Biorremediación de los suelos contaminados

Por industrias cerveceras

1. Introducción:

La cerveza es una bebida alcohólica muy antigua, desarrollada por los pueblos de los imperios mesopotámicos y por los egipcios, resultado de fermentar los cereales germinados en agua, en presencia de levadura.

Aunque existen en el mercado cervezas de trigo, mijo y arroz, la más habitual es la obtenida a partir de la fermentación de la cebada.

Desde 1945 la industria cervecera ha logrado un gran desarrollo; entre 1945 y 1965 se duplicó la producción mundial. El aumento de la producción y del consumo ha sido notable en países como Japón, URSS, México y España.

A pesar de los avances que ha tenido y aunque hayan disminuido la contaminación medio ambiental con plantas de tratamiento del agua aún hay contaminantes tanto solidos como líquidos que desechan estas empresas y que dañan y contaminan los suelos y las aguas.

Biorremediación: La biorremediación es el proceso en el que microbios, típicamente bacteria u hongos, degradan químicos peligrosos a compuestos menos tóxicos o no tóxicos. Utiliza tecnologías las cuales se estimula la biodegradación del contaminante o la capacidad de recuperación del ecosistema mediante procesos biológicos, al objeto de minimizar las consecuencias de un contaminante.

La biorremediación les da una mano al medio ambiente en el mejoramiento de los ecosistemas dañados, acelerando dichos procesos naturales degradando los desechos además de concentrar e inmovilizar sustancias toxicas, metales pesados; minimizar desechos industriales y rehabilitar áreas afectadas con diversos contaminantes.

La biorremediación será el método que se empleara para subsanar el daño producido por las industrias cerveceras a los suelos.

2. Descripción de los procesos industriales

Manejo de las materias primas: Una vez que la malta llega a la fábrica puede ser acopiada en unos silos de almacenamiento. La malta debe ser sometida a un proceso de limpieza para retener las impurezas que se encuentren mezcladas, de manera similar, ocurre con los adjuntos.

Adecuación de las materias primas: Después de los tratamientos adecuados de limpieza, son molidas al grado necesario para poderlas someter a los procesos: la malta pasa luego del molido por un proceso de tamizado en el que se selecciona las partículas de acuerdo al tamaño del tamiz, la harina que atraviesa por los tamices va directamente a la olla de mezclas; los adjuntos luego de ser molidos pasan directamente a la olla de crudos.

Obtención del mosto: En la olla de crudos se vierte la totalidad del grits, más un 15% de malta, acondicionando un volumen de agua adecuado hasta obtener una masa uniforme. Esta masa se hace hervir por espacio de unos minutos con el fin de encrudecer el almidón para facilitar el ataque de las enzimas.

Al final se obtiene de la olla de crudos, una masa hervida y apta para ser atacada por enzimas y en la olla de mezclas una masa de malta cuyas enzimas están listas para actuar sobre el material crudo. Los crudos a una temperatura de 98º C son bombeados a la olla de mezclas, con agitación constante, obteniéndose una temperatura de 70 a 72º C. De la olla de mezcla pasa la masa a la olla de filtración, de la cual se obtiene, un líquido claro y azucarado llamado mosto; esta operación se conoce como primera filtración. Luego se realiza una segunda

filtración, este mosto segundo, se reúne con el mosto de la primera filtración, obteniéndose el mosto total.

Obtención de la cerveza: El mosto saliente de la olla de cocción se envía al tanque de sedimentación. Luego se bombea del tanque de sedimentación al tanque de fermentación. En este trayecto se enfría el mosto, a una temperatura entre 5 y 10º C. El mosto frío y aireado se recibe en los Uni-Tank (que realizan el proceso de fermentación y de maduración), donde se les inyecta la levadura. En estos tanques se tiene en si la transformación del mosto en cerveza. En el tiempo de fermentación de 5 a 7 días, se realiza la transformación fundamental de azúcar en alcohol y gas carbónico. Después de este proceso se obtiene la llamada cerveza verde, la cual es una bebida alcohólica con algo de gas carbónico; a esta cerveza le falta el afinamiento del sabor que se obtiene con la maduración. Una vez terminados los días de fermentación, la cerveza verde se bombea hacia los Uni-Tank de maduración al mismo tiempo que se baja su temperatura hasta una próxima a los 0º C.

