planta de enjuague de suelos(E. de Miguel Garca, 1995).


5

33

soluciones cidas, las soluciones bsicas se usan para tratar los

fenoles (alcohol) y ciertos metales.

En lugares donde hay arcilla o limo los resultados no son ptimos

debido a que la solucin de enjuague no puede desplazarse

libremente y no entra en contacto fcilmente con el contaminante,

otro inconveniente es que en ocasiones el enjuague contieneaditivos que si no se retiran completamente pueden contaminar el

agua subterrnea.

Cuando hay varias sustancias peligrosas como metales y aceites

este tratamiento no es eficaz debido a que es difcil hacer un

enjuague que sirva para retirar varios contaminantes a la vez.

Se utiliza para tratar principalmente contaminantes como metales,

gasolina, plaguicidas y fuel oil, este tratamiento tiene varias

ventajas a ms de ser un tratamiento que se puede realizar en el

sitio, crea un sistema que no es afectado por las condiciones

externas y siendo el costo bajo puede usarse como tratamiento

preliminar.


5

34

2.1.5 Extraccin con solventes

Este tratamiento consiste en utilizar solvente para separar o retirar

los contaminantes inorgnicos peligrosos, no destruyndolos sino

concentrndolos para poder reciclarlos o eliminarlos con mayor

facilidad.

Los solventes utilizados principalmente para la extraccin con

solventes son:

Dixido de carbono liquido

Figura 2.5.- Proceso de extraccin con solventes (EPA, 1996)


5

35

Butano

Propano

Acetona

Metanol

ter dimetlico

Al poner en contacto la tierra contaminada con el solvente dentrode un tanque, sta se dividir en tres elementos: agua, slido y

solventes con contaminantes disueltos, cada uno de estos

componentes pueden ser tratados de manera individual; este

mtodo es eficaz para tratar fangos residuales, suelo con

contaminantes orgnicos y desechos de petrleo, no es

recomendable para contaminantes inorgnicos puesto que en la

mayora de los solventes estos materiales no se disuelven

fcilmente.

2.1.6. Incineracin

La incineracin es utilizada para destruir sustancias orgnicas y en

algunos casos hasta para transformar ciertas sustancias

inorgnicas en condiciones controladas en slidos inertes y gases.

Este proceso transforma los metales pesados en sus xidos los


5

36

cuales son menos txicos, tambin ha sido utilizada en la

eliminacin de compuestos procedentes de plaguicidas con

ptimos resultados.

Figura 2.6.- Esquema de incineracin

(E. de Miguel GARCIA,1995).


5

37

2.1.7 Fitorremediacin

La Fitorremediacin utiliza plantas capaces de crecer en suelos

contaminados, este tratamiento puede asimilar, inmovilizar o

extraer los contaminantes, tambin acelera la degradacin de los

compuestos orgnicos en los contaminantes por medio de plantas

con la capacidad fisiolgica y bioqumica para descontaminarsuelos. Pueden usarse para limpiar solventes, compuestos

radioactivos, plaguicidas, metales pesados, petrleo crudo,

hidrocarburos y lixiviados.

Las medidas fitocorrectivas son tratamientos mucho ms lentos

que otras y la profundidad de accin es hasta donde llegan las

Figura 2.7.- Proceso de Fitorremediacin (Cunningham y Ow,1996).


5

38

Tipo Proceso Involucrado Contaminacin Tratada

Fitoextraccin

Las plantas se usan para

concentrar metales en las

partes cosechables

(principalmente, la parte

area)

Cadmio, cobalto, cromo,

niquel, mercurio, plomo,

plomo selenio, zinc

Rizofiltracin

Las races de las plantas se

usan para absorber, precipitar

y concentrar metales pesados

a partir de efluentes lquidos

contaminados y degradarcompuestos orgnicos

Cadmio, cobalto, cromo,

niquel, mercurio, plomo,

plomo selenio, zinc

istopos radioactivos,

compuestos fenlicos

Fitoestabilizacin

Las plantas tolerantes a

metales se usan para reducir

la movilidad de los mismos y

evitar el pasaje a napas

subterrneas o al aire.

Lagunas de deshecho de

yacimientos mineros.

Propuesto para fenlicos

y compuestos clorados.

Fitoestimulacin

Se usan los exudados

radiculares para promover el

desarrollo de

microorganismos

degradativos (bacterias yhongos)

Hidrocarburos derivados

del petrleo y

poliaromticos, benceno,

tolueno, atrazina, etc

Fitovolatilizacin

Las plantas captan y

modifican metales pesados o

compuestos orgnicos y los

liberan a la atmsfera con la

transpiracin.

Mercurio, selenio y

solventes clorados

(tetraclorometano y

triclorometano)

Fitodegradacin

Las plantas acuticas y

terrestres captan, almacenan y

degradan compuestos

orgnicos para dar

subproductos menos txicoso no txicos.

