Biorremediación de Suelos Contaminados Por Derrames_Piedad Petro Cardona_USBCTG_2014

7/26/2019 Biorremediacin de Suelos Contaminados Por Derrames_Piedad Petro Cardona_USBCTG_2014

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BIORREMEDIACIN DE SUELOS CONTAMINADOS PORDERRAMES DE HIDROCARBUROS DERIVADOS DEL

PETRLEO EN COLOMBIA

Piedad Helena Petro Cardona1, Gabriela Del Carmen Mercado Montero2

Facultad de Ingeniera, Arquitectura, Artes y Diseo. Programa de Ingeniera Qumica. Diplomado en procesosqumicos. Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena. Cartagena de Indias D. T y C., 2014. Colombia.

Correspondencia: [email protected]@hotmail.com

RESUMEN

En la actualidad, uno de los principales problemas de contaminacin de suelos, aire y agua, es el usoincorrecto de materiales y residuos peligrosos debido a la extraccin y al manejo del petrleo en todos lospases productores de hidrocarburos. El impacto ambiental que ha generado este tipo de contaminacin enColombia incluye miles de hectreas y recursos hdricos afectados, fauna y flora perturbada y cambios en elentorno ambiental. Estos daos llegan a considerarse irremediables, sin embargo, en los ltimos tiempos,debido al avance de los procesos biotecnolgicos, ha surgido la biorremediacin como una tcnica capaz dedisminuir el impacto ambiental que este problema conlleva.

La presente revisin analiza la contaminacin de suelos por derrames de hidrocarburos transportados enoleoductos en Colombia, donde se encontr que la gran mayora de estos derrames son producidos poratentados de grupos al margen de la ley contra estas tuberas, a su vez se exponen las tcnicas debiorremediacin, con las cuales se hace una comparacin tcnico-econmica y se describe el impactoambiental que se ha generado. Se mencionan brevemente las tcnicas de remediacin de suelos y se haceuna comparacin de estas con la biorremediacin. Esto con el fin de resaltar que la biorremediacin es unatcnica econmica y no requiere un tratamiento posterior a su aplicacin.

Palabras claves: contaminacin, suelos, impacto ambiental, hidrocarburos, biorremediacin.

BIOREMEDIATION CONTAMINATED SOIL OIL SPILL INCOLOMBIA PETROLEUM

ABSTRACT

Currently, one of the main problems of pollution of soil, air and water, is the improper use of materials

and hazardous waste due to the removal and the management of the oil in all the oil-producing countries.The environmental impact that has generated this type of contamination in Colombia includes thousandsof hectares and water resources affected, fauna and flora disturbed and changes in the environment. Thesedamages are to be considered hopeless, however, in recent times, due to the advance of biotechnologicalprocesses, there has arisen a bioremediation as a technique capable of reducing the environmental impactthat this problem entails.


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This review examines the soil contamination by oil spills transported in pipelines in Colombia, where itwas found that the vast majority of these spills are produced by attacks of groups on the fringes of the lawagainst these lines, in turn explains the techniques of bioremediation, with which a comparison is madetechnical-economic and describes the environmental impact that has been generated. Briefly mentions thetechniques of soil remediation and provides a comparison of these with the bioremediation. This in orderto emphasize that the bioremediation is a technical and economic treatment does not require a post-

implementation.

Keywords: pollution, soils, environmental impact, hydrocarbons, bioremediation.

1.

INTRODUCCIN

La contaminacin de hidrocarburos en diferentes ecosistemas, se ha incrementado en los ltimos aos,debido al aumento en la actividad de exploracin y produccin de la industria petrolera. En la actualidadlos suelos contaminados con estos compuestos representan el 70% del total de los ecosistemas impactados[1].

