bioremediacion

Dr. Heber Robles CastilloEscuela de Postgrado

Universidad Nacional de Trujillo

BiorremediaciónBiorremediación

La "bioremediación" es el proceso que se ocupa de la La "bioremediación" es el proceso que se ocupa de la utilización de sistemas biológicos para producir utilización de sistemas biológicos para producir rupturas, cambios moleculares o separación de rupturas, cambios moleculares o separación de tóxicos, contaminantes y sustancias de importancia tóxicos, contaminantes y sustancias de importancia ambiental en suelos, aguas y aire, generando ambiental en suelos, aguas y aire, generando compuestos de menor o ningún impacto ambiental, o compuestos de menor o ningún impacto ambiental, o bien separando la substancia tóxica. bien separando la substancia tóxica.

Estas degradaciones o cambios ocurren usualmente en Estas degradaciones o cambios ocurren usualmente en la naturaleza (y entonces se denomina "atenuación la naturaleza (y entonces se denomina "atenuación natural"), sin embargo la velocidad de tales cambios natural"), sin embargo la velocidad de tales cambios es baja. Mediante una adecuada manipulación estos es baja. Mediante una adecuada manipulación estos sistemas biológicos pueden ser optimizados para sistemas biológicos pueden ser optimizados para aumentar la velocidad de cambio o degradación y así aumentar la velocidad de cambio o degradación y así usarlos en sitios con una elevada concentración de usarlos en sitios con una elevada concentración de contaminantes.contaminantes.

¿Qué es la Bioremediación?

En general, las manipulaciones involucran En general, las manipulaciones involucran producción e inmovilización de enzimas en producción e inmovilización de enzimas en determinados soportes y cambios genéticos en determinados soportes y cambios genéticos en algunas cepas bacterianas.algunas cepas bacterianas.


Una gran variedad de contaminantes pueden ser Una gran variedad de contaminantes pueden ser eliminados por bioremediación: pesticidas, eliminados por bioremediación: pesticidas, herbicidas, petróleo y sus hidrocarburos derivados, herbicidas, petróleo y sus hidrocarburos derivados, gasolina y metales pesados, entre otros.gasolina y metales pesados, entre otros.

Los procesos mediante los cuales funciona la Los procesos mediante los cuales funciona la bioremediación podemos agruparlos en:bioremediación podemos agruparlos en:

• degradación enzimática, degradación enzimática, • remediación microbiana y remediación microbiana y • "fitoremediación"."fitoremediación".


Las enzimas son biocatalizadores encargados de acelerar Las enzimas son biocatalizadores encargados de acelerar cambios químicos con un gasto energético mínimo y una cambios químicos con un gasto energético mínimo y una elevada velocidad de reacción. Las enzimas son componentes elevada velocidad de reacción. Las enzimas son componentes esenciales de todo proceso metabólico en sistemas vivos.esenciales de todo proceso metabólico en sistemas vivos.

Las enzimas son producidas por células como resultado de los Las enzimas son producidas por células como resultado de los procesos que acompañan a la traducción de la información procesos que acompañan a la traducción de la información genética. Mediante el uso de técnicas de la biología molecular genética. Mediante el uso de técnicas de la biología molecular se puede inducir la producción de enzimas en sistemas se puede inducir la producción de enzimas en sistemas bacterianos con características genéticas que permiten una bacterianos con características genéticas que permiten una expresión del gen enzimático de forma constante. Con esto se expresión del gen enzimático de forma constante. Con esto se logra obtener un sistema productor de enzima a gran escala, logra obtener un sistema productor de enzima a gran escala, estamos en presencia de la Biotecnología. estamos en presencia de la Biotecnología.

En el campo de la aplicación a la protección ambiental, se han En el campo de la aplicación a la protección ambiental, se han diseñado muchos de estos sistemas biotecnológicos, y diseñado muchos de estos sistemas biotecnológicos, y muchas empresas ofrecen tanto enzimas que degradan muchas empresas ofrecen tanto enzimas que degradan sustancias de importancia ambiental como sistemas sustancias de importancia ambiental como sistemas bacterianos inmovilizados en determinados soportes bacterianos inmovilizados en determinados soportes (biofiltros).(biofiltros).

La Degradación Enzimática

La utilización de microorganismos que degradan o La utilización de microorganismos que degradan o transforman diferentes compuestos nocivos en otros de transforman diferentes compuestos nocivos en otros de menor impacto ambiental ha experimentado un gran menor impacto ambiental ha experimentado un gran desarrollo. Importantes investigaciones han sido dirigidas a desarrollo. Importantes investigaciones han sido dirigidas a ampliar la versatilidad metabólica en algunas especies ampliar la versatilidad metabólica en algunas especies bacterianas, para la degradación de contaminantes.bacterianas, para la degradación de contaminantes.

Son bastantes y variadas las aplicaciones que se han dado Son bastantes y variadas las aplicaciones que se han dado a los microorganismos en el campo ambiental. Basta con a los microorganismos en el campo ambiental. Basta con mencionar los conocidos procesos aerobios y anaerobios mencionar los conocidos procesos aerobios y anaerobios para tratamientos de residuos industriales líquidos. para tratamientos de residuos industriales líquidos.

Actualmente, tanto la microbiología ambiental como la Actualmente, tanto la microbiología ambiental como la genética bacteriana, contribuyen al diseño de sistemas genética bacteriana, contribuyen al diseño de sistemas microbianos con capacidades metabólicas mejoradas y microbianos con capacidades metabólicas mejoradas y aumentadas.aumentadas.