Municiones (TNT, DNT,

RDX, nitrobenceno,

nitrotolueno), atrazina,

solventes clorados, DDT,

pesticidas fosfatados,fenoles y nitrilos, etc.

races, es recomendable usarlo para extraer los restos de

contaminantes que hayan quedado al usar otras tcnicas de

remediacin y en lugares donde las concentraciones de los

contaminantes sean bajas.

Tabla 2.1 Mtodos de Fitorremediacin


5

39

2.1.8 Biorremediacin

La biorremediacin consiste en usar microorganismos (hongos,

bacterias) para acelerar la tasa de degradacin natural de los

contaminantes para descomponerlas o degradarlas en sustancia

menos toxicas o no toxicas obteniendo un suelo til para la

agricultura por el uso de nutriente.

Figura 2.8.- Mtodos de Fitorremediacin (Singh et al, 2003).


5

40

Algunos microorganismos se comen las sustancias orgnicas

obteniendo de stas los nutrientes y la energa que requieren para

sobrevivir, los microorganismos descomponen los contaminantes

dando como resultado principalmente dixido de carbono y agua.

Al degradarse todos los contaminantes es decir al acabarse la

fuente de alimentacin de los microorganismos la poblacin de los

mismos disminuye hasta desaparecer.

2.1.9 Tratamiento trmico

Esta tcnica consiste en suministrar calor al sitio afectado,

sometiendo el suelo a altas temperaturas (entre los 1000 C) se

Figura 2.9.- Tratamiento microbiolgico in situ(X. Domenech, 1995)


5

41

produce la desintegracin de los contaminantes, se realiza en dos

fases, en la primera se oxida la mayor parte de los contaminantes y

en la segunda fase se elimina el contaminante por completo los

contaminantes y los gases manteniendo el suelo a altas

temperaturas. Este tratamiento es comnmente usado para

eliminar la contaminacin producida por hidrocarburos

poliaromticos.

En algunos casos se somete el suelo a temperaturas mas bajas

(entre 250 y 550 C) consiguiendo con esto la desorcin de los

contaminantes en lugar de la destruccin de los mismos, es muy

usada para remediar suelos contaminados con lubricantes, aceites

minerales, gasolinas y en ciertos casos metales pesados como el

mercurio.

2.1.10 Atenuacin natural

Aunque no esta considerada como una tcnica de remediacin

est incluida en las tcnicas in situ de bajo costo, consiste en la

biotransformacin natural es decir utiliza los procesos fsico-

qumicos que se dan entre el suelo y el contaminante de forma

natural.


5

42

Estos procesos reducen la concentracin de los contaminantes por

medio de la dispersin, volatizacin, dilucin, biodegradacin y

todas las reacciones que ayuden a la degradacin del

contaminante.

2.1.11 Solidificacin o estabilizacin

Esta tcnica se encarga de inmovilizar el contaminante reduciendo

la generacin de los lixiviados, es especialmente til para residuos

altamente peligrosos que no son posibles de destruir como es el

caso de los compuestos inorgnicos.

Figura 2.10.- Esquema del proceso de inyeccin de lechada de cementobajo una mancha de contaminacin

(Fuente: https://reader003.{domain}/reader003/html5/0303/5a9a90ca98e0f/5a9a


6

43

Este tratamiento tiene un origen muy antiguo, al observar la

eficiencia de la mezclas de suelo-cemento en la construccin de

los terraplenes se adopto esta tcnica a la remediacin de suelos.

2.2 Seleccin de las tcnicas de remediacin

Antes de seleccionar una tcnica de remediacin es necesario recopilarinformacin sobre:

Caractersticas del contaminante.

Caractersticas ambientales, geogrficas, demogrficas, hidrolgicas

y ecolgicas del sitio.

Caractersticas del suelo.

Disponibilidad de capital.

La adecuada seleccin del tratamiento determinara el xito del mismo,

siendo aconsejable hacer un estudio para determinar la efectividad de la

tcnica, dicho estudio se hace con muestras extradas del sitio, el

estudio se puede realizar en tres partes, en el laboratorio para obtener

informacin del contaminante y para aplicar un tratamiento de

remediacin las muestras para determinar la eficiencia, y en el campo

con una planta piloto para corroborar la eficacia del tratamiento in situ.


6

44

Tabla 2.2Ventajas y desventajas de algunos mtodos de remediacin.(Heinke, 1999)

Mtodos deRemediacin

Ventajas Desventajas

Extraccin porfluidos

El procedimiento essencillo.

Solo funciona en suelospermeables.

No es efectivo en sueloscon alta absorcin.

Tratamientoelectroqumico

Proporciona buenosresultados en el caso demetales pesados ycompuestos orgnicos.

La textura y lapermeabilidad del suelo

tienen una influencianfima en la aplicacinde este tratamiento.

