IMPACTOS: sobrecarga de materia orgánica y

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2 Microorganismos y Medio Ambiente IMPACTOS: sobrecarga de materia orgánica y eutrofización ió BENEFICIOS: Capacidad autodepurativa de las aguas Estrategias de depuración de residuos líquidos Biorremediación: Absorción y transformación de metales tóxicos Bi di ió d á i Biorremediación de compuestos orgánicos (Hidrocarburos)

3 Sobrecarga de materia orgánica Es un incremento de materia orgánica en el sistema Crecimiento de microorganismos quimiorganoheterotrofos o ot o os respiradores aerobios, os, que obtienen la energía y nutrientes por oxidación de los compuestos orgánicos. Colpidium Amoeba proteus Pediastrum boryanum

4 Sobrecarga de materia orgánica Consumo acelerado de oxígeno y aumento de turbidez Limitación de crecimiento de productores primarios (por menor absorción de la luz) insuficiente recarga de oxígeno Tendencia a la anoxia: agotamiento de su contenido de oxígeno disuelto DBO Tipo de agua DBO mg/l Agua potable 0.75 a 1.5 Agua poco contaminada 5 a 50 Agua potable negra municipal 100 a 400 Residuos industriales 5 00 a El protozoo flagelado Bodo es frecuente de aguas contaminadas y con poco oxígeno

5 Sobrecarga de materia orgánica Consumo acelerado de oxígeno y aumento de turbidez Limitación de crecimiento de productores primarios (por menor absorción de la luz) insuficiente recarga de oxígeno Tendencia a la anoxia: agotamiento de su contenido de oxígeno disuelto DBO La falta de O2 mata a los organismos aerobios (microorganismos, invertebrados y peces) La descomposición de estos organismos muertos constituyen una demanda adicional de O2

6 Sobrecarga de materia orgánica Crecimiento i de organismos quimioorganohetrotrofos i fermentadores y respiradores anaerobios: Producción y acumulación de ácidos grasos, metano, sulfídrico, amoniaco, La turbidez y los productos metabólicos tóxicos (como SH2) interfieren en la regeneración fotosintética de O2. Cuando se agota el OD los procesos de autodepuración se hacen más lentos.

7 Eutrofización Es un proceso, en el que se da un aumento de nutrientes (N, P, Si) Disminución o agotamiento del O2 en las aguas profundas. Diatoma CAUSAS Cambios en las características físicas del sistema (p.e. hidrología, erosión) Cambios en las comunidades biológicas (p.e. reducción herbivoría) Aumento en los nutrientes Naturales o antropogénicas

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9 Fuentes de nutrientes: Nitrógeno El nitrógeno reactivo se ha incrementado en el último siglo debido: la fijación artificial de N en los fertilizantes, Emisiones de óxidos de N por el consumo de combustibles fósiles Procesos de volatilización de las formas reducidas (NH3)

10 Fuentes de nutrientes Comercio de N en forma de fertilizante Galloway et al. (2008)

11 The European Environment: State and Outlook 2010

12 A) Total atmospheric reactive nitrogen (N r ) deposition in 1860 in mg m 2 year 1 [Total atmospheric N r deposition in 1860 was 20 Tg N year 1 B) Total atmospheric reactive nitrogen (N r ) deposition in 2000 in mg m 2 year 1 [otal atmospheric N r deposition in 2000 was 67 Tg N year 1 Duce et al. (2008) Science

13 Fuentes de nutrientes: P Fertilizantes manufacturados Detergentes Minería Estiércol animal Introducción en ecosistemas acuáticos vía vertidos, escorrentía y erosión del suelo (Bennett et al., 2001)

14 The European Environment: State and Outlook 2010

15 Según las evaluaciones recientes de las masas de agua interiores de la Unión Europea, están disminuyendo los niveles de nitrato y fosfato, f aunque a un ritmo más bien lento. Si bien los niveles de nutrientes siguen siendo demasiado altos, la mejora de la calidad, en parte como consecuencia de la DMA, ha contribuido a la recuperación ecológica de algunos ríos.

