El documento trata sobre el origen y desarrollo de la biorremediación. Se observó en la década de 1980 que los microorganismos podían degradar compuestos contaminantes como petróleo y cloroorganicos. Esto dio lugar al surgimiento de la biorremediación como rama de la biotecnología que busca resolver problemas de contaminación mediante microorganismos degradadores.

1. El término biorremediación fue acuñado a
principios de la década de los '80. Los
científicos observaron que era posible aplicar
estrategias de remediación que fuesen
biológicas, basadas en la capacidad de los
microorganismos de realizar procesos
degradativos.
Biorremediación
BIORREMEDIACIÓN
Las primeras observaciones de biorremediación fueron con el petróleo,
después de algunos organoclorados y organofosforados; “se advirtió
que los microorganismos no sólo eran patógenos, sino que además
eran capaces de absorber compuestos orgánicos, algunos naturales,
otros sintéticos, y degradarlos, lo que constituye el objetivo de la
biorremediación”.

2. Uno de los muchos reporteros enviados a Alaska
meditaba sobre el daño provocado por el vertido del
Exxon Valdez . Pensaba que el petróleo, sustancia natural,
no provocaría un daño ambiental irreparable y tal como se
ha ido observando durante décadas, el crudo después de
un largo tiempo es diluido y asimilado por el medio
ambiente.
De esta intrínseca capacidad de la naturaleza para superar algunos
desequilibrios en el ecosistema, surge la biorremediación, como una
tecnología que usa un elemento biológico, en la mayoría de los casos
microorganismos, para eliminar contaminantes de un lugar, sea este
suelo, sedimento, fango o mar. Esta tecnología se ha transformado en la
colaboradora directa de la naturaleza, que no siempre es capaz de
superar por sí sola grandes desequilibrios. La biorremediación le da una
ayuda al medio ambiente en la mejora de los ecosistemas dañados,
acelerando dichos procesos naturales. 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.
Orígenes
Biorremediación

3. Es similar a la biotecnología, en general sus técnicas son específicas
para casos particulares, porque dependen directamente de las
condiciones del ecosistema a recuperar.
A veces, biorremediar un ambiente contaminado puede requerir la
elaboración de un microorganismo genéticamente modificado que sea
eficiente sólo para ese caso.
Un evento más sencillo de biorremediación puede ser el del petróleo. Los
derrames de crudo provocan un desequilibrio al aumentar la cantidad de
carbono, lo que descompensa los niveles de nitrógeno y fosfato, en esas
condiciones metabólicamente no se puede consumir el carbono. La
biorremediación de petróleo consiste en verter los mismos nutrientes que
están descompensados, fosfato, nitrógeno y dejar que los
microorganismos que ya están presentes “hagan su trabajo”.
Orígenes
La biorremediación surge como una rama de la
biotecnología que busca resolver los problemas de
contaminación mediante el diseño de microorganismos
capaces de degradar compuestos que provocan
desequilibrios en el medio ambiente.
Biorremediación

4. De quDe quéé se ocupa la biotecnologse ocupa la biotecnologíía ?a ?
Biorremediación

5. Muchos tratamientos biotecnológicos de contaminantes son
considerados biorremediación, sin embargo algunos autores
diferencian entre ambos procesos. La biotecnología es
tecnología que usa elementos biológicos, sea un organismo
o una enzima.
“En estricto rigor un sistema de tratamiento de efluentes o un sistema de
compostage no son biorremediación, son tratamientos biológicos o mixtos
para evitar la contaminación, en cambio la biorremediación se utiliza para
revertir un daño”.
Tanto el tratamiento de residuos como la biorremediación usan
microorganismos, pero lo distintivo de la biorremediación es la aplicación de
una tecnología a posteriori, una vez que se ha producido el daño ecológico.
Biotecnología y
BIORREMEDIACIÓN
Las primeras observaciones de biorremediación fueron con el petróleo,
después de algunos organoclorados y organofosforados; “se advirtió
que los microorganismos no sólo eran patógenos, sino que además
eran capaces de absorber compuestos orgánicos, algunos naturales,
otros sintéticos, y degradarlos, lo que constituye el objetivo de la
biorremediación”.
Biorremediación

