BIOPROCESOS PARA REMEDIACIÓN DE PASIVOS AMBIENTALES UNIVERSIDAD INTERNACIONAL SEK Carolina Tapia Guijarro 5to Año Facultad de Medio Ambiente
BIOPROCESOS PARA REMEDIACIÓN DE PASIVOS AMBIENTALES
UNIVERSIDAD INTERNACIONAL SEK
Carolina Tapia Guijarro5to Año
Facultad de Medio Ambiente
PROBLEMA: Dentro del Ecuador existen varios pasivos
ambientales que han sido identificados, sin embargo no se han gestionado por diferentes causas, una de ellas es la ausencia de control por parte de las autoridades.
ANTECEDENTES: A fines de los años 60 fueron descubiertas
considerables reservas petroleras en la zona norte de la Región Amazónica Ecuatoriana.
La actividad hidrocarburífera dentro de nuestro país ha desencadenado una serie de problemas medioambientales debido a diferentes causas como: fallas técnicas, atentados, fallas por parte del personal.
Los pasivos ambientales relacionados a la actividad petrolera tienen que ver principalmente con la contaminación ambiental producida por la eliminación al ambiente de desechos tóxicos, con la consecuente contaminación del suelo y el agua.
TEXACO Operó dentro del Ecuador entre los años 1964 y
1992 en las provincias de Sucumbíos y Orellana.
Texaco perforó aproximadamente 340 pozos en el área de concesión, y cada pozo poseía aproximadamente dos o cinco piscinas de tierra que fueron usadas para almacenar el lodo de la perforación, el petróleo crudo y sus derivados necesitados para el mantenimiento del pozo. (Powers et al, 2006)
En total, aproximadamente 800 – 1000 de estas precarias piscinas fueron construidas por Texaco en el área de concesión. (Powers et al, 2006)
JUSTIFICACIÓN:
El presente proyecto se ha desarrollado para buscar las soluciones más adecuadas que servirían para gestionar pasivos ambientales que se encuentran en territorio amazónico del Ecuador, los cuales han sido producto de fallas técnicas y humanas.
MARCO JURÍDICO TULAS establece políticas de para la gestión de los
residuos sólidos y para la prevención en general de cualquier impacto que se pueda generar por actividades productivas (Art. 30 y 46).
El TULAS exige además la remediación de impactos ambientales negativos que puedan generarse a partir de un procedimiento. (Art. 45)
Además, esta norma jurídica exige dentro de sus anexos a cumplir con diferentes límites permisibles en caso de remediación de suelos contaminados en todas las fases de la industria hidrocarburífera.
TABLA 6: LÍMITES PERMISIBLES PARA LA IDENTIFICACIÓN Y REMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS EN TODAS LAS FASES DE LA INDUSTRIA HIDROCARBURÍFERA, INCLUIDAS LAS ESTACIONES DE SERVICIOS.
Parámetro Expresado
enUnidad Uso
Agrícola
Uso Industrial
Ecosistemas
sensiblesHidrocarburos
TotalesTPH mg/Kg 2500 4000 1000
Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos
(HAP´s)
C mg/Kg 2 5 1
Cadmio Cd mg/Kg 2 10 1
Níquel Ni mg/Kg 50 100 40
Plomo Pb mg/Kg 100 500 80
OBJETIVO GENERAL: Determinar el bioproceso más factible para dar
gestión a pasivos ambientales consecuentes a derrames de crudo.
Objetivos Específicos: Obtener información a través de fuentes
secundarias sobre métodos de remediación biológica para gestionar suelos contaminados con contaminantes recalcitrantes.
Analizar diferentes métodos de remediación biológica y comparar sus resultados para obtener discusiones y conclusiones.
MARCO TEÓRICO: MÉTODOS BIOLÓGICOS: Degradación del residuo orgánico por la acción de
microorganismos. La degradación altera la estructura molecular de
los compuestos orgánicos y el grado de alteración determina si se ha producido biotransformación o mineralización.
La mayoría de las sustancias orgánicas sintéticas son biodegradables, haciendo del tratamiento biológico una alternativa técnicamente viable. (LaGrega et al, 1998)
RECALCITRANTES Existen casos donde compuestos concretos han
resistido la degradación, por lo que se los denomina recalcitrantes o refractarios. Su lenta degradación hace ineficaz el tratamiento biológico
Pentaclorofenol (rápidamente degradable)
Hexaclorobenceno (Persistente)
COMPOSTAJE
Co-degradación de los residuos peligrosos junto con grandes contidades de sustancias orgánicas adicionadas en hileras, pilas o contenedores.