16 Incremento de nutrientes Aumento PP El N y el P limitan el crecimiento del fitoplancton autótrofo El Si limita el crecimiento de las diatomeas Los nutrientes inorgánicos disueltos (NO2, NO3, NH4, ortofosfatos, y silicatos) macronutrientes para autótrofos El N es considerado el nutriente limitante en el océano y estuarios El P es considerado el nutriente limitante en lagos y embalses Cuando los nutrientes que limitan crecimiento del fitoplancton son suministrados Productividad Primaria biomasa fitoplanctónica clorofila a

17 El problema de la eutrofización de los medios acuáticos

18 Procesos de hipoxia anoxia Diagram from "Causes of Gulf of Mexico Hypoxia Nancy Rabalais, Louisiana Universities Marine Consortium R. Eugene Turner, Louisiana State University

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20 Procesos de hipoxia anoxia 6 8, ph H2S (mg/l) Pr rofundid dad ph H2S Eh (mv) Agua Lodo Eh 1. Es tóxico para mayoría de organismos acuáticos 2. Inhibe la nitrificación desnitrificación 3. Aumento de turbidez mortalidad de comunidad bentónica ingeniera

21 Procesos de hipoxia anoxia Comunidad microbiana O2 Tª 0 Cianobacterias Epilimnio Prof fundidad d (m) 10 Chromatiaceas Chlorobiaceas Hipolimnio 20 Log (UFC/l)

22 Procesos de hipoxia anoxia Comunidad microbiana

23 Procesos de hipoxia anoxia Comunidad microbiana O2 Tª 0 Cianobacterias Epilimnio Prof fundidad d (m) 10 Chromatiaceas Chlorobiaceas Bacterias heterótrofas Hipolimnio 20 Bacterias heterótrofas Organismos sulfatorreductores Log (UFC/l)

24 Procesos de hipoxia anoxia Flujo de energía Díaz & Rosenberg (2008) Science

25 Spreading Dead Zones and Consequences for Marine Ecosystems Díaz & Rosenberg (2008) Science Procesos de hipoxia anoxia Se han identificado 405 zonas costeras anóxicas en el mundo en el año 2008 Hasta el año 1960 sólo había 49 El mar Báltico tiene la mayor superficie anóxica del mundo

26 Procesos de hipoxia anoxia Blooms de algas Conley et al. Environ. Sci. Technol., 2009

27 Turner et al. (2008) Procesos de hipoxia anoxia

28 Turner et al. (2008) Procesos de hipoxia anoxia

29 Turner et al. (2008) Procesos de hipoxia anoxia

30 Emergence of Anoxia in the California Current Large Marine Ecosystem Chan et al. (2008) Science

31 Países ricos Países pobres

32 Entrada de nutrientes concentración de nutrientes en el agua de cianobacterias i de producción fitoplanctónica tó i filamentosas blooms de algas Blooms de algas nocivos dinoflagelados

33 Entrada de nutrientes concentración de nutrientes en el agua de cianobacterias i de producción fitoplanctónica tó i filamentosas blooms de algas de zooplancton macroalgas penetración de la luz Sedimentación ió de materia orgánica Deficiencia de O 2 y formación de H 2 S Ictiofauna por encima de la oxiclina Pérdida de hábitat Abundancia y Diversidad bentónica Pérdida de ictiofauna

34 Capacidad auto depurativa de aguas Los sistemas acuáticos tienen la capacidad de autodepuración gracias a la actividad de microorganismos heterótrofos presentes Esta actividad es altamente dependiente del OD Zoothamnium Scenedesmus Coleps

35 Capacidad auto depurativa de aguas La velocidad de autodepuración depende de: Movimiento del agua, a más rápido más autodepuración, ya que toma más oxígeno. Profundidad. A más profundidad, menos autodepuración debido a la escasez de oxígeno. Superficie. Cuanto mayor sea la superficie, mayor será el contacto con el oxígeno del aire.