En estos tanques permanece por periodo de 3 a 4 semanas.

Luego la cerveza se filtra eliminando hasta el máximo las materias como levadura o proteínas coaguladas. Una vez filtrada la cerveza, viene el proceso de carbonatación que consiste en una inyección de gas carbónico cuyo contenido es el necesario para que la cerveza produzca una buena formación de espuma, pasando finalmente a los tanques de almacenamiento.

Terminación y envase: De aquí pasa a la llenadora de botellas, donde se busca envasar la cerveza a un nivel fijo dentro de las botellas en las mejores condiciones asépticas posibles, con la menor agitación para eliminar la pérdida de gas carbónico, sin aumento de temperatura y sin inyección de aire. A pesar de que las botellas de envase han sido previamente esterilizadas, y en todo su recorrido la cerveza ha sido controlada contra las infecciones, se debe pasteurizar, para garantizar su conservación durante periodos largos.

3. Análisis de la contaminación producida:

Los principales efectos medioambientales de las industrias del sector se localizan en unas pocas operaciones básicas que son comunes a la mayoría de los procesos. Dichos efectos son:

Consumo de agua: este tipo de industrias consumen grandes volúmenes de agua, en especial en procesos de limpieza de equipos e instalaciones y las operaciones de envasado, los consumos pueden oscilar entre 4.5 y 10 Hl de agua/Hl de cerveza.

Vertido de aguas residuales: En la industria cervecera se produce un gran volumen de aguas residuales, especialmente en las operaciones de limpieza y envasado. El vertido de aguas residuales puede representar en 65-80% del total del agua consumida.

Estas aguas residuales presentan una carga orgánica elevada y fácilmente biodegradable, sólidos en suspensión y vertidos puntuales de limpieza y vaciado de los baños de la lavadora con pH fuertemente alcalinos.

Las características de las aguas residuales generadas dependen en gran medida del grado de optimización en el consumo de agua y de la gestión dada a los residuos. En la siguiente tabla se muestran las características de algunos residuos susceptibles de ser vertidos a las aguas residuales.

Residuos sólidos: La mayor parte de los residuos generados en las cervecerías son de carácter orgánico (bagazos, levaduras y fangos de depuradora), que pueden ser considerados como subproductos ya que pueden ser valorizados por otras industrias o para la utilización agrícola como abono orgánico.

Residuos peligrosos: Constituyen un porcentaje menor en volumen de los residuos generados; entre estos están ácidos y bases, solvente, pinturas, restos de productos químicos.

4. Tecnologías de Remediación Biológicas (Biorremediación)

Cómo ya se mencionó la biorremediación involucra tratamientos que utilizan organismos vivos (plantas, hongos, bacterias, etc.) para degradar o transformar, compuestos orgánicos tóxicos, a productos metabólicos inocuos o de menor toxicidad.

En esta tecnología se pueden emplear organismos autóctonos, propios del sitio contaminado o exógenos, de otros sitios, también puede realizarse in situ o ex situ y en condiciones aerobias (en presencia de oxígeno) o anaerobias (sin oxígeno).

La degradación de contaminantes orgánicos, por parte de los microorganismos, constituye un proceso que se produce en forma natural en el ambiente y que depende de las actividades catabólicas de éstos, los cuales utilizan los contaminantes como fuente de carbono y energía para su subsistencia. Sin embargo dicho proceso se encuentra, la mayoría de las veces, limitado por factores químicos, físicos y medioambientales.