Los hidrocarburos afectan las propiedades fsicas y qumicas del suelo, como el pH, textura,permeabilidad, prdida de capacidad de soporte al crecimiento vegetal y causan un impacto paisajstico.Para este problema, surgen distintos tratamientos tanto fsicos y qumicos, como biolgicos, siendo estosltimos sostenibles y econmicos cuando se trata de limpiar las zonas afectadas por hidrocarburos. Estetipo de tratamientos biolgicos, aprovechan las distintas especies de microorganismos como hongos ybacterias, los cuales tienen como fin remediar las superficies slidas o lquidas contaminadas por losderrames de crudos presentados, y recuperar la superficie original [2].

En los suelos, las principales consecuencias ambientales que se presentan despus de un evento decontaminacin por hidrocarburos son: la reduccin o inhibicin del desarrollo de la cobertura vegetal enel lugar del derrame, cambios en la dinmica poblacional de la fauna y contaminacin por infiltracin acuerpos de agua subterrneos [3]. Adems de un impacto negativo, estos derrames generan impactos

econmico, social y de salud pblica en las zonas ms cercanas al lugar afectado [4].

La biorremediacin surge de la necesidad de disminuir el impacto ambiental negativo de los derrames dehidrocarburos en los diferentes ambientes (agua y suelos) usando microorganismos, plantas o enzimas, demanera estratgica con el fin de restaurar la calidad ambiental, de acuerdo con las necesidades ydimensiones del problema [3]. Este bioproceso est surgiendo como una prometedora tecnologa, se basaen la premisa de que un gran porcentaje de los componentes del hidrocarburo son biodegradables en lanaturaleza, adems de presentar varias ventajas potenciales sobre las tecnologas convencionales, comomenor costo, son menos intrusivos en el sitio contaminado, ms respetuosas del medio ambiente entrminos de sus productos finales y requieren de un mnimo o ningn tratamiento posterior [5].

La biorremediacinpuede ser aplicada in situ o ex situ. La tecnologas in situ se refieren a las que

se aplican en el rea a tratar, mientras que las ex situ los productos son aplicados al materialcontaminado donde pueda ser tratado. Los procesos de biorremediacin se clasifican en tcnicas debioestimulacion y bioaumentacin. La tcnica de bioestimulacion se basa en el uso de nutrientes, sustratoso aditivos con actividad superficial para estimular el crecimiento y desarrollo de organismos capaces debiodegradar compuestos contaminantes del medio ambiente [6]. La tcnica de bioaumentacin describe laadicin de organismos o enzimas a un material con el propsito de eliminar sustancias indeseables. Labioaumentacin asegura que estn presentes los microorganismos especficos capaces de degradar alcompuesto contaminante no deseado hasta sus molculas bsicas, los microorganismos comnmenteutilizados son bacterias [7].


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Teniendo en cuenta la relevancia de este tema, en el presente artculo se analizara la contaminacin ensuelos por derrames de hidrocarburos y sus respectivas tcnicas de biorremediacin, as como el impactoambiental originados por ellos, en Colombia.

2.

METODOLOGA

Para la localizacin de los documentos bibliogrficos se consultaron varias fuentes documentales. Serealiz una bsqueda bibliogrfica en agosto de 2013 sobre la biorremediacin de suelos a partir dederrames de petrleo, utilizando los siguientes descriptores: biorremediacin, procesos biotecnolgicos,hidrocarburos, derrame de crudos, impacto ambiental. Los registros obtenidos oscilaron entre 50 y 100registros tras la combinacin de las diferentes palabras claves, incluyendo recursos como tesis, libros,artculos y revistas; los ms relevantes correctamente citados en las referencias bibliogrficas de esteartculo.

Tambin, para obtener la informacin recolectada se recurri a documentos contenidos en las bases dedatos aplicadas hacia la Ingeniera qumica, de procesos y ambientales, proporcionadas por la universidadSan Buenaventura Cartagena, tales como: Science Direct, Scopus, Virtual Pro, Chemical Engineering

Por ltimo, para completar la bibliografa del presente artculo tambin se realiz una bsqueda eninternet en el buscador Google acadmico con los mismos trminos.Con cerca de 49100 resultados, seseleccionaron aquellos documentos que informan de manera ms completa y que generaran mayorfiabilidad en su contenido y lectura sobre los aspectos formales de la biorremediacin de suelos a partir dederrames de petrleo, arrojando en total cerca de 37 documentos que ofreciesen veracidad al momento deser publicados en pginas de internet.