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37 Efectos de los vertidos en la biocenosis de los ríos

38 Efectos de los vertidos en la biocenosis de los ríos

39 Materia orgánica biodegradable: Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) Materiales oxidables: Demanda Química de Oxígeno (DQO) DBO5 es la cantidad de oxígeno disuelto requerido por los microorganismos para la oxidación aerobia de la materia orgánica biodegradable presente en el agua. Se mide a los cinco días. Mdid Medida indicativa dl del carbono orgánico de rápida asimilación. il ió Un DBO alto indica un agua con mucha materia orgánica fácilmente biodegradable Es la cantidad de oxígeno que se necesita para oxidar los materiales contenidos en el agua con un oxidante químico (normalmente dicromatoo permanganato). Se determina en tres horas y, en la mayoría de los casos, guarda una buena relación con la DBO por lo que es de gran utilidad al no necesitar los cinco días de la DBO. Sin embargo la DQO no diferencia entre materia biodegradable y el resto y no suministra información sobre la velocidad de degradación en condiciones naturales. Medida indicativa del carbono orgánico total.

40 Estrategias de depuración de residuos líquidos El impacto de las aguas residuales en las naturales: 1. reducción del OD 2. cuando se reduce OD, los procesos de autodepuración son más lentos 3. Falta de O2 mata a organismos aerobios 4. La descomposición de organismos muertos demanda más O2 5. La turbidez y los compuestos tóxicos (p.e. SH2) interfieren en la regeneración fotosintética del O2 El tratamiento de residuos líquidos: 1. reducción de la DBO asociada id a la m.o. en suspensión y disuelta 2. eliminación de nutrientes inorgánicos 3. eliminación de compuestos recalcitrantes

41 Estrategias de depuración de residuos líquidos La reducción de la DBO se realiza en tres etapas: 1 2. reducen la DBO original 3. Eliminación de nutrientes inorgánicos y compuestos orgánicos recalcitrantes. Estas etapas se denominan tratamiento primario, secundario y terciario de aguas residuales Tratamiento preliminar (físico/ químico) Tratamiento primario (físico) Tratamiento secundario (biológico) Tratamiento terciario (físico/químico /biológico)

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43 Tratamiento primario Aguas residuales Triturado Tratamiento primario elimina solamente los sólidos en suspensión La extracción se consigue en tanques de sedimentación, donde los sólidos se sacan del fondo Granulado Sedimento primario Eliminación de sólidos

44 Tratamiento secundario Digestor de fango Fango Tanques anaerobios Sedimento primario Tanques de aireación Filtro biológico Sedimento secundario

45 Tratamiento secundario Digestor de fango Fango Tanques anaerobios Sedimento primario Tanques de aireación Filtro biológico Sedimento secundario

46 Tratamiento secundario Filtro biológico Tratamiento aeróbico, sencillo y relativamente barato Favorece la formación y la fijación de colonias de microorganismos i aeróbicos que absorben b y oxidan la materia orgánica en disolución. Las aguas residuales se filtran en una capa porosa, acumulándose en el fondo

47 Tratamiento secundario Filtro biológico Zooglea ramigera y otras bacterias similares desempeñan papel central para generar matriz viscosa sobre material il poroso. Crecimiento bacteriano viscoso sobre material poroso La matriz viscosa alberga comunidad ddmicrobiana de bacterias, hongos, protozoos, hongos, nematodos y rotíferos.

48 Tratamiento secundario Aguas residuales Filtro biológico M.O. en suspensión Microorganismos heterótrofos M.O. disuelta Microorganismos quimiolitotrofos Compuestos inorgánicos No3; H2S Biofilm microbiano Raspadores NO3; PO4; CO2, Humus Agua liberada

49 Tratamiento secundario Filtro biológico Devadhanam Joubert & Pillat (2008). Electronic Journal of Biotechnology

50 Melosira varians Tratamiento secundario Cyclostephanus dubius Filtro biológico

51 Tratamiento secundario Digestor de fango Fango Tanques anaerobios Sedimento primario Tanques de aireación Filtro biológico Sedimento secundario