6. BIOREMEDIACIÓNBiorremediación en acción
Todos los contaminantes poseen características que los
hacen capaces de perturbar el medio ambiente y
provocar daño a la salud humana y del planeta. Crear
estrategias de biorremediación para eliminarlos todos es
un camino que se está iniciando para esta rama de la
biotecnología.
Existen grupos de compuestos especialmente peligrosos para el hombre
en los que la biorremediación ha logrado importantes avances.
Uno de estos grupos son los organoclorados, compuestos orgánicos no
naturales que tienen cloro en su molécula y son capaces de intervenir en
los procesos celulares normales, entre otros la reproducción.
Son relativamente estables y omnipresentes en el ambiente. Surgen como
subproductos de procesos industriales y eventos naturales como incendios
forestales, erupciones volcánicas, incineradores de desperdicios sólidos,
chimeneas, motores, control de plagas, etc.
También pueden detectarse en la mayoría de los alimentos, como pollos,
carnes rojas, pescados, productos lácteos, aceites vegetales y verduras.
Biorremediación

7. Seeger, investigador chileno que trabaja con
PCB, en cooperación con un grupo de investigadores en
Alemania, han generado bacterias recombinantes capaces de
mineralizar los PCB, han obtenido enzimas generadas por
ingeniería genética que son más eficientes con algunos PCB,
para lo que están trabajando con la bacteria.
Estos estudios se han realizado a nivel de laboratorio y no
han sido aplicados en problemas ambientales concretos,
pero todo el conocimiento generado se ha enviado a
Alemania, donde ha sido utilizado experimentalmente con
gran éxito para biorremediar sitios contaminados.
Ver documento biodegradacion_OC.pdf (Tema 20)
BIORREMEDIACIÓN
de PCBs
Biorremediación

8. Biorremediación de Aceites usados
bajo condiciones de laboratorio
En la actualidad la biorremediación es una de las técnicas
que más se están usando para tratar de solucionar los
graves problemas de deterioro ambiental que presentan
un gran número de compuestos en el agua.
El problema empieza en las grandes descargas que se depositan en los
numerosos drenajes que componen una ciudad, pues su destino final
siempre son los diferentes Ríos, Lagunas o Mares que se encuentren
cerca del centro poblacional.
Uno de estos contaminantes tóxicos que se vierten al drenaje son los
aceites usados (los que usan los coches), desconociéndose realmente
los enormes volúmenes que se tiran.
Biorremediación

9. Existen muchas investigaciones dedicadas a demostrar la
degradación de aceites por medio de bacterias, por lo que se
inicio un experimento; en el Laboratorio de Acuacultura y
Manejo Ambiental de Bioshabitat.com, con el fin de valorar el
efecto que ejercen las bacterias para degradar los aceites
gastados a partir de la cuantificación de biomasa.
Los resultados obtenidos indican que en un lapso de tiempo corto, sí existe
producción de biomasa (crecimiento del microorganismo) en presencia de aceite
en el agua.
El floculante se hizo presente; en pequeñas cantidades, al octavo día de la
investigación y ya para el quinceavo día se observaba mucha materia orgánica en
suspensión.
Como dato importante se pudo observar que a partir del octavo día de la
investigación, el olor de aceite gastado; que se hacia presente en todo el
laboratorio, fue disminuyendo y al final desapareciendo.
Degradación bacteriana de Aceites
usados
Biorremediación

10. BIORREMEDIACIÓN DE HIDROCARBUROS
PETROLEO Y SUS DERIVADOS

11. Las acciones remediativas que se llevaron a cabo fueron las siguientes:
· Recuperación de producto libre o “diesel” del agua subterránea
· Biorremediación “In-Situ” en suelos contaminados
· Biorremediación “In-Situ” del agua subterránea contaminada
Empresa dedicada a la eliminación de contaminantes en suelos
y acuíferos, a través de la biorremediación. El objetivo principal
fue la eliminación de contaminantes utilizando técnicas
innovadoras que resultaran ambientalmente seguras.
La Obra Sobresaliente del año 2000 del Colegio de Ingenieros y Agrimensores
de PR (CIAPR). En el proyecto se efectuó una biorremediación del subsuelo y
del acuífero afectados con combustible diesel.
Se realizaron la evaluación del lugar contaminado y las actividades de
remediación en la Planta Generadora de la A.E.E. Estudios posteriores
indicaron que el producto tóxico se filtró bajo los muros de contención del dique
y se expandió al subsuelo, incluyendo el agua subterránea.
UN PROYECTO DE BIORREMEDIACIÓN
para eliminar DIESEL, POR CIAPR (2000)
Biorremediación

