MICROBIOLOG A AMBIENTAL UDES ESTUDIO DE CASO – BIORREMEDIACIÓN DE SUELO CONTAMINADO CON HIDORCARBUROS, METAL ES Y UN EXPL OSIVO Ernesto de Jesús Acevedo Picón 14331024 – Israel Ricardo García Herrera 14331002
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[email protected] Microbiología Industrial Abril 7 de 2017 Caso d e estudio El sitio de estudio es una estación de almacenamiento de combustible para abastecimiento de una zona industrial, cuya superficie es de aproximadamente 100 m 2 ver modelo del terreno, debido a un temblor de tierra, uno de los tanques subterráneos de almacenamiento sufrió perforaciones y su contenido se liberó en el suelo. Adicionalmente, las proximidades del sitio fueron usadas varios años atrás para extraer níquel. Se conoce que existen acuíferos subterráneos en las inmediaciones del sitio, ubicados a aproximadamente 8 metros de profundidad. La zona corresponde a una planicie caracterizada por material franco-arcilloso de 5 metros de espesor, con una temperatura promedio de 32°C. Se encontró presencia de hidrocarburos en el suelo y en el nivel freático, con lecturas de hidrocarburos totales del petróleo (TPH) de más de 80.000 ppm en prácticamente todo el predio, 2000 pm del fluoreno, 1500 ppm del benceno, 1000 ppm de trinitrotolueno y 15 ppm de cromo hexavalente. El análisis fisicoquímico del suelo revelo una textura franco arcillosa, una proporción de carbono orgánico total del 8%, el contenido de nitrógeno orgánico fue de 0,1 % y el de fosfatos de 0,08%. Se cuantificaron las poblaciones microbianas heterotróficas, dando como resultado 2x10 9 UFC/g de suelo. Más del 50% de la población microbiana heterótrofa se mostró capaz de degradar compuestos orgánicos tóxicos de tipo alifático y aromático.
Ilustración 1 . Modelo 3D del sitio contaminado.
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Ilustración 2 . Corte en 3D del sitio contaminado.
Diagnóstico inicial El terreno contaminado presenta contaminación por hidrocarburos aromáticos y metales, las concentraciones de carbono orgánico del 8%, nitrógeno orgánico de 0,1% y de fosfatos de 0,08% no presentan la relación de C (100) N (10) P (1) normales por lo que el nitrógeno está en muy baja cantidad, lo que favorece el no crecimiento de plantas en el terreno y tampoco permite la asimilación de nutrientes de las mismas (carbono y fosfatos presentan la relación) lo que nos desestima del uso de Fitoremediación su tratamiento. No se tienehace información pluma de contaminación, pero consideramos que lapara filtración de los hidrocarburos que estadeselaexpanda y por lo tanto la pluma aumente en relación con la concentración inicial por el acuífero a los 8 metros de profundidad. El material del terreno franco-arcilloso con un 20 a 45% de limo, y entre 15 y 25% de arcilla hace de la oxigenación del terreno sea baja para lo cual recomendamos adición de arena al terreno para aumentarla. Las concentraciones en ppm de los contaminantes nos indican que en total el porcentaje de contaminación en el terreno es d el 8,5% en total. 1. Técnicas bioló gicas disponi bles in situ o e x situ para el tratamiento del probl ema de acuerdo al tipo de contaminante. La biorrecuperación se define como todos aquellos tratamientos de recuperación que degradan contaminantes orgánicos o disminuyen la toxicidad de otros contaminantes inorgánicos como metales tóxicos a través de la actividad biológica natural, principalmente la de los microorganismos, mediante reacciones que forman parte de sus procesos metabólicos. Estos tratamientos que vamos a plantear como alternativas disponibles usan bacterias para detoxificar las sustancias de riesgo para el hombre y el medio ambiente en comparación con los métodos físicos, químicos y térmicos que son demasiado costosos y generan más contaminación.