52 Tratamiento secundario Tanques de aireación Lagunas de oxidación Tratamiento aeróbico y relativamente barato Crecen los microorganismos como partículas suspendidas dentro de la columna de agua, en vez de formar biofilms. La oxigenación se consigue por difusión y por la actividad fotosintética de las algas poca profundidad. El rendimiento se ve afectado por las fluctuaciones estacionales de temperatura. acterian no de O2 Con nsumo b Temperatura Cº

53 Tratamiento secundario Tanques de aireación Lagunas de oxidación CH4 O2 Crecimiento de algas Nutrientes inorgánicos Zona fótica Algas muertas Residuos orgánicos CO2 Metanógenos Zona heterótrofa aeróbica Zona afótica Zona anóxica

54 Tratamiento secundario Proceso de lodos activados Tratamiento de residuos líquidos del tipo de crecimiento suspendido Entrante Tanque de sedimentación primaria Tanque de aireación

55 Tratamiento secundario Proceso de lodos activados Tratamiento de residuos líquidos del tipo de crecimiento suspendido Entrante Tanque de sedimentación primaria Retorno de lodo Oxidación Tanque de de aireación materia biodegradable Exceso de lodo Floculación l que Tanque de permite separar la clarificación biomasa nueva del efluente Efluente clarificado

56 Tratamiento secundario Proceso de lodos activados Tratamiento de residuos líquidos del tipo de crecimiento suspendido Entrante Tanque de sedimentación primaria Bacterias en suspensión Retorno de lodo Tanque de aireación Bacterias en suspensión Exceso de lodo Tanque de clarificación Bacterias asociadas a flóculos Efluente clarificado

57 Tratamiento secundario Proceso de lodos activados Tratamiento de residuos líquidos del tipo de crecimiento suspendido Entrante Tanque de sedimentación primaria Bacterias en suspensión Retorno de lodo Tanque de aireación Bacterias en suspensión Exceso de lodo Tanque de clarificación Bacterias asociadas a flóculos Efluente clarificado

58 Tratamiento secundario Proceso de lodos activados Tratamiento de residuos líquidos del tipo de crecimiento suspendido Entrante Tanque de sedimentación primaria Bacterias en suspensión Retorno de lodo Tanque de aireación Bacterias en suspensión Exceso de lodo Tanque de clarificación Bacterias asociadas a flóculosl Efluente clarificado Eliminación por sedimentación Incineración, compostaje

59 Tratamiento secundario Proceso de lodos activados Tratamiento de residuos líquidos del tipo de crecimiento suspendido Entrante Tanque de sedimentación primaria Bacterias en suspensión Retorno de lodo Tanque de aireación Bacterias en suspensión Exceso de lodo Tanque de clarificación Microorg. filamentosos Bacterias asociadas a flóculosl Efluente clarificado Eliminación i ió por sedimentación

60 Tratamiento secundario Bacterias asociadas a flóculos Microorg. filamentosos Proceso de lodos activados Eliminación por sedimentación Esponjonamiento filamentoso Bulking Espumamiento biológico Foaming

61 Tratamiento secundario Proceso de lodos activados Rotíferos Nemátodos Protozoos ciliados carnívoros Protozoos ciliados micrófagos Bacterias Protozoos Bacterias dispersas flageladosl floculantesl Entrante NUTRIENTES

62 Tratamiento secundario Proceso de lodos activados Análisis del efluente Sin ciliados Con ciliados DBO (mg/l) DQO (mg/l) Nitrógeno orgánico (mg/l) Sólidos en suspens. (mg/l) Recuento de bacterias viables (10 6 /ml) El papel de los ciliados

63 Tratamiento secundario Digestor de fango Fango Tanques anaerobios Sedimento primario Tanques de aireación Filtro biológico Sedimento secundario

64 Tratamiento secundario Digestor anaeróbico Es un proceso más lento, pero ahorra energía en comparación con los procesos de oxigenación forzada. Pueden rescatar una parte de la energía química de las aguas residuales biogás Tratamiento de lodos de aguas residuales sedimentados y para depurar algunos vertidos con DBO muy alta