3.

MARCO LEGAL

En la constitucin poltica Nacional de Colombia aprobada en 1991 no se encuentra de forma especficauna ley o un Decreto de orden nacional sobre contaminacin de suelos, esto se debe principalmente a que

el recurso suelo necesariamente hace parte fundamental de los ecosistemas terrestres, por lo tanto no sehace referencia exclusiva a la contaminacin del suelo como tal, sino que generaliza a la proteccin de losrecursos naturales. Sin embargo, se tienen normas de mbito nacional y regional como la ley 99 de 1193,por la cual se crea el Ministerio del Medio Ambiente, se reordena el sector pblico encargado de lagestin y conservacin del medio ambiente y los recursos naturales renovables, se organiza el SistemaNacional Ambiental, SINA, y se dictan otras disposiciones, entre los cuales se encuentra:Artculo 57. Del estudio del impacto ambiental: contendr informacin sobre la localizacin del proyectoy los elementos abiticos, biticos y socioeconmicos del medio que puedan sufrir deterioro por larespectiva obra o actividad, para cuya ejecucin se pide licencia y evaluacin de los impactos que puedanproducirse. Adems incluir el diseo de los planes de prevencin, mitigacin, correccin ycompensacin de impactos y el plan de manejo ambiental de la obra o actividad.

En la Constitucin poltica Nacional de Colombia se presentan 17 artculos especficos, relacionados conla proteccin, conservacin, control y mejoramiento de los recursos naturales: 49, 67, 79, 80, 81, 82, 88,95, 277, 313, 317, 330, 331, 334; de forma especfica sobre el uso del suelo se menciona en los siguientesartculos: 360, 361 y 366, a los cuales se refiere la Corte Constitucional. Y especialmente en los siguientesartculos se menciona que:

Art.246. Daos en los recursos naturales. El que destruya, inutilice, haga desaparecer o de cualquier otromodo dae los recursos naturales a que se refiere este captulo, incurrir en prisin de uno a seis aos ymulta de veinte mil a dos millones de pesos, siempre que el hecho no constituya delito.


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Art. 247. Contaminacin ambiental. El que ilcitamente contamine el ambiente, incurrir, sin perjuicio delas sanciones administrativas a que hubiere lugar y siempre que el hecho no constituya otro delito, enprisin de uno a seis aos y multa de cincuenta mil a dos millones de pesos.

En la ley 23 de 1973 se encuentran relacionados los aspectos considerados con los recursos naturalesrefirindose a la Prevencin y control de la contaminacin del medio ambiente, mejoramiento,

conservacin y restauracin de los recursos naturales renovables donde se define la Contaminacincomo la alteracin del medio ambiente por sustancias o formas de energa puestas all por la actividadhumana o de la naturaleza, en cantidades, concentraciones o niveles capaces de interferir con el bienestary la salud de las personas, atentar contra la flora y la fauna, degradar la calidad del medio ambiente oafectar los recursos de la nacin o de particulares.

Por otra parte, el Decreto N 321 de 1999 adopta el plan de contingencia contra Derrames deHidrocarburos, Derivados y Sustancias Nocivas, considerando que:El Gobierno Nacional mediante el Decreto 2190 de 1995, orden la elaboracin y desarrollo del PlanNacional de Contingencia contra Derrames de Hidrocarburos, Derivados y Sustancias Nocivas en AguasMarinas, Fluviales y Lacustres, como instrumento rector del diseo y realizacin de actividades dirigidasa prevenir, mitigar y corregir los daos que estos puedan ocasionar.