Etapas: Mesolítica Termofílica De enfriamiento De maduración
BIOESTIMULACIÓN Y BIOAUMENTACIÓN
Bioestimulación:adición de nutrientes, sustratos o tensioactivos que estimulen el crecimiento y actividad metabólica de los microorganismos degradadores presentes en la zona impactada (Nuñez et al, 2002),
BIOAUMENTACIÓN Inoculación controlada de cultivos bacterianos de acción dirigida, especialmente formulado y de ocurrencia natural, para asistir a los hallados naturalmente en el suelo, adaptadas en un medio con un contaminante igual o similar al que contiene el suelo donde se las quiere introducir, acompañadas de otros componentes biotecnológicos. (SolBio, 2009)
MARCO METODOLÓGICOCompostaje: Remediación de suelos intemperizados contaminados con
hidrocarburos de petróleo (45,000 mg/kg) Antes de comenzar el proceso de biorremediación por
composteo, el suelo intemperizado fue sometido a tres tratamientos fisicoquímicos: electroquímico (surfactantes, electroquímico y tolueno).
Cada porción de suelo tratado se mezcló con cuatro aditivos (bagazo de caña, de zanahoria, estiércol de caballo y composta) con el objeto de incrementar el contenido de nutrientes y de microorganismos en los sistemas de composteo.
Cada uno, se adicionó al suelo en proporción tal que, de acuerdo al contenido de C, N, P y K de cada uno, se obtuviera un balance de nutrientes apropiado (C/N= 30, C/P=100 y C/K=200). (Volke et al, 2003)
MARCO METODOLÓGICO Biopilas: Las tres biopilas con suelo tratado, más una biopila control con
suelo sin tratar (30 kg/biopila), se mantuvieron protegidas de la intemperie durante 206 días
Cada biopila se preparó con 9 kg (peso seco) de suelo pretratado, adicionado con 1,125 kg (peso seco) de cada agente de volumen. Se prepararon 3 biopilas diferentes, con el fin de evaluar el efecto de cada pretratamiento, más una biopila control con suelo sin tratar.
Conteo de microorganismos: El número de microorganismos se reporta como unidades
formadoras de colonias (UFC) por gramo de muestra (base seca). En este caso, se utilizó un medio de cultivo que favorece el crecimiento de bacterias (agar soya tripticaseína, AST); y uno que favorece el crecimiento de hongos (agar papa dextrosa, PDA), al cual se le adicionó cloramfenicol para evitar el crecimiento bacteriano.
MARCO METODOLÓGICO Bioestimulación y Bioaumentación: Muestras de suelos intemperizados, que eran
parte de pasivos ambientales. Se incubaron a 30°C por un periodo de 24 a 48 horas hasta observar desarrollo bacteriano.
Las colonias que crecieron en Medio de Cultivo Selectivo fueron aisladas en Agar Nutritivo.
Con las cepas escogidas en base a la identificación y caracterización realizadas se formaron bancos de almacenamiento de microorganismos.
El consorcio formado fue masificado en fermentador biológico para ser aplicado en campo.
MARCO METODOLÓGICO Tratamiento de 50 m3 de suelo bajo cubierta, en un
área impermeabilizada Bioestimulación utilizó: Urea (46% N) y Fertilizante
18:48:0 (18% N, 46% P). Se consideró una relación óptima Carbono:Nitrógeno:Fósforo de 100:10:1 en base a ensayos previos.
Para la bioaumentación se utilizó un consorcio definido formado por cepas bacterianas nativas obtenidas del Campo de Producción petrolero.
Para el biorreactor a nivel de laboratorio se recomienta la utilización de botellas de 1 litro de capacidad, actuando como un biorreactor semi-continuo ya que se ha comprobado que existen mejores resultados cuando existen entradas de aire cada cierto tiempo (Nuñez et al, 2002).
TABLA NO. 1 FORMULACIÓN DEL CONSORCIO EMPLEADO.
CepaActividad
Degradadora de Hidrocarburos
ActividadEmulsificante (U.E)
Bacillus mycoides SA2 1 2.390
Pseudomonas fluorecens 6 2.316
Burkholderia gladioli 10 1.393
Bacillus lentus 5 1.707
Bacillus mycoides SA3 3 1.705
Bacillus sp., aislado demuestra tener una alta capacidad para degradar hidrocarburos en suelo contaminado, favoreciendo este proceso en consorcio con los microorganismos autóctonos del suelo. (Gómez W et al, 2009)
PARÁMETROS CRÍTICOS
Tanto el proceso de compostaje como el de bioestimulación y bioaumento están condicionados por los siguientes factores:
Variables dependientes:
Temperatura del suelo Humedad Cantidad de oxígeno en el suelo pH del suelo Concentración de nutrientes en el suelo Solubilidad de los contaminantes presentes
BIOPROCESOS
Fuente de carbono:
Hidrocarburo
Grupo microbiano
Heterótrofos aerobios
Donante: Hidrocarburo
Aceptor: O2
Tanto para el compostaje como para la bioaumentación y bioaumentación, se considera lo siguiente:
DISCUSIÓN Y RESULTADOS
Control Surfactante Electroquímico Tolueno0
10
20
30
40
50
60
Degradación de TPH (%)
Degradación de M.O (%)
Compostaje
Resultados obtenidos después de 210 días de compostaje.