65 Tratamiento secundario Tanques de fermentación grandes. Digestor anaeróbico Digestor contiene gran cantidad de M.O. suspendida biomasa bacteriana ( bacterias/ml) Los hongos y protozoos presentes en bajo número sin papel funcional Funcionamiento en dos pasos: 1. Acidogénesis, hidrólisis y acetogénesis 2. Metanogénesis

66 Tratamiento secundario HIDRÓLI ISIS Materia orgánica compleja Digestor anaeróbico Proteínas Carbohidratos Lípidos FERM ENTACIÓN N MEDTAN NOGÉNESI IS Aminoácidos Azúcares Acetato Productos intermedios: Ácidos grasos volátiles Alcoholes Aminas Metano Ácidos grasos Alcoholes Hidrógeno

67 Tratamiento secundario Digestor anaeróbico Fuente de Donador de e Arqueas metanogénicas carbono CH4 CO2 H2 Methanobacterium bryantii CO2 H2 Methanomicrobium mobile CO2 H2 Methanococcus vannielli CO2 H2 Methanobacterium formicium CO2, metanol, metilamina, acetato H2 Methanosarcina barkeri

68 Tratamiento secundario Digestor anaeróbico Control de variables: 1. Temperatura 35º 37º 2. ph 6 8 Una alternativa viable para: Generar menos lodos que estarán además desactivados (inertes), Reutilizar parte de la energía producida por este proceso, Disminuir a lo largo los costos de manejo de lodos.

69 Tratamiento terciario Digestor de fango Floculación química Filtro Sedimento secundario Líquido Líquido Desinfección por cloración Sólido Tratamiento secundario Descarga del reducir DBO efluente Eliminación seca

70 Tratamiento terciario Digestor de fango Floculación química Eliminación de contaminantes orgánicos no biodegradables y de nutrientes minerales no biodegradables Filtro Sedimento secundario Líquido Líquido Desinfección por cloración Sólido Tratamiento secundario Descarga del reducir DBO efluente Eliminación seca

71 Tratamiento terciario Eliminación de compuestos orgánicos ogá no biodegradables es (clorofenoles, difenilos policlorados, ) Floculación química Líquido Líquido Desinfección por cloración Filtros de carbono activado Sólido Descarga del efluente Eliminación seca

72 Tratamiento terciario Floculación química El fosfato se elimina por precipitación como fosfato de calcio li o de hierro. Líquido Líquido Desinfección por cloración Tratamiento químico Sólido Descarga del efluente Eliminación seca

73 Tratamiento terciario Floculación química Tratamiento químico La eliminación de metales pesados absorción de iones por microorganismos Líquido Líquido Desinfección por cloración Sólido La eliminación de metales pesados minería microbiana Descarga del efluente Eliminación seca

74 Biorremediación: metales Se define como biorremediación a cualquier proceso que utilice bacterias, hongos, levaduras y plantas o las enzimas derivadas de ellos para transformar contaminantes en compuestos poco o nada contaminantes. CONTAMINANTE: Carbono orgánico TRANSFORMACIÓN -Contaminante modificado. (Cometabolismo) NUTRIENTES: -Nitrógeno -Fósforo -Otros MICROORGANISMOS SISTEMAS ENZIMÁTICOS RECEPTORES DE ELECTRONES: -Oxígeno -Nitratos -Sulfatos -Otros MINERALIZACIÓN - Contaminante transformado en CO 2 y H 2 O.

75 Biorremediación: metales Dependiendo del estado de oxidación del metal los Microorganismos realizan 2 transformaciones posibles Paso del estado insoluble inicial (fase sólida) a un estado soluble final (fase líquida) LIXIVIACIÓN MICROBIANA Paso del estado soluble inicial (fase acuosa) a un estado insoluble final (fase sólida) Ledin, M Earth Science Reviews 51: 1 31.