12. 1.-Sistema de Recuperación de
Producto
A través de este proceso se separa el agua del
contaminante que se encuentra flotando en la
superficie del agua subterránea.
Este sistema no requiere el uso de maquinaria
especial o electricidad y recupera hasta 50 galones
de agua diarios. Este sistema de recuperación fue
instalado en todos los pozos donde había
presencia de diesel flotando en el agua
subterránea. Una vez el producto es almacenado
en el tanque, la A.E.E., coordina su retirada y
almacenamiento.
FASES DEL PROYECTO CIAPR (2000)
Biorremediación

13. Los mecanismos que rigen la evolución de los
plaguicidas en el suelo son diversos.
Descomposición química, que tiene lugar por procesos
de oxidación, reducción, hidroxilación, dealquilación,
rotura de anillos, hidrólisis e hidratación.
Descomposición fotoquímica, que se produce por efecto del espectro de
luz ultravioleta de la luz solar. Las fuentes de luz y su intensidad regulan
el grado de descomposición de un compuesto.
Descomposición microbiana, la acción de los microorganismos del
suelo sobre los plaguicidas es probablemente el mecanismo de
descomposición más importante. Los microorganismos del suelo,
bacterias, algas y hongos, obtienen alimento y energía para su
crecimiento por descomposición de estos compuestos orgánicos sobre
todo cuando carecen de otras fuentes.
Descomposición por las plantas y organismos, como consecuencia de
los procesos metabólicos que tienen lugar en las plantas.
BIORREMEDIACIÓN de SUELOS
Biorremediación

14. El proyecto consistió en la construcción de cuatro pozos de
inyección en un lugar contaminado.
Se prepararon e inyectaron 50 galones de una solución de
nutrientes al pozo.
Las muestras de agua se recolectaron a diversos niveles de profundidad para
observar la dilución de nutrientes en el agua subterránea antes y después de la
inyección. Se analizaron las muestras del agua subterránea en busca de la
presencia de estos nutrientes. Basados en los resultados de la prueba piloto, se
realizó una inyección de nutrientes a gran escala.
Se utilizaron nueve pozos como centros de monitoreo durante todo el proyecto.
El monitoreo consistió en recolectar muestras del agua subterránea de los pozos
señalados. Las muestras fueron recolectadas a diversos niveles de profundidad
(10, 15 y 20 pies). Las mismas fueron analizadas para determinar las
concentraciones de pH, conductividad, nitratos, nitritos, amonio, fosfato, hierro y
microorganismos heterotróficos.
PROYECTO PILOTO CIAPR
Biorremediación

15. BiodegradacionesBiodegradaciones
BiorremediacionesBiorremediaciones
PLAGUICIDAS
Biorremediación

16. 2.- Sistema de Bioventilación
La bioventilación es una biorremediación “in-situ” que
utiliza microorganismos endógenos para degradar
contaminantes tanto del subsuelo como de las aguas
subterráneas contaminadas.
Mediante esta técnica, la actividad biológica de la bacteria endógena se estimula
por medio de la inyección de aire a través de los pozos de ventilación. Estos se
instalan en varios puntos del área contaminada, y a través de ellos se inyectan
nutrientes y soluciones específicas preparadas en laboratorio.
Se cumplieron dos condiciones para aplicar el sistema de bioventilación como
tecnología remediativa en este lugar (AEE). En primer lugar se determinó que era
posible la producción y provisión de oxígeno a través de la zona vadosa del
subsuelo. Luego se demostró que los microorganismos endógenos del lugar
tenían la capacidad de utilizar el oxígeno para biodegradar la contaminación de
hidrocarburos en una proporción aceptable. Además, fue necesario determinar la
conductividad hidráulica y la permeabilidad intrínseca para saber cuán efectivo
sería el sistema de bioventilación en el lugar afectado.
UN PROYECTO DE BIORREMEDIACIÓN
DE PETROLEO en suelos
Biorremediación