El contaminante puedesepararse con facilidaddel suelo, incluso enforma pura.

Costos elevados encuanto a equipos.

El suelo tratado pierdeligeramente su fertilidad.

Es necesario hidratar elsuelo 24 horas antes de la

aplicacin del tratamiento.

Inyeccin de aire Bajo presupuestoeconmico.

Procedimiento lento.

Enjuague delsuelo

Su proceso y efectividadno son afectados por lascondiciones externas.

Siendo el costo bajopuede usarse comotratamiento preliminar.

Efectivo para tratarsuelos arenosos o muypermeables.

En arcilla o limo losresultados no son ptimosdebido a que la solucin

de enjuague no puededesplazarse libremente yno entra en contactofcilmente con elcontaminante.

En ocasiones el enjuaguecontiene aditivos que si nose retiran completamentepueden contaminar elagua subterrnea.

Cuando hay variassustancias peligrosascomo metales y aceites

este tratamiento no eseficaz debido a que esdifcil hacer un enjuagueque sirva para retirarvarios contaminantes a lavez.


6

45

Mtodos deRemediacin


Extraccin consolventes

Es eficaz para tratarcontaminantesorgnicos,

No es aplicable paraextraer contaminantesinorgnicos debido a queestos materiales no sedisuelven fcilmente en lamayora de los solventes.

Incineracin Se pueden tratar

grandes volmenes entiempo cortos

Emisiones gaseosa.Alto costo de los

incineradores.

Fitorremediacin

Se requiere un mnimomantenimiento y elmanejo de materiales es

mnimo. Pueden eliminar los

ltimos restos decontaminantes atrapadosen el suelo que a vecesquedan con las tcnicasmecnicas detratamiento.

El suelo queda frtil ypuede crecer nuevavegetacin.

Las medidasfitocorrectivas sontratamientos mucho ms

lentos que otras y laprofundidad de accin eshasta donde llegan lasraces.

Aplicable para sitios conconcentraciones bajas decontaminantes.

Los contaminantesacumulados en las hojaspuede liberarse alambiente.

Tratamientotrmico

Permite tiempos rpidosde limpieza

La principal desventaja deutilizar este mtodo es queel suelo queda desprovistode toda la materiaorgnica imposibilitndoloas para su posteriorutilizacin.

Atenuacinnatural

Una vez remediado elsuelo no se altera laestructura fsico-qumicodel suelo.

Son mnimas latransferencia de los

contaminantes haciaotros sitios. Los costos son menores

que otros costos deremediacin.

Tiempos de remediacinconsiderablemente largos.

Se requiere monitoreos alargo plazo.

Solidificacin oestabilizacin

Bajo costos en equipos. Solo se retiene elcontaminante.


6

46

Tabla 2.3 Ventajas y desventajas de los mtodos de remediacinclasificadas de acuerdo a su aplicacin in situ y ex situ (Volke yVelasco, 2002).

In Situ Ex Situ

Ventajas

Permite tratar el suelo sinnecesidad de excavar nitransportar.

Potencial disminucin encostos.

Menor tiempo detratamiento.

Ms seguros en cuanto auniformidad: es posiblehomogenizar y muestrearperidicamente.

Desventajas

Mayores tiempos detratamiento.

Pueden ser inseguros encuanto a uniformidad:heterogeneidad en lascaractersticas del suelo.

Dificultad para verificar laeficacia del proceso.

Necesidad de excavar elsuelo.

Aumento de costos eingeniera para equipos.

Debe considerarse lamanipulacin del material yla posible exposicin alcontaminante.


6

47

Tabla 2.4Ventajas y desventajas de las tecnologas de remediacin,clasificadas de acuerdo con el tipo de tratamiento (Volke y Velasco,2002).


Tratamientosbiolgicos

Son efectivos en cuanto acostos.

Son tecnologas masbenficas para el ambientepara el ambiente.

Los contaminantesgeneralmente sondestruidos.

Se requieren un mnimo oningn tratamiento posterior.No requieren grandes

cantidades de energa.

No produce dixido de azufreni otras emisiones dainas.

Requieren mayorestiempos de tratamiento.

Es necesario verificas latoxicidad de intermediariosy/o productos.

No pueden emplearse si eltipo de suelo no favorece elcrecimiento microbiano.

Tratamientosfisicoqumicos

Son efectivos en cuanto acostos.

Pueden realizarse enperiodos cortos.

El equipo es accesible y nose necesita de muchaenerga ni ingeniera.

Los residuos generados portcnicos de separacin,deben tratarse odisponerse aumentando encostos y necesidades de

permisos.Los fluidos de extraccin

pueden aumentar lamovilidad de loscontaminantes, requiriendoun sistema derecuperacin.

Tratamientostrmicos

Permite tiempos rpidos delimpieza.

