BIORREMEDIO DE PLAYAS CONTAMINADAS POR HIDROCARBUROS

Transcripción

1 BIORREMEDIO DE PLAYAS CONTAMINADAS POR HIDROCARBUROS

2 DEFINICIÓN La biorremediación es el proceso en el que se emplean organismos biológicos para resolver problemas específicos medioambientales, como la contaminación. La biorremediación se puede emplear para atacar algunos contaminantes específicos, como los pesticidas clorados que son degradados por bacterias, o bien, de forma más general como en el caso de los derrames de petróleo, que se tratan empleando varias técnicas, incluyendo la adición de fertilizantes para facilitar la descomposición del crudo por las bacterias. Lo que hacen los microorganismos es degradar los desechos en productos menos tóxicos, además de concentrar e inmovilizar sustancias tóxicas, metales pesados; minimizar desechos industriales y rehabilitar áreas afectadas con diversos contaminantes. TIPOS DE BIORREMEDIACIÓN En los procesos de biorremediación generalmente se emplean mezclas de ciertos microorganismos o plantas capaces de degradar o acumular sustancias contaminantes tales como metales pesados y compuestos orgánicos derivados de petróleo o sintéticos. Básicamente, los procesos de biorremediación pueden ser de tres tipos:

3 Degradación enzimática. Este tipo de degradación consiste en el empleo de enzimas en el sitio contaminado con el fin de degradar las sustancias nocivas. Estas enzimas se obtienen en cantidades industriales por bacterias que las producen naturalmente, o por bacterias modificadas genéticamente que son comercializadas por las empresas biotecnológicas. Remediación microbiana En este tipo de remediación se usan microorganismos directamente en el foco de la contaminación. Los microorganismos utilizados en biorremediación pueden ser los ya existentes (autóctonos) en el sitio contaminado o pueden provenir de otros ecosistemas, en cuyo caso deben ser agregados o inoculados. La descontaminación se produce debido a la capacidad natural que tienen ciertos organismos de transformar moléculas orgánicas en sustancias más pequeñas, que resultan menos tóxicas. La gran diversidad de microorganismos existente ofrece muchos recursos para limpiar el medio ambiente y, en la actualidad, esta área está siendo objeto de intensa investigación. Existen, por ejemplo, bacterias y hongos que pueden degradar con relativa facilidad petróleo y sus derivados, benceno, tolueno, acetona, pesticidas, herbicidas, éteres, alcoholes simples, entre otros. Los metales pesados como uranio, cadmio y mercurio no son biodegradables, pero las bacterias pueden concentrarlos de tal manera de aislarlos para que sean eliminados más fácilmente. Remediación con plantas (fitorremediación) La fitorremediación es el uso de plantas para limpiar ambientes contaminados. Aunque se encuentra en desarrollo, constituye una estrategia muy interesante, debido a la capacidad que tienen algunas especies vegetales de absorber, acumular y/o tolerar altas concentraciones de contaminantes como metales pesados, compuestos orgánicos y radioactivos. La fitorremediación ofrece algunas ventajas y desventajas frente a los otros tipos de biorremediación: Ventajas: 1. Las plantas pueden ser utilizadas como bombas extractoras de bajo costo para depurar suelos y aguas contaminadas. 2. Algunos procesos degradativos ocurren en forma más rápida con plantas que con microorganismos. 3. Es un método apropiado para descontaminar superficies grandes o para finalizar la descontaminación de áreas restringidas en plazos largos. Limitaciones:

4 1. El proceso se limita a la profundidad de penetración de las raíces o aguas poco profundas. 2. Los tiempos del proceso pueden ser muy prolongados. 3. La biodisponibilidad de los compuestos o metales es un factor limitante de la captación. Sistemas que utilizan los microorganismos para degradar los diferentes tipos de hidrocarburos: 1-Degradación de hidrocarburos alifáticos en presencia de oxigeno: Los hidrocarburos alifáticos los podemos clasificar en alcanos, alquenos y alquilos dependiendo de lo saturados que estén sus enlaces. Como norma general decir que como mas insaturado sea una cadena carbonatada (más dobles y triples enlaces) más difícil o lenta será su degradación. Para que los microorganismos puedan degradar alcanos primero deben de oxidar con oxigeno el último carbono de la molécula gracias al complejo multienzimático que no hacen más que incorporar esta molécula de oxigeno. Así se obtiene un hidrocarburo con un grupo alcohol siendo así una molécula mas reactiva. Mediante otras enzimas este grupo alcohol se oxida mas hasta grupo aldheído y finalmente carboxílico. Así se obtiene una molécula similar a un ácido graso y puede ser degradado a acetil-coa por b-oxidación. Este proceso de oxidación también puede darse en carbonos no terminales dando lugar a dos ácidos grasos que se procesarán por b-oxidación.

5 2-Degradación de hidrocarburos aromáticos en presencia de oxigeno: En el caso de los hidrocarburos aromáticos, el principal problema para degradarlos es romper este anillo aromático que pueden ser muy variados. Los microorganismos que utilizan estos compuestos aromáticos como fuente de carbono, son modificados y convertidos a protocatechuate y catechol. A partir de estas dos moléculas que convergen todos los compuestos, ya se puede llevar a cabo el rompimiento del anillo mediante enzimas específicas. Esta segunda fase en la degradación seria lo que se conocería como vías bajas. 3-Degradación anaeróbica: El hecho de que en todos los ambientes donde los hidrocarburos naturales se forman el oxigeno no está presente, ha hecho pensar a la comunidad científica que los hidrocarburos no podrían ser degradados anaeróbicamente. Pero a finales de 1980s se descubrieron algunos microorganismos que si tenían cierta actividad degradadora bajo condiciones totalmente estrictas Este conocimiento es tan reciente que aún no se comentan ni en los libros de textos más especializados en el tema ni siquiera la posibilidad. Actualmente se está trabajando mucho en este insólito campo por la importancia que tiene y las aplicaciones potenciales que pueda tener en la biorremediación. Hay que tener en cuenta que en la mayoría de los lugares contaminados donde se quieren aplicar estas técnicas de biorremediación hay condiciones anoxigénicas o de seguida se consume el oxigeno. Lo que se hacia hasta ahora en estas situaciones es insuflar aire en estos ambientes mediante una bomba para favorecer la degradación aeróbica. Evidentemente esta técnica hace encarecer el proceso aparte que a veces la difusión de oxigeno no puede ser posible. Los pocos estudios realizados hasta ahora han desvelado que los mecanismos de degradación en estas condiciones son totalmente diferentes a los utilizados en presencia de oxigeno excepto la b-oxidación que también se da en condiciones anóxicas. En general se dan procesos de reducción o condensación con otras moléculas para activar primero los compuestos. Biorremedio de playas contaminadas por hidrocarburos (Petróleo)

6 1. Definición del problema En nuestras sociedades el petróleo y sus derivados son imprescindibles como fuente de energía y para la fabricación de múltiples productos de la industria química, farmacéutica, alimenticia, etc. Por otro lado, alrededor del 0,1 al 0,2% de la producción mundial de petróleo acaba vertido al mar. El porcentaje puede parecer no muy grande pero son casi 3 millones de toneladas las que acaban contaminando las aguas cada año, provocando daños en el ecosistema marino. La mayor parte del petróleo se usa en lugares muy alejados de sus puntos de extracción por lo que debe ser transportado por petroleros u oleoductos a lo largo de muchos kilómetros, lo que provoca espectaculares accidentes de vez en cuando. Estas fuentes de contaminación son las más conocidas y tienen importantes repercusiones ambientales, pero la mayor parte del petróleo vertido procede de tierra, de desperdicios domésticos, automóviles y gasolineras, refinerías, industrias, etc. Cantidad del petróleo vertido al mar No es fácil calcular la cantidad y el origen de petróleo que llega al mar y, de hecho, sólo disponemos de valores poco exactos. Valores estimados según diversos estudios son: Año Toneladas vertidas / Accidentes El porcentaje vertido por accidentes es de alrededor de un 5% y, aunque en proporción no es la mayor fuente de contaminación, los desastres ambientales que originan son muy importantes, porque producen vertidos de masas de petróleo muy concentradas y forman manchas de gran extensión. En algunos accidentes se han llegado a derramar más de toneladas, como en la rotura de una plataforma marina en el Golfo de México, en En la Guerra del Golfo, aunque no propiamente por accidente, sino por una combinación de acciones de guerra y sabotajes, se vertió aún mayor cantidad. Otros, como el vertido del Exon Valdez, en 1989, en Alaska, pueden llegar a costas o lugares de gran interés ecológico y causar extraordinarias mortandades en pájaros, focas y todo tipo de fauna y flora.