17. Para poder acelerar el proceso biorremediativo, se
desarrolló un consorcio de microorganismos
degradadores de diesel bajo condiciones anaeróbicas.
Se cultivaron bacterias endógenas desnitrificadoras del
lugar contaminado. Estas bacterias fueron enriquecidas
con nutrientes en una solución bioactiva, la cual fue
inyectada a una profundidad de 14 y 18 pies en los pozos
monitoreados.
BIOALIMENTACIÓN
Los derrames de crudo provocan un desequilibrio al aumentar la
cantidad de carbono, lo que descompensa los niveles de nitrógeno y
fosfato, en esas condiciones metabólicamente no se puede consumir
el carbono. La biorremediación de petróleo consiste en verter los
mismos nutrientes que están descompensados, fosfato, nitrógeno, en
algunos casos biodesinfectantes, y dejar que los microorganismos
que ya están presentes “hagan su trabajo”, para recupera el equilibrio
y regenerar el ambiente.
Biorremediación

18. La complejidad técnica del proyecto se presentó
cuando se encontró contaminación en suelos saturados. La
biorremediación de hidrocarburos en suelos saturados usualmente
está limitada por la disponibilidad de oxígeno.
En este caso se pueden utilizar otros receptores alternativos de
electrones en sustitución del oxígeno para la degradación de los
hidrocarburos, implementándose el uso de sistemas anaerobios.
Se examinó la efectividad de otros nutrientes para estimular la
respiración anaerobia y lograr la remediación de suelos
contaminados con hidrocarburos.
BIORREMEDIACIÓN de SUELOS
SATURADOS DE DIESEL
Biorremediación

19. El monitoreo fue efectuado cada dos
semanas para realizar los análisis químicos
de las muestras de agua. Esta estrategia
de bioestimular la degradación bajo
condiciones favorables a la respiración
anaerobia fue muy útil. Los resultados de
reducción de diesel unidos a la evidencia
de bioestimulación anaerobia fueron
consistentes con el estudio piloto.
Esta alternativa, que requiere de una
implementación cuidadosa, es muy
prometedora para la restauración.
Se realizó además una bioaumentación,
que consistió en la integración de varios
microorganismos para aumentar o
incrementar la actividad biodegradativa en
ese medio.
Típico Pozo de Inyección Para
Biorremediación Anaerobia
BIORREMEDIACIÓN ANAEROBIA
Biorremediación

20. Rendimiento de la
BIOALIMENTACIÓN
La aplicación de esta técnica consiguió la eliminación de más del 90%
de los contaminantes en las zonas más críticas y una considerable
reducción de hidrocarburos en casi todas las áreas del lugar.
En aproximadamente un 98% del terreno tratado, las concentraciones
de hidrocarburos disminuyeron a menos de 100 mg/kg .
En las áreas donde se aplicó la bioaumentación se observó una
reducción significativa de las concentraciones de Total Hidrocarburos
Petróleo (THP). A 15 pies de profundidad las concentraciones de
(THP) se redujeron de 1,000 mg/kg a menos de 100 mg/kg
Biorremediación

21. ANTES DE LA BIOALIMENTACIÓN DESPUÉS DE LA BIOALIMENTACIÓN
REDUCCIÓN DEL DIESEL CON LA
BIOALIMENTACIÓN
Biorremediación

22. · Se completó la remediación aproximadamente de
30,000 yardas cúbicas de suelo y acuífero contaminado
con diesel cubriendo un área de aproximadamente 40,000
pies cuadrados a una profundidad de 20 pies.
· Se implementó como innovación un protocolo de
bioestimulación anaeróbica para degradar hidrocarburos
en suelos saturados usando un método de aireación
mecánica.
· Se desarrolló un consorcio de microrganismos
degradadores de diesel donde se comprobó la eliminación
de los contaminantes en menos de 30 días, evitando la
importación de microorganismos exógenos.
· Se cumplió con todas las regulaciones y leyes
ambientales estatales y federales para el desarrollo de
este proyecto.
RESULTADOS
Biorremediación

