EXTENSO PROYECTO BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS POR LA EXPLOTACIÓN DE GAS NATURAL EN LA CUENCA DE BURGOS

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1 EXTENSO PROYECTO BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS POR LA EXPLOTACIÓN DE GAS NATURAL EN LA CUENCA DE BURGOS I. OBJETIVOS DEL PROYECTO Se logró el cumplimiento de todos los compromisos establecidos. Se seleccionaron, aislaron, identificaron y evaluaron en laboratorio y campo cepas de microoorganismos capaces de descomponer los hidrocarburos impregnados en los recortes de perforación de pozos para la explotación de gas natural en la Cuenca de Burgos con la finalidad de lograr la biorremed ación de los recortes. Se demostró que la biodegradadón microbiana de los hidrocarburos constituye un mecanismo, económicamente viable para la remediación de los recortes contaminados con hidrocarburos del petróleo y se implementó un procedimiento de biorremediación o técnica de Land Farming para lograr la limpieza de dichos recortes, utilizando microorganismos nativos. Todos los suelos estudiados aportaron microorganismos nativos capaces de descomponer los hidrocarburos presentes en los recortes de perforación por lo que se puede dear que todos los suelos del noreste de México son buenas fuentes de tales microbios para llevar a cabo la biorremediación de los recortes de manera económicamente viable. La descomposición de los hidrocarburos presentes en los recortes de perforación se llevó a cabo satisfactoriamente cuando éstos se mezclaron en proporciones de 1:1 con los suelos durante periodos de incubación de entre dos y siete meses a niveles adecuados de nutrientes, humedad y aireación. Bajo las condiciones adecuadas en las mezclas se logró disminuir el contenido de hidrocarburos hasta el límite permitido (3000 mg kg' 1 ) por la Norma Oficial Mexicana, NOM-138-SEMARNAT/ Esto significa que la aplicación de técnicas biorremediación o de Land Farming para la restauración de suelos contaminados con hidrocarburos generó resultados satisfactorios. Contrariamente a lo esperado se encontró que para lograr la biorremediación de los recortes no es necesaria la inoculación de las mezclas de suelo y recortes de perforación con los microorganismos aislados e identificados como capaces de descomponer los hidrocarburos tales como levaduras del género Sporobolomyces y bacterias del género Pseudomonas ya que éstas no incrementaron significativamente la tasa de descomposición de dichas sustancias. Sólo se requirió la bioestimulación de los microbios nativos de los suelos con la aplicación de los nutrientes nitrógeno y fósforo, un nivel de humedad de 50 % de capacidad de campo y una aireación adecuada mediante la remoción del material al menos una vez al mes. Se logró la formación de dos Ingenieros en Ciencias Ambientales, que realizaron su tesis profesional a través de las actividades y recursos del proyecto. Abel A. Martínez Charles y José Luis Rodríguez Balderas. Se anexa copia de ambas tesis y otros productos entregables comprometidos. Se adquirieron materiales y equipo de laboratorio esenciales para la realización del presente proyecto Sin embargo buena parte de los materiales y todos los equipos de laboratorio seguirán siendo de gran utilidad para el quehacer académico ya que constituyen un acervo muy valioso para la realización de prácticas, investigaciones, proyectos y en general la formación de estudiantes de las carreras de Ciencias Ambientales y Agronomía de la UAM Agronomía y Ciencias, Universidad Autónoma de Tamaulipas. 1 1