Es el grupo de tratamientosms costoso.

La principal desventaja deutilizar estos mtodos esque el suelo queda

desprovisto de toda lamateria orgnicaimposibilitndolo as parasu posterior utilizacin.


6

48

Tabla 2.5Cuadro comparativo de costos de algunas tcnicas de remediacin (Fuente:www.ine.gob.mx,*Folleto de campode experiencia del Ingeniero Francisco Torres).

Mtodos de Remediacin

Cronograma valorado

Tiempo de ejecucin Costo de la remediacin (Mano deobra, equipos y materiales)

Observaciones

Extraccin por fluidos 2 a 6 meses 238 $/m3

Tratamiento electroqumicoUna cuantas semanas

hasta 6 u 8 meses350 $/m3

Varan segn la extensin del

terreno, el material de los

electrodos, conductividad el suelo,

los costos de energa.

Inyeccin de aire* 1 a 2 meses 25 $/m3 Solo fracciones livianas de petrleo

Lavado del suelo* 2 a 4 meses 35 $/m3

Fitorremediacin* Superior a 6 meses 120 $/m3

Puede requerir varios ciclos de

cultivo

Biorremediacin* Superior a 6 meses 150 $/m

3

Solidificacin o estabilizacin

Dependiendo el

volumen en una horas

hasta algunas

semanas

110 $/m3
http://www.ine.gob.mx/http://www.ine.gob.mx/http://www.ine.gob.mx/http://www.ine.gob.mx/


6

49

Grafico 2.1.- Valoracin grafica de los mtodos de remediacinexpresados en dlares. (Toledo, 2009)

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Extraccin por fluidos

Tratamiento electroqumico

Inyeccin de aire

Lavado del suelo

Fitorremediacin

Biorremediacion

Solidificacin o estabilizacin

Metododeremediacin

USD/m3


6

50

2.2.1 Caractersticas del contaminante

Previo a la seleccin de una tcnica de remediacin es importante

obtener informacin del contaminante as como el tipo de

contaminante (orgnico e inorgnico) la concentracin, toxicidad,

movilidad dentro del medio, etc. Algunas de las caractersticas del

contaminante son:

Estructura del contaminante.- Todos los compuestos qumicos

tienen caractersticas nicas que establecen el grado de

movimiento y la capacidad de degradarse, su estructura qumica

determina su solubilidad, volatilidad, polaridad, y la capacidad de

reaccin.

Toxicidad.- La toxicidad para los seres vivos es un factor

importante para decidir el tipo de tratamiento de remediacin,

aunque el contaminante en s no sea toxico, algunos de sus

componentes pueden ser txicos para ciertos microorganismos,

retardando o impidiendo la biodegradacin.

Concentracin.- La concentracin determina si el suelo

contaminado puede remediarse con el uso de tratamientos


6

51

biolgicos o si se requiere utilizar tratamientos trmicos o

fisicoqumicos.

Solubilidad.- Esta caracterstica determina la disponibilidad de los

compuestos en su fase liquida es decir la cantidad del compuesto

que puede disolverse en agua por lo tanto la biodegradabilidad de

un compuesto depende de la solubilidad.

Difusin.- Est definida como la capacidad de movimiento que

tiene el contaminante a travs del suelo, la difusin determina el

grado de degradacin.

Volatizacin.- Es el proceso en el que una sustancia pasa de su

estado liquida a su estado slido o gaseoso, la volatizacin

depende del tipo de contaminante, contenido de humedad,

temperatura, concentracin y porosidad del suelo.

Densidad.- La densidad determina la tendencia del contaminante a

quedarse en la superficie del suelo o de penetrar en el mismo.

Biodegradabilidad.- Es la predisposicin de una sustancia para

ser transformado por medio de mecanismos biolgicos, los


6

52

microorganismos del suelo oxidan con mayor rapidez los

compuestos no txicos.

2.2.2 Localizacin y caractersticas del sitio

Estos dos factores tienen una gran incidencia en el momento de

elegir una tcnica de remediacin de suelos para asegurar la

efectividad del trabajo de limpieza. Estos dos factores determinan

el equipo que se podr emplear y la capacidad tecnolgica a

utilizarse vara ampliamente.

2.2.3 Caractersticas del suelo

El suelo representa un sistema de minerales no consolidados y de

partculas orgnicas meteorizadas por la accin del viento, agua y

aire. Debido a que su matriz est conformada por minerales, agua,

aire, materia orgnica y organismos vivos, las cuales son

caractersticas propias del terreno, limitan las opciones en el

momento de seleccionar una tcnica de remediacin. Algunos

datos como lo son el tamao de la partcula, la densidad aparente,

permeabilidad, pH, contenido de materia orgnica, humedad,

pueden obtenerse fcilmente y son factores que determinan la


7

53

eficiencia de la tecnologa de remediacin. El tamao de partculas

establece el grado de contaminacin que habr, siendo los suelos

arenosos y de gravas finas ms fciles de ser remediados; si el

terreno es muy heterogneo no sern factibles los tratamientos in

situ por lo tanto los suelos arenosos tiene un mayor grado de

dificultad.