23. Apuesta por la biorremediación
para combatir el vertido del
Prestige, Eduardo Ayesa, director de la
Unidad de Ingeniería Medioambiental del Centro
de Estudios e Investigaciones Técnicas de
Gipuzkoa, CEIT.
La biorremediación como método para combatir el vertido del
buque Prestige en las costas gallegas.
El tratamiento de biorremediación consiste en estimular la
eliminación de la mancha de fuel mediante microorganismos
que ya existen en el mismo vertido. "Mediante la adición de
nutrientes, se intenta aumentar la actividad de estos
MICROORGANISMOS.
Se pueden inocular nuevos hongos o bacterias que estén especialmente
preparados para degradar la mancha. Dice Eduardo Ayesa, "no podemos
evitar que se ensucien las playas, pero a medio y largo plazo estas
bacterias van degradando la mancha y, medioambientalmente es la
solución más sostenible. ".
Biorremediación

24. BIOREMEDIACIÓN
El comisionado Xoán Novoa informó, en conferencia de prensa, de que
las investigaciones realizadas desde junio en las playas de Moreira y Cuño, en
Muxía, confirman la "utilidad" de esta técnica de limpieza, que consiste en
potenciar la degradación del petróleo por efecto de la naturaleza, en concreto, por
la acción de bacterias.
Novoa consideró los resultados obtenidos hasta ahora como "esperanzadores",
pero precisó que habrá que esperar para decidir su uso en otros espacios hasta
que se conozcan las conclusiones de las pruebas realizadas.
Está previsto que a mediados de septiembre se informe sobre los resultados de
los experimentos en el Parque Nacional Illas Atlánticas, mientras que los equipos
que trabajan en la Costa da Morte podrían ofrecer ya un "protocolo de actuación"
a finales de noviembre
Biorremediación en
la Costa da Morte
Experimentos en la Costa da Morte:
Las bacterias podrían acabar con
el fuel del PrestigeBiorremediación

25. BIOREMEDIACIÓN
Estos microorganismos "se comen" poco a poco el petróleo hasta
eliminarlo, una acción que requiere "meses, aunque pocos", agregó
Llamas. Entre las pruebas realizadas, el investigador citó el "riego" en un
acantilado de Cuño con abono comprado en Muxía y con agua que
desvían de un regato próximo y que, en menos de un mes, ha logrado
eliminar de las rocas parte del fuel.
También aludió a la posibilidad de "regar" nutrientes con cáscara de
mejillón, para que penetren con mayor facilidad entre el petróleo. Llamas
concluyó que la biorremediación tiene como ventajas el respeto por la
riqueza natural de la Costa da Morte y la diversidad de técnicas, que
permite llegar a zonas de difícil acceso.
Biorremediación en
la Costa da Morte
Los resultados de la biorremediación han sido muy
alagüeños. Se han implementado con las técnicas de
"bioestimulación", que consiste en facilitar a ciertas
bacterias nutrientes, como nitrógeno y fósforo
mezclados con agua.
Biorremediación

26. También respaldó a Novoa al matizar que no se trata de "empezar por
empezar" con la ampliación del uso de esta técnica sino que "vale más
actuar con lo mínimo imprescindible". "Hay que ayudar a la naturaleza
a realizar este proceso, pero el gasto en potenciar esta acción no va a
garantizar el éxito", advirtió Llamas, quien apostó por esperar los
resultados finales de las pruebas.
Biorremediación en
la Costa da Morte
El tratamiento de biorremediación empleado ha resultado
una limpieza "económica", tras comparar el gasto de
12.000 euros por 500 m de costa limpiados, frente al
millón de euros necesario en la catástrofe del "Exxon
Valdez" para la limpieza física de cada kilómetro de
litoral. Asimismo, coincidió en la viabilidad de iniciar un
plan específico de biorremediación para toda la costa
afectada por el fuel.
Biorremediación