2 II. DESARROLLO DEL PROYECTO. Se anexa documento. III. ESTRUCTURA DEL INFORME 1. - DATOS GENERALES DEL PROYECTO Clave del proyecto: TAMPS-2005-C08-14 Proyecto: BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS POR LA EXPLOTACIÓN DE GAS NATURAL EN LA CUENCA DE BURGOS Periodo: 10 Octubre de diciembre de 2009 Responsable del Proyecto: Dr. Patricio Rivera Ortiz* Institución: Universidad Autónoma de Tamaulipas Modalidad: A 2. RESUMEN DEL PROYECTO La Cuenca de Burgos es una zona de explotación de gas natural en la cual la perforación de pozos a gran profundidad, genera grandes cantidades de residuos o lodos impregnados de diesel y otros hidrocarburos mismos que son transportados para recibir un tratamiento térmico por una empresa privada con la finalidad de eliminar parte de los contaminantes y posteriormente ser confinados en un relleno sanitario. Sin embargo, con ese tratamiento no se logra una limpieza total pues el material conserva remanentes de entre 2 y 3 % (20000 a mg kg' 1 ) de residuos de hidrocarburos lo que representa un serio problema de contaminación de los suelos y aguas en el noreste de México. En este trabajo de investigación se utilizaron técnicas de biorremediación o Land Farming para reducir la concentración de hidrocarburos de estos materiales y disminuir la contaminación del ambiente. Se llevó a cabo tanto en laboratorio como en campo utilizando recortes de perforación contaminados con hidrocarburos procedentes de pozos de extracción de gas natural de la Cuenca de Burgos y confinados en una Planta de tratamiento de residuos llamada RECOTEC ubicada en el km de la carretera Monterrey-Reynosa, en el municipio de Reynosa, Tamaulipas. Con la finalidad de mezclarse con los recortes para lograr su biorremediación, se utilizaron suelos de diferentes sitios del Estado, como fuentes de microorganismos para conseguir la descomposición de los hidrocarburos impregnados en los recortes. Se usó suelo de vegetación natural (semidesértica) localizado en tres sitios de los terrenos de la misma Planta (Pileta, Estanques y Relleno) y cuatro suelos agrícolas (Nutria, km 75, El Potrillo y Posta) ubicados en los km 42, 75 y 85 de la carretera San Fernando- Reynosa, en el municipio de Reynosa, así como en el km 20 de la carretera Cd. Victoria-Monterrey, municipio de Güemes, respectivamente. Todos los suelos estudiados en la presente investigación aportaron microorganismos capaces de descomponer los hidrocarburos presentes en los recortes de perforación de los pozos excavados para la explotación de gas natural en la Cuenca de Burgos. Estos suelos son buenas fuentes de microbios para llevar a cabo la biorremediación de estos residuos cuando se mezclan con los recortes de perforación y se mantienen en incubación por varios meses. La descomposición de los hidrocarburos presentes en los recortes de perforación se llevó a cabo satisfactoriamente cuando éstos se mezclaron en proporciones de 1:1 con suelos de la zona norte y centro del estado de Tamaulipas durante periodos de incubación de entre dos y siete meses a un 2

3 contenido de humedad alrededor 50 % de capacidad de campo, remoción del material al menos cada mes para provocar la aireación y adicionar nitrógeno (urea) y fósforo (fosfato de amonio) al inicio del periodo de incubación para ajustar las proporciones de C:N:P a 100:10:1, con base en el contenido de carbono orgánico total de la mezcla. Bajo las condiciones adecuadas en las mezclas se logró disminuir el contenido de hidrocarburos hasta el límite permitido (3000 mg kg' 1 ) por la Norma Oficial Mexicana, NOM-138-SEMARNAT/ Esto significa que la aplicación de la técnica de Land Farming a la restauración de suelos contaminados con hidrocarburos aportó resultados satisfactorios. Se encontró que para lograr la biorremediación de los recortes no fue necesaria la inoculación de las mezclas de suelo y recortes de perforación con los microorganismos aislados e identificados como capaces de descomponer los hidrocarburos tales como levaduras del género Sporobolomyces y bacterias del género Pseudomonas ya que éstas no incrementaron significativamente la tasa de descomposición de dichas sustancias. Sólo se requirió la bioestimulación de los microbios nativos de los suelos con la aplicación de los nutrientes nitrógeno y fósforo, un nivel de humedad de 50 % de capacidad de campo y una aireación adecuada mediante la remoción del material al menos una vez al mes. 3. RESULTADOS DEL PROYECTO Formación de dos