7 Evolución de las manchas de petróleo 2. Posibles usos de este elemento Desde el descubrimiento del uso de microorganismos como elemento de limpieza y restauración, los posibles usos de los mismos han aumentado exponencialmente. Además de aumentar también se han diversificado enormemente. En todas las naciones hay programas de investigación y desarrollo para potenciar el uso de sistemas de depuración derivados del uso de microorganismos. Siendo las más prioritarias las encaminadas a reducir la contaminación de ecosistemas. Hay 2 ámbitos de aplicación de este recurso: biorremediación in-situ: se intenta acelerar el proceso en el mismo ambiente modificando las condiciones ambientales o por inoculación microbiana. Esta se está convirtiendo en una alternativa cada vez mas popular porque es más barata que otros métodos de limpieza. Se trata de acelerar los procesos degradadores naturales de biodegradación mediante el suministro de oxígeno y nutrientes a la pluma contaminante durante un período prolongado. Evidentemente este sistema tiene muchas limitaciones que son corregibles.

8 biorremediación ex-situ: consiste en extraer el contaminante y degradarlo en otro sitio en condiciones controladas de laboratorio. Evidentemente la mayoría de veces no se puede hacer a parte que es un proceso más caro. Ejemplo Práctico: Biorremedio de las playas contaminadas por el vertido del Prestige. El hundimiendo del Prestige, cargado con toneladas de fuel en el año 2002 fue uno de los peores desastres medioambientales ocurridos en costas españolas. El carguero monocasco fue sorprendido por una tormenta frente a las costas gallegas y se hundió tras producirse una fuga debido al fuerte oleaje. El vertido afecto a toda la costa gallega en primera instancia e incluso provocó la aparición de manchas de fuel en toda la cornisa cantábrica y el oeste francés. Este estudio se centra en la aplicación de biorremediación en dos playas de la localidad coruñesa de Ferrol (Costa da Morte). Los resultados de la biorremediación in situ han sido muy alagüeños. Se implementaron con las técnicas de bioestimulación. Éstas consisten en facilitar a

9 ciertos microorganismos, algunos nutrientes como fósforo y nitrógeno mezclados con un medio líquido. El tratamiento de biorremediación consiste en estimular la eliminación de los hidrocarburos usando para ellos los microorganismos preexistentes. Estos microorganismos degradan poco a poco el petróleo hasta eliminarlo. Esto requiere un lapso temporal que alcanza varios meses en algunos casos. Entre las pruebas realizadas se realizo el riego de un acantilado con abono y agua y en menos de un mes se observaron resultados sorprendentes. Es necesario decir que estos sistemas aun se encuentran en investigación y que hoy en día su implementación es algún algo difícil. Lo que sí es cierto que es comparando una limpieza ordinaria del litoral y una biorremediación la segunda es mucho más asequible económicamente. En este experimento específicamente, el biorremedio de 500 metros de costa costó unos mientras que en el mismo tramo con limpieza ordinaria los costes ascendieron hasta los El principal problema o limitación del biorremedio hoy en día es el factor tiempo. Una limpieza ordinaria es mucho más rápida.