27. BIOREMEDIACIÓN
Resultados de algunos
tratamientos

28. BIORREMEDIACIÓN DE IONES
La reducción biológica de sulfatos llevada a cabo por
un grupo de bacterias heterótrofas, anaeróbias
conocidas como BSR (Bacterias Sulfato Reductoras).
La reducción biológica de sulfatos mejora la calidad
del agua ácida :
· Producción de SH que reacciona con los metales
disueltos para formar sulfuros metálicos indisolubles.
· El pH se eleva debido a la producción de bicarbonato
como consecuencia de la oxidación de los nutrientes
orgánicos.
· Un efecto neutralizador del pH es apreciado porque
los iones hidronios son consumidos por la redución del
sulfato. El sulfato es eliminado de las corrientes
acuosas al transformarse en SH.
· Las condiciones anaeróbias imposibilitan el
crecimiento de bacterias generadoras de ácido (T.
Ferrooxidans), luego se previene la producción ácida.
Biorremediación

29. Opciones de Biorremediación del agua de minerías :
· Tratamiento in situ usando una mina abandonada
como un biorreactor (dentro de un pozo).
· Biorreactor externo construido cerca de la descarga
para tratar las corrientes acuosas.
· Combinación de los dos anteriores.
mg/l
Tratamiento biológico de Residuos Mineros y
Metales Pesados
Biorremediación

30. El BIORREACTOREl BIORREACTOR
Se define como BIORREACTOR un lugar que permite el
crecimiento controlado de microorganismos
FERMENTADOR
Biorremediación

31. · Bajo coste del tratamiento.
· Tratamiento in situ, no hay gastos de transporte.
· Reducción y eliminación de subproductos finales.
· Eliminación de un costoso equipamiento y atención
frecuente del operador.
· Eliminación de un seguimiento a perpetuidad.
El tratamiento biológico es efectivo para los siguientes residuos:
· Pila rellena de lixiviados mineros.
· Faldas de la mina.
· Procesos de molido y corrientes de cola.
La depuración biológica es más rápida, más barata, y más efectiva que
otros métodos. Ventajas:
1. Corto tiempo de tratamiento.
2. Tratamiento in-situ.
3. Desintoxicación completa.
4. Fin de una responsabilidad a largo plazo. ELIMINACION
5. Permite una revegetación natural.
6. Nutrientes, subproductos y productos finales naturales y no tóxicos
Ventajas del tratamiento biológico de Residuos
Mineros y Metales Pesados:
1..
Biorremediación

32. VENTAJAS:VENTAJAS:VENTAJAS:VENTAJAS: Bajo coste global de todo el tratamiento.
Potencial para aumentar la recuperación de oro
BiorremediaciBiorremediaciBiorremediaciBiorremediacióóóónnnn de metalesde metalesde metalesde metales
en lixiviados minerosen lixiviados minerosen lixiviados minerosen lixiviados mineros
Biorremediación

33. SERVICIOS QUE SE OFERTAN ASERVICIOS QUE SE OFERTAN A
EMPRESASEMPRESAS
Intervención de los microorganismos, en especial las
mixobacterias, en procesos de Biomineralización y de
Biorremediación.
Uso de la biomasa microbiana en la bioadsorción de
metales pesados y empleo de las mismas en sistemas de
biofiltros sumergidos.
Biorremediación

34. Uso de la biomasa microbiana en la bioadsorción de
metales pesados y empleo de las mismas en sistemas de
biofiltros sumergidos.
DescontaminaciDescontaminaciDescontaminaciDescontaminacióóóón den den den de PbPbPbPb
Biorremediación

35. Obtención de microorganismos manipulados
genéticamente. Mejora de razas de interés
industrial mediante técnicas clásicas y técnicas de
biología molecular.
Biotransformación de productos,
biorremediación
Biorremediación

36. Sanando la tierra
La tierra está cada día más enferma por la gran cantidad
de contaminantes que son liberados al ambiente. Esto perjudica a los
ecosistemas, provocando severos daños a todos los seres vivos,
incluyendo al hombre.
La biorremediación, rama de la biotecnología que utiliza un elemento
biológico para mejorar el daño, ofrece excelentes soluciones y es en sí
un buen negocio, pero la falta de regulación juega en contra de su
utilización como un remedio para sanar la tierra y como una oportunidad
para muchas empresas.
BIORREMEDIACIÓN
PÁGINA DE INTERÉS: http://www.ingenieroambiental.com
Biorremediación