76 Biorremediación: metales BIOLIXIVIACIÓN Método usado fuertemente en la minería para la recuperación de metales como: Cu, Ni, Zn, Cd, Mn, Fe, Pb

77 Biorremediación: metales BIOLIXIVIACIÓN Acidithiobacillus ferroxidans Vullo, 2003

78 Biorremediación: metales BIOLIXIVIACIÓN Microorganismos Fuente energética ph Acidithiobacillus ferroxidans Acidithiobacillus thiooxidans Leptospirillum ferroxidans Temperatura (ºC) Fe +2, S S Fe Sulfolobus S, Fe +2, C orgánico > a 60 Th. intermedius S, S 2, C orgánico Th. napolitanas S, S Th. acidophilus S, S Th. thioparus S, S Metallogenium sp. Fe

79 Biorremediación: metales INMOVILIZACIÓN Vullo, 2003

80 Biorremediación: metales INMOVILIZACIÓN: BIO(ad)SORCIÓN Cd, Cr, Pb, Ni, Zn, Cu retención del metal mediante una interacción fisicoquímica del metal con ligandos pertenecientes a la pared celular. l Vullo, 2003

81 Biorremediación: metales INMOVILIZACIÓN: BIOSORCIÓN Cd, Pb, Zn, Cu Absidia sp. Volesky y Holan 1995

82 Biorremediación: metales INMOVILIZACIÓN: BIOACUMULACIÓN Metal Metal Metal involucra un sistema de transporte de membrana que internaliza al metal pesado presente en el entorno celular con gasto de energía. Una vez incorporado el metal al citoplasma es secuestrado por proteínas ricas en grupo sulfihidrilos (metalotioneínas)

83 Biorremediación: metales INMOVILIZACIÓN: BIOACUMULACIÓN Ur Pseudomonas aeruginosa Saccaromyces cerevisiae

84 Biorremediación: metales INMOVILIZACIÓN: BIOMINERALIZACIÓN Los microorganismos son capaces de precipitar metales como carbonatos e hidróxidos, mediante un mecanismo de resistencia codificado en plásmidos. Este mecanismo aparece por el funcionamiento de una bomba que expulsa el metal tóxico presente en el citoplasma hacia el exterior celular en contracorriente a un flujo de H+ hacia el interior celular. LCALINIZ ZACIÓN A PRECIPIT TACIÓN

85 Biorremediación: metales INMOVILIZACIÓN: BIOMINERALIZACIÓN El uso de bacterias sulfatorreductoras (heterótrofas anaerobias), que utilizan sustratos orgánicos (etanol, acetato, butirato, celulosa) y sulfato, como aceptores de electrones Su potencial radica en la insolubilidad de los sulfuros de los metales (Cu, Zn, Hg, Cd, As, Se y Pb), formados durante la reducción del sulfato

86 Biorremediación: metales INMOVILIZACIÓN: BIOTRANSFORMACIÓN Involucra un cambio químico sobre el metal pesado

87 Biorremediación: metales INMOVILIZACIÓN: BIOTRANSFORMACIÓN Vullo, 2003

88 Biorremediación: metales INMOVILIZACIÓN: BIOTRANSFORMACIÓN Metal Reacción Microorganismos As Reducción de As (V) a As (III) Oxidación de As (III) a As (V) Eschirichia coli, Shewanella Hydrogenophaga sp. Cr Reducción de Cr (V) a Cr (III) Pseudomonas maltophilia Shewanella putrefaciens Geobacter merallireducens Fe Reducción de Fe (III) a Fe (II) Desulfuromonas acetoxidans Shewanella putrefaciens Mn U Reducción de Mn (IV) as Mn (II) Oxidación de Mn (II) amn (IV) Reducción de U(VI) a U(IV) Oxidación de U(IV) a U (VI) Geobacter merallireducens Desulfuromonas acetoxidans Shewanella putrefaciens Geobacter, Shewanella, Desulfovibrio Acidithiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus denitrificans Han & Gu, 2010