La caracterstica que determina la efectividad en los tratamientos in

situ es la permeabilidad mientras que la humedad establece el tipo

de tecnologa puesto que si hay mucha humedad, est, puede

impedir el paso del aire a travs del suelo afectando el proceso de

biorremediacin.

2.3 Factores que inciden en la eficiencia de una tecnologa de

remediacin

La efectividad de una tecnologa de remediacin est determinado por

varios factores que interactan de forma compleja y estn supeditadas a

las caractersticas del contaminante as como las del suelo. Para la

seleccin de una tecnologa de remediacin es imprescindible conocer

las propiedades del suelo y del contaminante.

Entre los factores a considerar estn:


7

54

Procesos fsicos (sorcin, adveccin, dispersin, difusin, volatizacin

y solubilidad)

Procesos qumicos (reacciones de hidrlisis, oxidacin, reduccin,

fotlisis)

Procesos biolgicos (biodegradacin, biotransformacin y toxicidad)

Para facilitar la eleccin se debe obtener una descripcin detallada de los

siguientes aspectos:

Tipo de instalacin que dio origen a la contaminacin.

Magnitud de la contaminacin

Ubicacin geogrfica

Uso del suelo afectado

Formas de acceso al sitio

Ubicacin de poblaciones y cuerpos de agua

Caractersticas ecolgicas

A menudo se realiza un estudio de tratabilidad con la finalidad de

determinar si la tcnica seleccionada tendr xito en el momento de su

aplicacin, dicho estudio se realiza tomando muestras representativas del

suelo contaminado.


7

55

CAPITULO 3

BIORREMEDIACION

3.1 Definicin

La Biorremediacin consiste en el uso de microorganismos tales como:

enzimas, levaduras, hongos o bacterias, para descomponer o degradar

sustancias peligrosas. Los microorganismos as como los seres

humanos se alimentan de sustancias orgnicas, estando stas formadas

por tomos de carbono y de hidrogeno, de las cuales obtienen nutrientes

y energa, siendo esta tcnica menos agresiva para la naturaleza ya que

es 100% natural y de mas bajo costo que las otras tcnicas de

remediacin.

La utilizacin de los microorganismos en los procesos ambientales se

viene dando desde finales de 1950 y comienzos de 1960, se

comenzaron a utilizar principalmente para la limpieza de aguas

residuales. La biorremediacin se desarroll entre las dcadas de los 80


7

56

y 90, se ha aplicado exitosamente en suelos contaminados con

hidrocarburos cuando las condiciones de biodegradacin son ptimas,

aunque el tiempo que requiere para completar el proceso de limpieza es

mayor que otras tcnicas (Osorio,2003).

El tratamiento biolgico tiene un alto grado de efectividad en remediar

los suelos a un bajo costo de operacin, la factibilidad de tratar el suelo

in situ y ex situ lo hace la opcin ms usada para tratar suelos

contaminados con hidrocarburos. Dichos procesos se pueden dar en

dos condiciones: aerobias (en presencia de oxigeno) o anaerobias (no

hay oxigeno presente) aunque hay microorganismos facultativos, es

decir que pueden sobrevivir sin o con la presencia del oxigeno.

Figura 3.1.- Proceso de Bioremediacin in situde agua y suelo(Evaluacin de Riesgos y Restauracin Ambiental, 2001).


7

57

La efectividad de este tratamiento depende de muchos factores: tipo y

concentracin del contaminante, concentracin de nutriente,

concentracin de microorganismos, condiciones ambientales, etc.

3.2 Tipos de biorremediacin

La Biorremediacin dependiendo las necesidades y caractersticas del

problema se subdivide en varias metodologas (Velasco y Volke, 2002):

3.2.1 Bioaireacin:Consiste en estimular la biodegradacin natural de

los contaminantes de forma pasiva estimulando la actividad microbiana

Figura 3.2.- Proceso de Bioremediacin ex situde agua y suelo(Evaluacin de Riesgos y Restauracin Ambiental, 2001).


7

58

a travs de gases, como el metano y oxigeno. Se utiliza principalmente

para tratar suelos orgnicos semi voltiles o no voltiles.

3.2.2 Bioestimulacin:Esta estrategia radica en adicionar soluciones

acuosas que contengan nutrientes como el nitrgeno y fsforo para

mejorar la biodegradacin de contaminantes orgnicos o para la

inmovilizacin de los inorgnicos. Se aplica en suelos contaminados con

pesticidas y se ha comprobado buenos resultados con desechos de

municiones.