MICROBIOLOG A AMBIENTAL UDES Tabla 1 . Diagnóst ico y reconocimi ento inici al del prob lema a tratar. Contaminante
Tipo
Microorganismos
Mezcla de Petróleo(crudo) hidrocarburos Dispersión del Pluma de contaminante contaminación
Técnica para la biorremediación
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Barreras permeables activas
Fluoreno
Hidrocarburo aromático
Pseudomonas, Staphylococcus
Benceno
Hidrocarburo aromático
Pseudomonas, Geobacter
Trinitrotolueno
Compuesto orgánico aromático de tipo explosivo
Pseudomonas
Cromo
Metal pesado
Níquel
Metal
Tipo de té cnica disponi ble In-situ Ex-situ ----
Biorremediación mejorada
Acidithiobacillus, Biorreducción Bacillus pumilos, Barrera Pseudomonas permeable activa pseudoalcaligenes Microbacterium arabinogalactonolyticum, Barreras Bacillus cereus, permeables Pseudomonas, activas Aspergillus, Hongos de la podredumbre blanca
Biorremediación mejorada, Fitorremediación
Compostaje
Biorreducción
No aplica
Barreras permeables activas
No aplica
1.1 Plantea miento de biorremediación en la estación de almacena miento contaminada. Área del terreno a t ratar: 100 m2 Tipo de suelo: Franco-arcilloso Acuífero subt erráneo : Presente Pluma de contaminación: Presente Metodología 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
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Barreras permeables ---activas Bioventeo, Biorremediación Biopila, Fitorremediación, mejorada, biorremediación Compostaje, Bioventeo landfarming mejorada. Bioventeo, Biopila, Biorremediación Fitorremediación, compostaje, mejorada biorremediación landfarming mejorada
Descripción del contaminante. Adecuación del terreno. Bioestimulación y bioaumentación (biorremediación mejorada). Bioventeo. Barreras permeables activas (control de la pluma de contaminación). Precipitación reductiva. Monitoreo continuo.
Tiempo duración estimado: 1 – 2 años Costos :dealtos Porcentaje de de scontaminación a lograr: 95% Contaminante s en el suelo después de la biorremediación: Sitio de trabajo: in situ
0,68%
MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL UDES Tabla 2. Descripción de lo s contaminantes. Compuesto Fluoreno
Molécula
Características Pictogramas a resaltar El fluoreno es un hidrocarburo aromático policíclico poco inflamable y poco tóxico para el ser humano de fórmula C H , sin embargo, es muy tóxico para todos los ambientes principalmente el acuático en el que a largo plazo puede provocar efectos negativos irreparables en los ecosistemas. El benceno es un hidrocarburo aromático muy inflamable y muy tóxico para el ser humano de fórmula C6H6, no se reconoce una toxicidad directa en el medio ambiente, sin embargo, también es muy tóxico para otros mamíferos. ₁₃
Benceno
₁₀
Trinitrotolueno
El trinitrotolueno es un compuesto orgánico aromático derivado del tolueno de fórmula C7H5N3O6 de toxicidad media para los seres humanos y de carácter explosivo, sin embargo es muy tóxico para ambientes
Cromo
El cromo es un metal de símbolo Cr, número atómico 24, peso atómico 51.996; de color blanco plateado, duro y quebradizo y con toxicidad para el ser humano sobre todo cuando está en su sexto estado de oxidación (VI) En el ambiente, el Cromo entra en el aire, agua y suelo en forma de Cromo (III) y Cromo (VI) a través de procesos naturales y actividades humanas, causando grandes contaminaciones.
Níquel
El níquel es un metal pesado de Símbolo Ni, número atómico 28, metal duro, blanco plateado, dúctil y maleable. La masa atómica del níquel presente en la naturaleza es 58.71. En los seres humanos puede causar muchos tipos de cáncer y es bastante tóxico para el ambiente en general.
Los pictogramas en esta tabla significan que son tóxicos para el humano y el medio ambiente, por lo tanto, el personal que trabajara en el proceso de biorremediación debe usar los elementos de protección personal para evitar accidentes.