89 Biorremediación: metales INMOVILIZACIÓN: BIOSORCIÓN, BIOACUMULACIÓN Y BIOMINERALIZACIÓN Cd, Zn Vullo, 2003

90 Biorremediación: hidrocarburos BIODEGRADACION: bacterias u otros microorganismos alteran y convierten moléculas l orgánicas en otras sustancias, como ácidos grasos y CO2 BIORREMEDIACIÓN: adición de materiales a ambientes contaminados para producir una aceleración del proceso natural de biodegradación FERTILIZACIÓN: método de biorremediación ió de adición ió de nutrientes, como N o P a un medio contaminado para estimular el crecimiento de microorganismos nativos BIOESTIMULACIÓN INOCULACIÓN: adición de microorganismos a un sitio contaminado, los cuales pueden adicionarse junto con nutrientes BIOAUMENTACIÓN

91 Biorremediación: hidrocarburos El petróleo es un producto natural formado por la conversión anaerobia de biomasa bajo condiciones i de alta temperatura y presión. con una composición química sumamente compleja, pudiendo contener miles de compuestos, básicamente de la familia de los hidrocarburos. Fracción saturada ( n alcanos, alcanos ramificados) Fracción aromática (monoaromáticos, diaromáticos y poliaromáticos) Fracción de asfaltenos, menos abundantes. Compuestos más polares y agregados de alto peso molecular (altamente recalcitrante) li Fracción de resinas

92 Biorremediación: hidrocarburos

93 Biorremediación: hidrocarburos FACTORES QUE PUEDEN LIMITAR LA BIODEGRADACIÓN: 1. Carencia de nutrientes esenciales para microorganismso i 2. Ausencia de receptores de electrones adecuados (O2, N, ) 3. Ausencia de buenas condiciones ambientales (ph, Eh, humedad) 4. Ausencia de poblaciones microbianas necesarias para degradar los contaminantes. BIOESTIMULACIÓN BIOAUMENTACIÓN

94 Biorremediación: hidrocarburos BIOESTIMULACIÓN Aplicado para superar la principal limitación sobre la velocidad de la biodegradación natural de petróleo No hay indicios de que la fertilización origine aumento en la población de algas u otro impacto significativo adverso BIOAUMENTACIÓN Aplicado para aprovechar la ventaja de las especies de microorganismos más eficientes en la degradación de petróleo Los resultados de pruebas de campo, no han sido concluyentes

95 Biorremediación: hidrocarburos OTROS FACTORES QUE PUEDEN LIMITAR LA BIODEGRADACIÓN: 1. Solubilidad d del compuesto en el agua BIOSURFACTANTES Los Biosurfactantes permiten a los microorganismos el acceso a las masas de hidrocarburos

96 Biorremediación: hidrocarburos OTROS FACTORES QUE PUEDEN LIMITAR LA BIODEGRADACIÓN: 1. Solubilidad del compuesto en el agua BIOSURFACTANTES SUPERFICIE CELULAR SUPERFICIE CELULAR APOLAR

97 Biorremediación: hidrocarburos PRINCIPALES MICROORGANISMOS DEGRADADORES DE PETRÓLEO: BACTERIAS HONGOS Achrornobacter Acinetobacter Actinomyces Aeromonas Alcaligenes Arthrobacter Bacillus Beneckea Brevebacterium Coryneforms Erwinia Flavobacterium Klebsiella Lactobacillus Moraxella Nocardia Peptococcus Pseudomonas Sarcina Spherotilus Spirillum Streptomyces Vibrio Xanthomyces Allescheria Aspergillus Aureobasidium Botrytis Candida Cephalosporium Cladosporium Cunninghamella Debaromyces Fusarium Gonytrichum Hansenula Helminthosporium Mucor Oidiodendrum Paecylomyses Phialophora Penicillium Rhodosporidium Rhodotorula Saccharomyces Saccharomycopisis Scopulariopsis Sporobolomyces Torulopsis Trichoderma Trichosporon