Ingenieros en Ciencias Ambientales, que realizaron su tesis profesional a través de la dirección, actividades y recursos del proyecto. Abel A. Martínez Charles y José Luis Rodríguez Balderas. Selección, aislamiento, identificación y evaluación de dos microorganismos capaces de descomponer hidrocarburos de los recortes de perforación: Levaduras del género Sporobolomyces y bacterias del género Pseudomonas. Sin embargo estos microbios no resultaron eficientes a nivel de campo para la restauración de los materiales al inocularse en las mezclas de suelo y recortes contaminados en comparación con las cepas nativas de cada suelo debido a la competencia microbiana pues se obtuvieron resultados similares con y sin la inoculación de las mezclas con los microorganismos mencionados. Implementación de un procedimiento de biorremediación de campo o técnica de Land Farming para eliminar los hidrocarburos en los recortes de perforación hasta niveles aceptables. Este consistió en mezclar recortes contaminados con hidrocarburos y suelo, en proporción de 1:1 durante periodos de incubación de entre dos y siete meses a un contenido de humedad de alrededor 50 % de capacidad de campo. Las mezclas se deben remover al menos una vez al mes para provocar la aireación y adicionarse con nitrógeno (urea) y fósforo (fosfato de amonio) al inicio del periodo de incubación para ajustar las proporciones de C:N:P a 100:10:1, con base en el contenido de carbono orgánico total de la mezcla. Este tratamiento disminuyó el contenido de hidrocarburos en las mezclas hasta el límite permitido (3000 mg kg' 1 ) por la Norma Oficial Mexicana. NOM-138-SEMARNAT/ Esta técnica de biorremediación o de Land Farming generó resultados satisfactorios y económicamente viables. Metas y objetivos alcanzados Se alcanzaron todas las metas propuestas en el proyecto Se caracterizaron los suelos y los recortes de perforación contaminados con hidrocarburos. Esta información sirvió de base para la realización del proyecto Se aislaron y caracterizaron dos cepas microbianas encontradas en los suelos de la zona de estudio 3

4 y reproducidas en mezclas de suelo y materiales contaminados. Se evaluaron las cepas microbianas, aisladas y caracterizadas en laboratorio, a fin de conocer su capacidad para descomponer los hidrocarburos de los residuos contaminados, en las celdas de biorremediación. Se evaluaron varios tratamientos de biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos, a nivel de campo lo cual constituye las técnicas de Land Farming. Se elaboró una recomendación económicamente viable. 3.1 Contribución técnica del proyecto Los resultados del proyecto aunque no son en sí un descubrimiento inédito pues la biorremediación o Land Farming ha sido utilizada en México y otros países, si reviste gran importancia regional y nacional pues se ha demostrado que esta técnica de tratamiento de recortes contaminados puede ser una alternativa económicamente viable para aplicarse en el control de la contaminación derivada de las actividades de perforación del subsuelo para la explotación de gas y petróleo en el noreste de México ya que no requiere de grandes insumos sino solamente fertilizantes nitrogenados y fosfatados para bioestimular los microorganismos nativos del suelo que tienen la capacidad de llevar a cabo la descomposición de los hidrocarburos, compuestos que en muchos son casos constituyen graves problemas de contaminación. A nivel mundial estos resultados representan una contribución al conocimiento, una mejora gradual y una experiencia más en el uso de la biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos. Los resultados encontrados son de gran interés para darse a conocer en revistas especializadas pues se publicarán al menos dos artículos científicos en revistas XVII Congreso Latinoamericano de la Ciencia del Suelo, el cual se llevó a cabo en la ciudad de León Guanajuato del 17 al 21 de septiembre de BIOESTIMULACIÓN DE UN SUELO CONTAMINADO CON HIDROCARBUROS". Congreso Internacional de Ciencias Ambientales