La Degradación Microbiana

La idea de que las plantas, ya sean árboles, arbustos o La idea de que las plantas, ya sean árboles, arbustos o hierbas, pueden atrapar y retener distintas sustancias hierbas, pueden atrapar y retener distintas sustancias químicas del medio ambiente, incluidas algunas de químicas del medio ambiente, incluidas algunas de reconocida peligrosidad, no es nueva.reconocida peligrosidad, no es nueva.Recientemente en distintos lugares del mundo se esta Recientemente en distintos lugares del mundo se esta comenzando a investigar y aplicar la fitoremediación con comenzando a investigar y aplicar la fitoremediación con plantas que aparentemente poseen metabolismos capaces plantas que aparentemente poseen metabolismos capaces de eliminar xenobióticos. Se ha comenzado ha investigar de eliminar xenobióticos. Se ha comenzado ha investigar con plantas y especies arbóreas con capacidad para retener con plantas y especies arbóreas con capacidad para retener metales pesados.metales pesados.

Esta novedosa tecnología tiene muchas ventajas con Esta novedosa tecnología tiene muchas ventajas con respecto a los métodos convencionales de tratamientos de respecto a los métodos convencionales de tratamientos de lugares contaminados; en primer lugar es una tecnología lugares contaminados; en primer lugar es una tecnología económica, de bajo coste, en segundo lugar posee un económica, de bajo coste, en segundo lugar posee un impacto regenerativo en los lugares donde se aplica y en impacto regenerativo en los lugares donde se aplica y en tercer lugar su capacidad extractiva se mantiene debido al tercer lugar su capacidad extractiva se mantiene debido al crecimiento vegetal, además es capaz de ser modificada crecimiento vegetal, además es capaz de ser modificada para aumentar su capacidad y selectividad extractiva.para aumentar su capacidad y selectividad extractiva.

Fitoremediación

En general, podemos explicar la fitoremediación mediante dos teorías:En general, podemos explicar la fitoremediación mediante dos teorías:• FitoextracciónFitoextracción

• RizofiltraciónRizofiltración

Fitoremediación

La fitoextracción utiliza la biomasa vegetal-La fitoextracción utiliza la biomasa vegetal-extractiva para remediar suelos contaminados. Una extractiva para remediar suelos contaminados. Una gran cantidad de contaminantes pueden ser gran cantidad de contaminantes pueden ser captados del suelo, entre ellos metales pesados y captados del suelo, entre ellos metales pesados y algunos compuestos radiactivos. algunos compuestos radiactivos.

Hay indicios de la existencia de ciertos Hay indicios de la existencia de ciertos transportadores específicos en las raíces de las transportadores específicos en las raíces de las plantas y, en algunos casos, la simbiosis microbiana plantas y, en algunos casos, la simbiosis microbiana en la rizósfera jugaría un importante papel en la en la rizósfera jugaría un importante papel en la inespecificidad de la absorción de oligoelementos.inespecificidad de la absorción de oligoelementos.

El resultado del proceso de la fitoextracción en El resultado del proceso de la fitoextracción en suelos y aguas contaminados, es la eliminación de suelos y aguas contaminados, es la eliminación de tóxicos, cualidad que permanece en el tiempo.tóxicos, cualidad que permanece en el tiempo.

Las plantas contaminadas con estos tóxicos, Las plantas contaminadas con estos tóxicos, después de ser arrancadas, son gestionadas después de ser arrancadas, son gestionadas debidamente.debidamente.

Fitoextracción Fitoextracción

RizofiltraciónRizofiltración

Las raíces, ya sean acuáticas o terrestres, pueden Las raíces, ya sean acuáticas o terrestres, pueden precipitar y concentrar contaminantes tóxicos de precipitar y concentrar contaminantes tóxicos de efluentes o absorberlos de las disoluciones en el efluentes o absorberlos de las disoluciones en el mismo suelo.mismo suelo.

Investigaciones recientes han evidenciado la Investigaciones recientes han evidenciado la importancia de la simbiosis entre ciertas cepas importancia de la simbiosis entre ciertas cepas bacterianas modificadas genéticamente y la bacterianas modificadas genéticamente y la rizósfera de algunas plantas, para la reducción de rizósfera de algunas plantas, para la reducción de metales pesados o la eliminación de aceites del metales pesados o la eliminación de aceites del suelo.suelo.

Persistencia de herbicidas e insecticidas en Persistencia de herbicidas e insecticidas en el sueloel suelo

Insecticidas clorados

Sustanciatiempo para la desaparición en un 75 - 100%

DDT 4 años

Aldrin 3 años

Clordano 3 años

Heptacloro 2 años

Lindano 3 años


Insecticidas organofosforados


Diazinón 12 semanas

Malatión 1 semana

Paratión 1 semana


Herbicidas


2, 4-D (ácido 2,4-dicloro-fenoxiacético)

4 semanas

2, 4, 5-T (ácido 2,4,5-tricloro-fenoxiacético)

20 semanas

Daladin 8 semanas

Biotratamiento de gases contaminados con Biotratamiento de gases contaminados con organocloradosorganoclorados

Sistema I: introducción directa del gas al bioscrubber. Sistema II: el gas pasa por una columna de absorción previa. DCE: dicloro etano. DO: medidor de oxigeno disuelto. G1, G2: caudal de aire. MFC: control másico de flujo. MM: nutrientes. MV: recipiente de mezcla. pH-C: control de pH. PP: bomba peristáltica. SP: puerto de muestreo. T-C: control de temperatura.

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