3.2.3 Bioaumentacin: Esta tcnica se aplica cuando los

microorganismos de la microflora son insuficientes para degradar los

contaminantes y cuando se requiere el tratamiento inmediato del sitio

contaminado, consiste en la adicin de una alta concentracin de

microorganismos vivos capaces de degradar los contaminantes. Se ha

usado para tratar suelos contaminados con insecticidas, herbicidas y

con desechos con altas concentraciones de metales.

3.2.4 Biolabranza: Consiste en mezclar el suelo contaminado

peridicamente con los nutrientes por medio del arado del mismo para

favorecer la aereacin, para optimizar la degradacin las condiciones del

suelo deben ser registradas constantemente. Se ha tratado con xito los


7

59

contaminantes como el diesel, lodos aceitosos, gasolina, algunos

pesticidas.

3.2.5 Compostaje:Es un proceso biolgico por medio del cual se trata

los suelos contaminados mezclndolos con elementos orgnicos slidos

como paja, aserrn, estircol y desechos agrcolas para regular la

cantidad de nutrientes, aumentar la generacin del calor y la aereacin.

Este proceso se utiliza principalmente en el tratamiento de residuos

slidos municipales, domsticos, de agricultura y fangos de

depuradoras.

Figura 3.3.-Proceso de compostaje de suelo contaminado(Fuente: Biosoil).


7

60

Las temperaturas altas que se producen en las pilas del compost

fomentan la eliminacin de algunos componentes peligrosos, las

temperaturas generalmente superan los 55 C.

3.3 Desarrollo tecnolgico de la Biorremediacin

Durante los primeros aos la industria petrolera de Estados Unidos

utiliz esta tcnica de manera rudimentaria debido a que naci de los

conocimientos empricos de los operadores de refineras, colocando los

lodos y otros residuos aceitosos como una capa delgada sobre el suelo

en lugares cercanos a la refinera, dndose cuenta que al cabo de unos

meses los residuos desaparecan, luego de estrictos estudios y una

regulacin y control del procedimiento, esta tcnica pas a utilizarse

como tratamiento de remediacin. Los cientficos comprobaron que

ciertos microorganismos, especialmente las bacterias son capaces de

utilizar el hidrocarburo del petrleo como alimento y fuente de energa,

las bacterias oxidan el petrleo transformndolo en dixido de carbono,

agua y energa.

Figura 3.4.- Biodegradacin aerobia en suelos contaminados conhidrocarburos (Fuente: EPA, 1996).


7

61

Posteriormente las investigaciones determinaron cules eran las

condiciones ptimas para que se pueda dar y acelerar el proceso de

Biorremediacin, la necesidad de mantener el suelo hmedo fue una de

las primeras conclusiones a la que llegaron, otro descubrimiento

importante fue el mantener el suelo en condiciones aerobias, haciendo

ms rpido el proceso.

La adicin de nutrientes orgnicos, principalmente nitrgeno y fsforo

estimulan en proceso, debido a que los hidrocarburos de petrleo son

casi exclusivamente hidrogeno y carbn conteniendo pocos elementos

esenciales para las bacterias como lo son el nitrgeno, fsforo, potasio

entre otros.

La mayora de los descubrimientos sobre la biodegradacin de los

hidrocarburos se dieron en los laboratorios, fueron las personas que se

encontraban trabajando en la industria petrolera los cuales

implementaron los descubrimientos en el campo, usando membranas

plsticas como fondo de las celdas y sistemas de drenaje para

almacenar lixiviados para no contaminar el suelo nativo.

Algunos microorganismos debido a la presencia prolongada de

contaminantes en los suelos han desarrollado la capacidad bioqumica


7

62

para degradarlos, asimilando sustancias que son peligrosas para los

seres humanos, tales como combustibles o solventes. Una vez

degradados los contaminantes, la poblacin de microorganismos se

reduce al agotarse su alimento.

Las pequeas poblaciones de los microorganismos que quedan no

representan ningn riesgo ya que se quedan en el suelo formando parte

de la materia orgnica del mismo. El proceso de Biorremediacin

normalmente ocurre en la naturaleza pero de manera lenta.

3.4 Fundamento Bioqumico de la Biorremediacin

El proceso de biodegradacin da inicio cuando los microorganismos

transforman los contaminantes mediante reacciones qumicas, los

compuestos pueden ser orgnicos o inorgnicos y los procesos

comprenden las reacciones de oxidacin y reduccin, absorcin,

intercambio de iones y reacciones de quelacin.

El fundamento bioqumico esta basado en las reacciones de oxido-

reduccin que se producen en la cadena transportadora de electrones

de las clulas la cual tiene por finalidad proveer de energa, los

compuestos hidrocarburazos son los sustratos orgnicos que catalizan


80

63

dichas reacciones actuando como donadores de electrones degradando

as los contaminantes.