Santa Cruz Tlaxcala, México, del 1-5 junio de "Biorremediación de recortes de perforación contaminados con hidrocarburos. Vil Simposio Internacional Agro Environ, Cancún 2010, del 19 al 22 de mayo, DINÁMICA DE LA BIORREMEDIACIÓN DE RESIDUOS CONTAMINADOS POR HIDROCARBUROS EN LA CUENCA DE BURGOS, MÉXICO. Este resumen se envió a finales de noviembre de Productos de la investigación: 1. - Cepas microbianas (Se anexa documento) 2. - Procedimiento de muestreo (Se anexa documento) 3. - Paquete tecnológico Land Farming (Se anexa documento) 4. - Artículo científico (Se anexa documento) 5. - Tres congresos nacionales e internacionales (Se anexan constancias) XVII Congreso Latinoamericano de la Ciencia del Suelo, el cual se llevó a cabo en la ciudad de León Guanajuato del 17 al 21 de septiembre de "BIOESTIMULACIÓN DE UN SUELO CONTAMINADO CON HIDROCARBUROS". Congreso Internacional de Ciencias Ambientales Santa Cruz Tlaxcala, México, del 1-5 junio de "Biorremediación de recortes de perforación contaminados con hidrocarburos. Vil Simposio Internacional Agro Environ, Cancún 2010, del 19 al 22 de mayo, DINÁMICA DE LA BIORREMEDIACIÓN DE RESIDUOS CONTAMINADOS POR HIDROCARBUROS EN LA CUENCA DE BURGOS, MÉXICO. Este resumen se envió a finales de noviembre de Formación de grupos de investigación Se conformó un grupo de trabajo para realizar investigación en biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos: 4

5 Dr. Patricio Rivera Ortiz (Ensayos de biorremediación) Dr. Francisco de la Garza Requena (Trabajo Microbiológico) M.C. Jessica Ortiz Carrizalez (Trabajo microbiológico) Dra. Blanca I. Castro Meza (Ensayos de biorremediación) Dr. Lorenzo Heyer Rodríguez (Análisis de hidrocarburos) M.C. Nestor Guevara García (Análisis de hidrocarburos) 3.3 Formación de recursos humanos: Se logró la formación de dos Ingenieros en Ciencias Ambientales, que realizaron su tesis profesional a través de las actividades y recursos del proyecto: Abel A. Martínez Charles con la tesis Bioestimulación de un suelo contaminado con hidrocarburos y la actividad microbiana José Luis Rodríguez Balderas con la tesis Biorremediación de recortes de perforación contaminados con hidrocarburos". Se anexan copia de ambas tesis 3.4 Colaboración interinstitucional y multidisciplinaria 4. IMPACTO DE LA INVESTIGACION EN LOS SECTORES USUARIOS 4.1 Productos del proyecto transferidos o transferibles a los usuarios Cepas microbianas (Se anexa documento) Paquete tecnológico Land Farming (Se anexa documento) Artículo científico (Se anexa documento) 4.2 Mecanismos de transferencia utilizados La transferencia de los resultados se ha hecho por escrito y por comunicación personal pues se ha trabajado de forma asociada con el usuario durante dos años en la planta Recotec. Así mismo se seguirá ofreciendo la asesoría al usuario. Se anexa oficio de recepción de los documentos: Cepas microbianas y Paquete tecnológico Land Farming. 4.3 Beneficio potencial del proyecto El presente proyecto de investigación ha desarrollado una tecnología de biorremediación de bajo costo, con base en la bioestimulación de microorganismos nativos que tienen la capacidad de descomponer los hidrocarburos en los suelos y otros materiales de una manera amigable con el ambiente ya que esta técnica no genera ningún disturbio al ecosistema ni requiere inoculación microbiana o el uso de insumos excesivos; sólo fertilizantes nitrogenados y fosfatados. Así, se puede evitar que se sigan acumulando estos residuos peligrosos que son y serán un foco de contaminación cada vez más grave para la región. Además de los trabajos de perforación de pozos para la explotación de gas natural y petróleo que producen grandes volúmenes de residuos contaminados se tiene también de manera muy frecuente derrames de hidrocarburos de oleoductos y de medios de transporte carretero. En todos casos es posible aplicar el conocimiento generado en el presente proyecto de manera económicamente viable. Esto representa beneficios de importancia económica y social. *Director Técnico. 5