Que conforme al Decreto 2190 de 1995, el Plan Nacional de Contingencia, se elabor con la participacinde las entidades pblicas y privadas, integrantes del Comit Tcnico para la formulacin del Plan, como:los Ministerios de Defensa Nacional, del Interior, de Desarrollo Econmico, de Minas y Energa, deTransporte y del Medio Ambiente; la Direccin General para la Prevencin y Atencin de Desastres, laEmpresa Colombiana de Petrleos, la Direccin General Martima, el Consejo Colombiano de Seguridady la Asociacin Colombiana del Petrleo.

Responsabilidad de Atencin del Derrame. Se debe fijar la responsabilidad por daos ambientalesprovocados por el derrame, la cual ser definida por las autoridades ambientales competentes, de acuerdoa los procedimientos fijados por las normas vigentes. En casos de derrames de hidrocarburos, derivados osustancias nocivas que puedan afectar cuerpos de agua, el responsable de la instalacin, operacin, dueo

de la sustancia o actividad de donde se origin el derrame, lo ser as mismo integralmente de la atencindel derrame. En su defecto las entidades que conozcan de la ocurrencia del derrame o las personas quetengan entrenamiento en la atencin de este tipo de emergencias se harn cargo del manejo del evento yen ningn momento ser responsable por los daos causados por el derrame.

As, la determinacin del dao de suelos y agua ha dispuesto la ley 491/99 Art.6 donde se necesita lacertificacin sobre la ocurrencia y cuanta por parte de la autoridad ambiental correspondiente. En loseventos en que el valor amparado no cubra la cuanta del dao, quien fuere el causante del hecho deberresponder con su propio patrimonio por todos los daos o perjuicios causados en exceso.Las voladuras de oleoductos, hurtos y atentados terroristas que ocasionen derrames no son actividadpetrolera, pues en sentido estricto, el Estado no ha creado el riesgo que origino el dao. Por tal motivo,una responsabilidad ambiental por actos terroristas no es imputable, toda vez que el dao no ha sido

ocasionado por este sino por un tercero, lo que constituir una causa extraa.

La prevencin y atencin de desastres es materia de inters colectivo, y las medidas tomadas para evitaro mitigar los efectos de su ocurrencia sern de obligatorio cumplimiento.

4.

ANTECEDENTES HISTRICOS DE LA BIORREMEDIACIN

Desde tiempos ancestrales los procesos de biorremediacin han sido utilizados con gran lucidez. Seatribuye el surgimiento de stas tcnicas de remediacin a los romanos, quienes fueron los primeros en


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aplicar sta prctica a partir de la manipulacin de microorganismos para el tratamiento de aguasresiduales municipales, con el fin de disear y construir sistemas de alcantarillado para la recoleccin deaguas residuales para su posterior tratamiento biolgico dentro de tanques de almacenamiento, llegandopor primera vez a evidenciarse la importancia del tiempo de retencin de stas aguas dentro de lostanques versus la actividad metablica de los microorganismos frente a los contaminantes presentes en elagua residual [8].

Para comprender la utilizacin de biorremediacin se debe ver como la humanidad fue dando una miradahacia el control o mitigacin de la contaminacin, hasta llegar a la utilizacin de esta tcnica comoalternativa ambientalmente limpia [8]. A mediados del siglo XX se desarrollaron las primerasinvestigaciones encaminadas a estudiar el potencial de los microorganismos para biodegradarcontaminantes [9]. Este uso intencionado recibi entonces el nombre de biorremediacin. Las primerastcnicas que se aplicaron fueron similares al "landfarming" actual y sus actores, lgicamente, compaaspetrolferas. Las primeras patentes, fundamentalmente para remediacin de vertidos de gasolina, aparecenen los aos 70. En los aos 80 se generaliz el uso del aire y perxidos para suministrar oxgeno a laszonas contaminadas mejorando la eficiencia de los procesos degradativos.

Durante los aos 90 el desarrollo de las tcnicas de burbujeo de oxgeno hizo posible la biorremediacin

en zonas por debajo del nivel fretico. Al mismo tiempo, la implementacin en la prctica deaproximaciones experimentales en el laboratorio permiti el tratamiento de hidrocarburos clorados, losprimeros intentos con metales pesados, el trabajo en ambientes anaerobios, etc. Paralelamente, sedesarrollaron mtodos de ingeniera que mejoraron los rendimientos de las tcnicas ms populares parasuelos contaminados ("landfarming", "composting", etc.) [10].