Los receptores de electrones ms usados por los microorganismos son

los nitratos, los sulfatos, el oxigeno, el hierro (III) y el dixido de carbono.

La respiracin bacteriana se produce en condiciones aerobias cuando el

oxigeno es utilizado como aceptor y cuando son usados los sulfatos o el

dixido de carbono las condiciones son anaerobias.

Tabla 3.1 Tipos de reacciones en los procesos de degradacinaerbicos y anaerbicos.

Degradacin

aerobia:Sustrato + O2 Biomasa + CO2 + H2O

Degradacin

anaerobia:

Sustrato + NO3-Biomasa + CO2 + N2

Sustrato + SO42- Biomasa + CO2 + S2+

Sustrato + Fe3+ Biomasa + CO2 + Fe2+

Sustrato + Mn4+ Biomasa + CO2 + Mn2+

Sustrato + CO2 Biomasa + CO2 + CH4

Biomasa: Se define como la materia total de los seres que viven en un lugardeterminado, expresada en peso por unidad de rea o de volumen.Sustrato:Es el lugar que sirve de asiento a una planta o a un animal fijo.


81

64

3.5 Factores que afectan en la efectividad de los procesos de

Biorremediacin

La efectividad de los procesos de biorremediacin est sujeta a varios

factores que interactan de forma compleja dependiendo de las

caractersticas del suelo y del contaminante entre otras. Los factores se

pueden vivir en tres grupos: fsicos, qumicos y medioambientales.

Factores fsicos

Factores qumicos

Factores medioambientales

Presencia de agua

Disponibilidad del contaminante para losmicroorganismos

Aceptor de electrones

Estructuraqumica del

contaminante

Solubilidad Toxicidad Volatizacin Biodegradabilidad Polaridad Densidad

Temperatura Humedad pH Nutrientes


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65

El agua en los procesos de Biorremediacin es uno de los factores

importante, aunque los microorganismos obtienen los nutrientes de las

soluciones, se requieren condiciones mnimas de humedad, un exceso

de humedad provocara la disminucin de la concentracin de oxigeno

en el suelo inhibiendo as el crecimiento de los microorganismos con la

aparicin de zonas anaerobias, el rango de humedad para recuperar

suelos est entre 150 y 250 gramos de agua por kilo de terreno seco

(Eweis,1999).

Algunas veces los microorganismos no pueden estar en contacto con los

contaminantes porque muchos no son solubles en agua concentrndose

en las partculas slidas, algunos pueden acumularse en intersticios

menores a 1 m evitando el crecimiento de las colonias microbianas.

Hay varios aceptores electrones que se pueden emplear para promover

la respiracin microbiana tales como el 7, 2NO ,2

4SO ,

3Fe

, 2CO pero

sigue siendo el oxigeno el ms usado en terrenos no saturados.

Los microorganismos son extremadamente sensibles a los cambios de

las condiciones fsicas, qumicas y medioambientales, por ejemplo

algunas bacterias crecen a temperaturas que varan entre 0 hasta 25

C o 30 C, mientras que otras bacterias pueden crecer a temperaturas

de hasta 99 C. ( Henry y Heinke, 1996).


83

66

El pH ms adecuado para el crecimiento de las bacterias oscila en un

rango de 6.5 a 7.5 teniendo como lmites 4 y 10, en cambio los mohos y

levaduras efectan mejor su funcin en medios cidos (pH entre 0 y 7).

El rango para el mejor desarrollo de los microorganismos es entre 6 y 9,

siendo entre 7 y 8 el rango ptimo para su crecimiento.

Los nutrientes son una necesidad imprescindible para el crecimiento y la

supervivencia de los organismos, los nutrientes deben estar disponibles

para que los microorganismos los asimilen y sinteticen. Los nutrientes

principalmente son el fsforo y el nitrgeno. En algunos casos los

microorganismos se encargan de producir los nutrientes que necesitan a

partir de otros.

Los microorganismos metabolizan la materia orgnica de dos maneras

diferentes:

En la fermentacin se producen reacciones de oxido-reduccin

sin la presencia de un aceptor de electrones externo, la materia

orgnica cumple las funciones de dador y receptor de

electrones a la vez. En el proceso de fermentacin no se

oxidan todos los tomos de carbono por lo cual no se


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67

desprende toda la energa potencial bajando as el rendimiento,

siendo ste el motivo por el que no es muy usado este proceso.

En la respiracin interviene un aceptor de electrones mientras

que la materia orgnica funciona como dador de electrones,

cuando el aceptor de electrones es el oxgeno el proceso es

aerobio y cuando se trata de compuestos como el3NO

o el2

4SO se produce un proceso anaerobio, los microorganismos

que emplean el oxgeno como aceptor de electrones

desprenden mayor energa que aquellos que utilizan los

nitratos o sulfatos entre otros, en los procesos aerobios los

microorganismos se reproducen con mayor rapidez haciendoeste proceso ms conveniente que los procesos anaerbicos.