98 Biorremediación: hidrocarburos PRINCIPALES MICROORGANISMOS DEGRADADORES DE PETRÓLEO: BACTERIAS Organismos más usados HONGOS en BIOAUMENTACIÓN: Achrornobacter Klebsiella Allescheria Oidiodendrum Hongos: Fusarium oxysporium Acinetobacter Lactobacillus Aspergillus y Phanerochaete Paecylomyses chyrysosoporium. Actinomyces Moraxella Aureobasidium Phialophora Bacterias: Pseudomonas Aeromonas Nocardia Botrytis cepacia y Pseudomonas Penicillium putida. Alcaligenes Arthrobacter Peptococcus Pseudomonas Candida Cephalosporium Rhodosporidium Rhodotorula Bacillus Beneckea Brevebacterium Coryneforms Erwinia Flavobacterium Sarcina Spherotilus Spirillum Streptomyces Vibrio Xanthomyces Cladosporium Cunninghamella Debaromyces Fusarium Gonytrichum Hansenula Helminthosporium Mucor Saccharomyces Saccharomycopisis Scopulariopsis Sporobolomyces Torulopsis Trichoderma Trichosporon

99 Métodos de eliminación artificial de las mareas negras

100 Biorremediación: hidrocarburos Estimación ió de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) sobre la distribución del crudo vertido en 1992, más de tres años después del accidente del Exxon Baldez. BIODEGRADADO FOTODEGRADADO 50% PLAYAS 2% RECUPERADO 14% INTERESTRATIFICADO EN SEDIMENTOS 13% DISPERSO EN EL AGUA 1% VOLATILIZADO 20%

101 Biorremediación: hidrocarburos BIOESTIMULACIÓN + BIAUGMENTACIÓN Prestige Control Nutrientes + Pseudomonas putida Preparado fertilizante + Pseudomonas putida

102 Biorremediación: hidrocarburos BIOESTIMULACIÓN + BIAUGMENTACIÓN Prestige Nutrientes + Pseudomonas putida Preparado fertilizante + Pseudomonas putida Fertilizante en vehículo oleofílico

103 Biorremediación: hidrocarburos BIOESTIMULACIÓN + BIAUGMENTACIÓN Prestige González Rojas &Sánchez Martín 3 2 Cepa bacteriana rodeando y degradando una gotícula de hidrocarburo (gasoil) 1 Degradación por parte de un consorcio microbiano de una mezcla de hidrocarburos similar a la vertida por el Prestige.

104 Biorremediación: hidrocarburos BIOESTIMULACIÓN Suelo de Patagonia Argentina fertilización ió con N, P y K (BCN) fertilización con P y K (BSN) atenuación natural (AN). Acuña et al (2008) Ecosistemas

105 Biorremediación: hidrocarburos TRATAMIENTOS: In Situ Bioventing o Bioventilación Biosparging i o Bioaspersiónió

106 Biorremediación: hidrocarburos TRATAMIENTOS: Landfarming o prácticas culturales Ex Situ Suelo contaminado con HC es removido y colocado sobre una capa de suelo no contaminado enriquecido con nutrientes minerales. Los dos suelos son mezclados periódicamente para favorecer la oxigenación y la mineralización de los HC por los consorcios microbianos nativos

107 Biorremediación: hidrocarburos TRATAMIENTOS: Landfarming o prácticas culturales Ex Situ

108 Biorremediación: hidrocarburos TRATAMIENTOS: Landfarming o prácticas culturales Ex Situ Compostaje El suelo contaminado es removido y mezclado con residuos orgánicos agrícolas o estiércol animal. Estos residuos orgánicos ricos en una diversa microbiota facilitan la mineralización de los HC.

109 Biorremediación: hidrocarburos TRATAMIENTOS: Ex Situ Compostaje Biopilas Se forman con suelo contaminado y materia orgánica que se someten a aireación de manera continua, girando la pila ó de forma pasiva por tubos perforados Landfarming o prácticas culturales Se enriquece con paja o astillas de madera para aumentar la permeabilidad y porosidad del suelo.

110 Biorremediación: hidrocarburos Ventajas de la biorremediación: Amplio ámbito de aplicabilidad (sólidos, líquidos y gases) Es una tecnología poco intrusiva en el medio y generalmente no requiere componentes estructurales o mecánicos dignos de destacar. Comparativamente es económica y, al tratarse de un proceso natural, suele tener aceptación por parte de la opinión pública.