Hoy, el proceso de biorremediacin busca mejorar sus tcnicas con el paso del tiempo, para empezar aconvencer muchas empresas que han ido implementando polticas ambientales y convertir este proceso enuna verdadera industria.

5.

GENERALIDADES DE LA BIORREMEDIACIN

El crecimiento poblacional y el desarrollo industrial durante los ltimos tiempos, ha incremento de formarelevante la presencia de contaminantes slidos y lquidos convencionales, as como el vertimiento degases contaminantes a la atmsfera. La consecuencia ha sido la aparicin de graves problemas decontaminacin sin antecedentes notables y para los cuales la naturaleza no estaba preparada, este graveproblema de contexto ambiental lo representan los residuos peligrosos que, aproximadamente el 54%corresponde a derivados del petrleo. As que, debido a esto, el tratamiento de suelos contaminados conhidrocarburos es esencial para mantener la calidad del medio ambiente [11].

La biorremediacin consiste en la aceleracin de los procesos naturales de biodegradacin [12] mediantebacterias u otros microorganismos como plantas, algas, cianobacterias, actinomicetes y hongos, quealteran, convierten y metabolizan aerbicamente los hidrocarburos y las molculas orgnicas en otrassustancias, como CO2, agua, metano [4] y fuentes de alimento para sustentar su crecimiento y

reproduccin, es decir la biodegradacin ocurre naturalmente. Esta atenuacin natural transforma elcontaminante en una forma menos txica [13]. Por tanto, esta biotecnologa es una herramienta efectivapara mejorar la degradacin de contaminantes en el suelo. A continuacin en la ilustracin 1 se observacmo se da el proceso de biorremediacin del petrleo.


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Ilustracin 1: Biorremediacin del petrleo

Fuente: Determinacin y anlisis de un proceso de biorremediacin de suelos contaminados por

hidrocarburos, Miguel ngel Cando Rodrguez, 2011

Este proceso por lo general, consiste en la aplicacin de fertilizantes nitrogenados y/o de fsforo, enajustar el pH, mantener el contenido de agua necesaria, oxigenar, mantener las condiciones ambientalesapropiadas tales como la temperatura, concentraciones de contaminantes no toxicas para losmicroorganismos y adecuadas condiciones de humedad y conductividad del medio, entre las msimportantes; y se acompaa a menudo con la adicin de bacterias naturales o modificadas genticamentepara neutralizar sustancias txicas, convirtindolas en inocuas para el ambiente y la salud humana [14].Cuando los contaminantes tienen mala solubilidad del agua, la adicin de emulsionantes y agentes desuperficie activa (surfactantes) aumentan la velocidad de biodegradacin mediante el aumento de labiodisponibilidad del contaminante [15]. Tambin el xito de estas inoculaciones depende de factoresbiticos tales como la competencia microbiana, amensalismo, parasitismo y depredacin, que puedenlimitar el crecimiento y desarrollo de las poblaciones inoculadas [16].

La ausencia de alguna o varias de las anteriores condiciones puede limitar parcial o totalmente laactividad biolgica y es cuando la mano del hombre juega un papel fundamental en la optimizacin delproceso, ya sea mejorando estas condiciones para aumentar la poblacin de microorganismos(bioaumentacin) y/o manipulando genticamente los microorganismos para la degradacin especfica dealgunos compuestos qumicos [17]. El objetivo principal del proceso de biorremediacin es utilizar elpotencial metablico de los microorganismos para transformar contaminantes orgnicos en compuestosms simples poco o nada contaminantes, y, por tanto se puede utilizar para limpiar terrenos o aguascontaminadas [18], con el fin de asegurar la calidad de los suelos para proteger la salud humana y el buenfuncionamiento de los ecosistemas, evitando as la dispersin de la contaminacin de una manerarentable.