3.6 Diversidad microbiana en los sitios contaminados

Las poblaciones microbianas que predominan en los suelos

contaminados son aquellas capaces de sobrevivir y de reproducirse en

un medio lleno de toxicidad, alimentndose de los contaminantes si las

condiciones externas se prestan para esto. Los suelos contaminados

contienen una gran cantidad de microorganismos entre bacterias y

hongos que representan aproximadamente 104 o 106 clulas por gramo


85

68

de suelo. Las bacterias de la clase de las Pseudonomasson usualmente

encontradas en los suelos contaminados y en los suelos en procesos de

remediacin. Dentro de las especies de las Pseudomonastenemos las

Aeruginosa, Cepacia, Putida y la Stutzeri. Hay algunos tipos de

Pseudomonas Putidacapaces de metabolizar el tolueno.

Varias especies de hongos como la Aspergillus fumigatus y la Absidia

corymberiferaentre otros han sido encontradas en suelos contaminados

con pesticidas, en el caso de los suelos contaminados con hidrocarburos

la diversidad microbiana es reducida pero contienen ms

microorganismos que los suelos no contaminados, las bacterias

Pseudomonas y Methanobacterias se desarrollan prsperamente en los

suelos contaminados con hidrocarburos.

3.7 Tipos de bacterias usadas en los procesos de Biorremediacin

Existen una gran variedad de bacterias usadas en la recuperacin de

suelos contaminados, como por ejemplo la bacteria Deinococcus

radioduranssiendo un extremofiloresiste condiciones extremas como: la

radiacin, compuestos mutagnicos, radiacin, sequedad, por esa razn

es comnmente usado para eliminar compuestos radioactivos en el

suelo.


86

69

Algunas bacterias usan a los hidrocarburos como fuente de carbono

para su crecimiento, solo algunas especies son capaces de degradar

hidrocarburos gaseosos, mientras un mayor numero de bacterias es

capaz de degradar hidrocarburos parafnicos. Existen ms de 25 clases

de bacterias y hongos capaces de degradar hidrocarburos. En la tabla

3.2 se incluyen bacterias que degradan hidrocarburos entre otros:


87

70

Tabla 3.2 Tipos de bacterias mas comunes usadas en losprocesos de remediacin.

Grupo de bacterias Genero Importancia ambiental

Bacterias dedescomposicin

PseudomonasDegrada compuestos

orgnicos

Flavobacterium Degrada protena

ZoogleaOrganismo formador defloculos en plantas de

lodos activados

Clostridium Producen cidos grasos

a partir de materiaorgnica en un digestor

anaerobioMicrococcus

Methanobacterium

Producen metanogaseoso a partir decidos grasos en undigestor anaerobio

Methanococcus

Methanosarcina

Bacterias nitrificantes

Nitrobacter

Oxidan compuestosnitrogenados inorgnicos

Nitrosomonas

Bacteriasdesnitrificantes

Bacillus

Pseudomonas

Reducen nitratos ynitritos a nitrgeno

gaseoso u oxido ntrico

Bacterias degradadorasde cloro

Pseudumonastransgenicas

Degradan compuestostxicos que contienen

cloro (como el vinilcloruro)en compuestos menos

nocivos

Bacterias fijadoras denitrgeno

AzobacterCapaces de fijar el

nitrgeno atmosfrico enNH3

Beijerinckia


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71

Grupo debacterias

Genero Importancia ambiental

Bacterias reductoras desulfatos

DesulfovibrioInterviene en la corrosin

de tuberas de hierro

Bacterias fotosintticas

Chlorobium

Reducen sulfuros a azufreelemental

Chromatium

Bacteriasfrricas

Filamentosas Sphaerotilus

Dan volumen a los lodos

en las plantas de lodosactivados

Oxidantesdel hierro

Leptothrix Oxidan el hierro ferroso

Bacterias degradadorasde hidrocarburos

PseudomonasArthrobacterActinomycesAerobacterFlaviobacteriumCorynebacteriumSphingomonasMicrococcus

Degradan hidrocarburos

Existen tambin algunos tipos de hongos capaces de degradar

contaminantes, pero a diferencia de las bacterias son las races de los

hongos las que se incuban, pueden ser plantados sobre los sueloscontaminados o pueden sembrarse en medios lquidos para luego ser

rociados. El Cladophialophora es un tipo de hongo usado

frecuentemente en la degradacin del tolueno, etilbenzeno y xileno.


89

72

3.8 Ventajas y desventajas de la aplicacin de esta tcnica

Las ventajas en la aplicacin de la Biorremediacin sobre otras tcnicas

radica en que es menos costosa, elimina los contaminantes en su

totalidad, el proceso

remediacion de suelos por procesos biologicos

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