El grado de biodegradación depende principalmente de la toxicidad y de la concentración inicial del contaminante, su biodegradabilidad, las propiedades del suelo contaminado y el sistema de tratamiento que se seleccione. La eficacia de las medidas biocorrectivas es limitada en lugares con una alta concentración de metales, compuestos orgánicos altamente clorados o sales inorgánicas, por ser, éstos compuestos, tóxicos para los microorganismos si se encuentran en grandes cantidades.

Otra tecnología de biorremediación y que cada vez tiene mayor importancia es la Fitorremediación, que es un proceso que utiliza plantas superiores para remover, transferir, estabilizar, concentrar y/o destruir contaminantes (orgánicos e inorgánicos) en suelos, lodos y sedimentos, y puede aplicarse tanto en forma in situ como ex situ (Hutchinson, 2001).

En general, el término “biorremediación”, es utilizado para designar los tratamientos que utilizan organismos microscópicos (principalmente bacterias y hongos), en la recuperación de ambientes contaminados.

Bacterias: son el grupo de organismos más abundantes en el suelo, se encuentran en comunidades heterogéneas, algunas son degradadores primarios, esto es, inician la degradación de los compuestos orgánicos en los suelos. Los actinomicetos son un grupo intermedio entre las bacterias procariotas más primitivas y los hongos eucariotas, son similares a los hongos muy abundantes en los suelos, toleran un intervalo muy amplio de pH y temperatura y son capaces de crecer en condiciones muy limitadas de nutrientes y agua. Su presencia favorece la degradación de fenoles, compuestos aromáticos y lignocelulas.

Hongos: Son organismos heterótrofos eucarotas, no tienen movimiento y emplean la materia orgánica como fuente de carbono y energía.

Mohos, levaduras y setas son los hongos más abundantes en el suelo, aunque están en menor número que las bacterias tienen un crecimiento más lento, y un proceso metabólico menos diverso. Por el contrario, los hongos son activos a pH más ácidos que las bacterias, muchas especies crecen a pH menor de 5, y son más sensibles a la variación del contenido en humedad.

5. Tratamientos:

Con base en el lugar en donde se lleva a cabo el tratamiento de un suelo, las tecnologías se pueden clasificar en tecnologías in situ y ex situ.

In situ. Los tratamientos in situ son aquellos que permiten tratar el suelo contaminado sin la necesidad de excavar y transportar el suelo fuera de la zona (espacio) contaminada, lo cual genera una disminución de los costos. Este tipo de tratamiento generalmente requiere de periodos largos, además de que existe la posibilidad de que el trata- miento de remediación no sea uniforme dada la variabilidad de las características del suelo y debido a que es más difícil de verificar la eficacia de los procesos empleados (US EPA 2001).

Ex situ. Los tratamientos ex situ son aquellos que requieren de una excavación del suelo contaminado antes de realizar los procesos de remediación, lo cual incrementa los costos. Este tipo de tratamiento, generalmente requiere de periodos cortos y presenta una mayor certeza en la uniformidad de los procesos empleados debido a que se puede obtener una adecuada homogeneización del suelo. En general, existe un mejor manejo del suelo contaminado (mezclado, tamizado), sin embargo, esto puede presentar condiciones de exposición a los trabajadores. Los tratamientos ex situ, a su vez, se dividen en:

. On site. El tratamiento se realiza en el mismo sitio en donde se realizó la excavación.

. Ofi site. El tratamiento se realiza fuera del sitio en donde se excavó. En el cuadro 11 se comparan las principales ventajas y desventajas de las tecnologías de remediación con base en el lugar de tratamiento.

6. conclusión

En base la información obtenida y por los niveles ácidos y alcalinos que se encuentran en los desechos de las cervecerías el proceso de Biorremediación que se supondría como alternativa seria un tratamiento in situ manipulando bacterias y hongos on site ya que hay algunas sustancias más acidas y otras que son más básicas