Su mbito de aplicabilidad es muy amplio, pudiendo considerarse como objeto cada uno de los estados de

la materia [19]: Slido. Con aplicaciones sobre medios contaminados como suelos o sedimentos, o bien

directamente en lodos, residuos, etc. Lquido. Aguas superficiales y subterrneas, aguas residuales, mares y ocanos. Gases. Emisiones industriales, as como productos derivados del tratamiento de aguas o suelos.

Tambin se puede realizar una clasificacin en funcin de los contaminantes con los que se puede trabajar[20] [21]:


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Hidrocarburos de todo tipo (alifticos, aromticos, BTEX, PAHs). Hidrocarburos clorados (PCBs, TCE, PCE, pesticidas, herbicidas). Compuestos nitroaromticos (TNT y otros).

Metales pesados. Estos no se metabolizan por los microorganismos de manera apreciable, peropueden ser inmovilizados o precipitados.

Otros contaminantes. Compuestos organofosforados, cianuros, fenoles, etc.

5.1

Remediacin de suelos contaminados con hidrocarburos

Las estrategias para el tratamiento de suelos contaminados con hidrocarburos pueden ser fsicas-qumicas-biolgicas [22], entre las ms comunes se encuentran:

Fsico-qumica: Extraccin con disolventes (lavado con agua y disolventes orgnicos, agentestensioactivos, ciclodextrinas, aceite vegetal), extraccin con fluidos supercrticos, la extraccincon fluido subcrtico.

Qumico: Oxidacin qumica con diversos oxidantes (por ejemplo, el reactivo de Fenton, elozono, perxido-cido, KMnO4, H2O2, Per sulfato de sodio), la degradacin fotocataltica y la

remediacin electrocintica.

Fsicos-Trmicos: La incineracin, desorcin trmica, el suelo trmicamente mejorado con laextraccin de vapor.

Biolgico: La biorremediacin in situcomo la biolabranza y el compostaje, tratamiento aerbico,anaerbico y la fitorremediacin.

Las estrategias Fsico-qumicas, se pueden implementar fcilmente ya que el proceso se lleva a cabo apresin ambiente y temperaturas bajas, Las ciclodextrinas y los aceites vegetales proporcionanalternativas no txicas, biodegradables y respetuosos con el medio ambiente a los convencionalesdisolventes. En comparacin con el lavado convencional del suelo, las extracciones de fluido supercrticoy subcrtico son opciones "ms verdes", pero stas generan el uso de equipos de alta presin, y noobstante, la extraccin con disolventes es slo un proceso de separacin que transfiere los hidrocarburos,

por lo tanto se requiere de un el tratamiento secundario y/o adicional de los extractos. La oxidacinqumica es capaz de degradar hidrocarburos, sin embargo, existe la preocupacin de que se puedan formarsubproductos txicos durante el tratamiento. Tanto la degradacin fotocataltica y la remediacinelectrocintica, han sido aplicados recientemente para el tratamiento de suelos contaminados, pero elxito en campo, debido a las extensiones requerir una mayor optimizacin y estudios de factibilidadeconmica de estas estrategias. Las estrategias trmicas, por otro lado, pueden destruir eficazmente elhidrocarburo, pero implican altos costos debido a las altas temperaturas que se requieren y a la necesidadde un tratamiento de los gases producidos. La biorremediacin y fitorremediacin, por su parte, requierenun proceso de larga duracin en comparacin con todas las dems estrategias, las principales ventajas deestos procesos biolgicos son el alto potencial de las estrategias in situ y que no se requiere de mstratamientos adicionales, ya que los subproductos que se forman generalmente son dixido de carbono,agua y biomasa [22].

5.2

Materias primas utilizadas en el proceso

El factor microbiolgico ms importante en la biorremediacin es la transformacin biolgica decompuestos orgnicos, catalizada por accin de las enzimas [23]. Las enzimas son especficas en trminosde los compuestos que atacan y las reacciones que catalizan. Ms de una enzima es normalmenterequerida para romper una sustancia orgnica. Frecuentemente, los organismos que tienen las enzimaspara degradar estn presentes en el suelo [17].