DISCUSIÓN Y RESULTADOS
TratamientoCargas microbianas
pHHongos Bacterias
Control 7,8E7 2,5E9 6,6
Surfanctante 1,3E8 4,6E10 7,9
Electroquímico 1,1E7 2,1E10 7,5
Tolueno 38,7 36,1 0,620
Tabla 3: Variables originadas en el suelo original y el resto de suelos después de aplicar los pre-tratamientos.
DISCUSIÓN Y RESULTADOS Bioacumulación y Bioestimulación:
TratamientoConcentración TPH (mg/kg) al inicio del
tratamiento
Promedio Concentración TPH (mg/kg) luego de 12 semanas de tratamiento
Porcentaje de biodegradación
(%)
(T0) suelo + acondicionador 12,000.03 8,921. 20
25,7%
(T1) suelo + acondicionador + bioestimulación
12,000.03 933.87
92%
(T2) suelo + acondicionador + bioaumentación
12,000.03 858.58
92,8%
(T3) suelo + acondicionador + bioaumentación + bioestimulación
12,000.03 821.3493,15%
CONCLUSIONES El compostaje aplicado a la recuperación de suelos
contaminados con hidrocarburos persistentes, como es el caso de los pasivos ambientales, puede resultar una técnica económicamente viable, según el pre-tratamiento que reciba. Sin embargo toma mucho tiempo en obtener suelos recuperados, por lo que es un obstáculo para su implementación.
Un tratamiento combinado de bioestimulación más bioaumentación logra una mayor eliminación de hidrocarburos totales de petróleo que cualquiera de las dos técnicas por separado para la remediación de suelos contaminados.
Los tratamientos de bioestimulación y bioaumentación, son los bioprocesos más factible para dar cumplimiento al PRAS dentro del Ecuador, sin embargo se necesitan investigaciones para poder potencializarlos y posteriormente implementarlos.
Para poder aplicar estos tratamientos dentro de nuestro país, se deben también analizar los parámetros ambientales y edáficos, ya que los mismos varían según la región donde se encuentren los contaminantes, haciéndolos más recalcitrantes o viceversa.
Un análisis costo beneficio, ayudaría también a escoger la técnica más adecuada para la biorremediación de pasivos ambientales dentro del Ecuador, sin embargo está comprobado en varios estudios que las técnicas biológicas demandan menos costes que las técnicas químicas o físicas para remediación, debido a que no exigen mucha infraestructura o maquinaria específica, simplemente se requiere de las cepas de microorganismos adecuadas.
BIBLIOGRAFÍA Navas S et al, 2009., Tratamiento Biológico de Suelos Contaminados con Hidrocarburos,
procedentes del Campo Sacha, mediante cepas bacterianas nativas. Laboratorio de Ciencias Biológicas PETROECUADOR. Disponible en: http://www3.inecol.edu.mx/solabiaa/ARCHIVOS/documentos/congresos/algal2008/memorias-cd/archivos%20pdf/biotec-ambiental/B_Orales/BO-04.pdf
Powers, et al., Análisis Crítico del Caso Texaco: Sumisión 2., El MANEJO DE DESECHOS DE TEXACO EN ECUADOR FUE ILEGAL Y VIOLO LOS ESTANDARES DE LA INDUSTRIA. Disponible en: http://www.etechinternational.org/new_pdfs/chevron_texaco/CustomaryPracticesAnnex_Submission2_FINALSpan.pdf
Petróleo y Desarrollo sostenible en Ecuador, 2006, Flacso – Ecuador. Ed, Guillaume Fontaine.
SolBio, Hidrocarburos en suelos, 2010, Buenos Aires - Argentina. Disponible en: http://www.solbio.com/Soluciones.asp?seccion=Hidrocarburos%20en%20Suelos
Nuñez et al, Biorremedianción de Hidrocarburos de hidrocarburos de los sedimentos de la Bahía de La Habana. Disponible en: http://iodeweb1.vliz.be/odin/bitstream/1834/2920/1/Biorremediaci%C3%B3n%20de%20hidrocarburos%20como%20sedimento%20de%20la........pdf
Gómez W et al, Evaluación de la bioestimulación frente a la atenuación natural y la bioamentación en un suelo contaminado con una mezcla de gasolina-diesel, Universidad Nacional de Colombia – Medellín. Disponible en: http://dyna.unalmed.edu.co/ediciones/160/articulos/a08v76n160/a08v76n160.pdf
De Jonge, H; Freijer, J.I.; Verstraten, J.M.; Westerveld, J. y Van der Wielen. 1997. Relation between bioavailability and fuel oil hydrocarbon composition in contaminated soils. Environ. Sci. Technol. 31 (3): 771 – 775
Programa de Recuperación Ambiental y Social (PRAS). (2009), Ministerio de Medio Ambiente, Unidad del Equipo Gestor del PRAS.
Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria (TULAS).
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