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5.2.1

Microorganismos en la biorremediacin

La biodegradacin de hidrocarburos en diferentes ecosistemas (suelo y agua) requiere de la presencia demicroorganismos que a travs de la actividad bioqumica, oxiden estos. Algunas especies demicroorganismos pueden metabolizar un nmero limitado de hidrocarburos, de manera que la presenciade poblaciones mixtas con diferentes capacidades metablicas, es necesaria para degradar mezclas

complejas de hidrocarburos como el crudo [4]. La degradacin de hidrocarburos se lleva acaboprincipalmente por bacterias, seguidas por los hongos, levaduras y algas, entre otros [24].Existen variasclases de microorganismos: mohos, levaduras, bacterias, actinomicetos, protozoos, algas, virus.

El suelo es un ambiente muy apropiado para el desarrollo de los microorganismos tanto eucariotas (algas,hongos, protozoos) como procariotas (bacterias y arqueas), adems de encontrar virus y bacterifagos.Todos estos organismos establecen relaciones entre ellos en formas muy variadas y complejas y tambincontribuyen a las caractersticas propias del suelo por su papel en la modificacin de las fases slida,lquida y gaseosa antes mencionadas [25]. Los microorganismos desempean funciones de granimportancia en relacin con procesos de edafognesis; ciclos biogeoqumicos de elementos como elcarbono, el nitrgeno, oxgeno, el azufre, el fsforo, el hierro y otros metales; fertilidad de las plantas yproteccin frente a patgenos; degradacin de compuestos xenobiticos, etc [26].

Los microorganismos hacen parte fundamental de los procesos de biorremediacin [23]. En gran parte, lasbacterias desempean el papel de mayor importancia en la biodegradacin de contaminantes orgnicos ensuelos; los hongos tambin metabolizan compuestos orgnicos pero no son tan eficientes como lasbacterias [17].

En ecosistemas en donde las poblaciones microbiolgicas degradadoras no son significativas, se hautilizado la bioaumentacin con el propsito de incrementar la tasa de biodegradacin de loscontaminantes. Se prefiere la bioaumentacin empleando microorganismos nativos, ya que otrosmicroorganismos pueden presentan problemas de adaptacin. Recientemente se ha considerado el uso demicroorganismos genticamente manipulados para la biorremediacin de sitios contaminados [24].

5.2.2

Bacterias

Las bacterias son el grupo de organismos ms abundante en los suelos [27] y la cantidad de especiespresentes en el mismo parece relativamente constante alrededor del mundo [17], estos organismos llegana presentarse en poblaciones de miles por gramo del suelo [28]. Dichos organismos son un grupo diversocon variaciones extensivas en las propiedades morfolgicas, ecolgicas y fisiolgicas y son losprincipales degradadores de compuestos orgnicos naturales y xenobiticos encontrados en el suelo [2].Las ms comunes son Pseudomonasaureginosas, Arthrobacter, Achromobacter, Micrococcus, Vibrio,Acinetobacter, Brevibacterium, Corynebacterium y Flavabacterium [21].

Por su diversidad, las bacterias se encuentran regularmente en comunidades heterogneas; algunasespecies son degradadores primarios, es decir, ellas inician la degradacin de la materia orgnica en el

suelo; otras crecen en compuestos resultantes de la degradacin parcial de complejos orgnicos oproductos residuales de degradadores [27].

El uso y tolerancia al oxgeno es uno de los mtodos de clasificacin ms generales. Los aerobiosestrictos son bacterias que requieren oxgeno como aceptor final de electrones y crecen solamente enpresencia del mismo. Las aerobias facultativas son bacterias que pueden utilizar aceptores de electronesterminales alternativos y crecer en presencia o ausencia de oxgeno. Algunas anaerobias son tolerantes aloxgeno, pero ste es txico a muchas anaerobias estrictas [23].


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Las bacterias tambin se pueden clasificar como eutrofas, las cuales crecen en presencia de altasconcentraciones de sustratos, y oligotrofas, las cuales crecen con concentraciones trazas [29].

Los actinomicetos son un grupo intermedio entre las bacterias procariotas ms primitivas y los hongoseucariotas [30]; stos estn presentes en un gran nmero de suelos. Toleran un intervalo amplio de pH ytemperatura, crecen bajo condiciones limitadas de nutrientes y son resistentes a desecacin. Aunque su

tasa de crecimiento es ms baja que la de las bacterias, la habilidad de los actinomicetos para crecer encondiciones adversas permiten a estos predominar cuando las condiciones del medio son difciles [5].

Algunas bacterias son capaces de formar esporas cuando las condiciones de crecimiento son muyadversas, como cuando el suelo est seco o cuando los nutrientes estn limitados. Las esporas son muyresistentes al calor y no son fciles de destruir por radiacin u otros factores qumicos tales como cidos ydesinfectantes [17]. Las bacterias formadas de esporas son muy comunes en suelos donde lascondiciones pueden ser muy variables.

5.2.3

Hongos

Los hongos son altamente protistas, no tienen movimiento y emplean materia orgnica como fuente de

carbono y energa. Algunos de los hongos mejor conocidos son mohos, levaduras y setas [23].

En comparacin con las bacterias, los hongos son menos numerosos y crecen a velocidadesconsiderablemente bajas; adems, los procesos metablicos de stos son menos diversos. Como grupo,los hongos tienden a ser ms tolerantes a los cidos que las bacterias (muchas especies crecen a un pHptimo de 5 o menos) y son ms sensibles a la variacin en la humedad [17].

La variedad de hongos encontrados en los suelos es muy grande, sin embargo existe un hongo que tieneun considerable potencial en el tratamiento de compuestos orgnicos peligroso, denominadoPhanerochaetechysosporium, hongo de la podredumbre blanca. Se ha encontrado que este organismodegrada una gran variedad de compuestos altamente clorados y recalcitrantes, incluyendo dioxinas. El usode este hongo est limitado a suelos con carencia de nitrgeno, ya que este elemento en exceso impide la

formacin de peroxidasa [31].

5.2.4 Microorganismos Concretos

Los microorganismos aislados en suelos poseen actividades de peroxidasas y oxigenasas, que permiten laoxidacin de algunas fracciones del petrleo [32]. Esta oxidacin cambia las propiedades de loscompuestos hacindolos susceptibles a ataques secundarios y facilitando su conversin a bixido decarbono y agua [33] [34].

Rhodococcus. Es uno de los gneros bacterianos ms explotados en bioprocesos noconvencionales, un grupo nico consistente en microorganismos que presentan una grandiversidad metablica, capaz de transformar, biodegradar y utilizar como nica fuente de carbono

compuestos hidrfobos [35].Dentro de las aplicaciones industriales y ambientales, se incluye la produccin de cido acrlico yacrilamida, conversin de esteroides, biorremediacin de hidrocarburos clorados y fenoles, a loque se aade su gran capacidad de degradar hidrocarburos alifticos halogenados y numerososcompuestos aromticos, como los HAPs (hidrocarburos policclicos aromticos) [36].


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Pseudomonas. Las bacterias de este gnero poseen la habilidad para utilizar diversos substratos,incluyendo aquellos creados por el petrleo. Las Pseudomonas son bacterias Gram negativas,obicuas, que pertenecen a la subclase gamma de las Proteobacterias.Las Pseudomonas son bacterias productoras de biosurfactantes. Algunos microorganismosproductores de biosurfactantes extracelulares solubilizan y facilitan la penetracin de loshidrocarburos a travs de la pared celular hidroflica; contienen adems enzimas degradadoras de

hidrocarburos en la membrana citoplasmtica. La Pseudomonas aeruginosa, es otro de losmicroorganismos ms usado y estudiado en biorremediacin. Estudios con relacin al desempeometablico de esta Pseudomona ha permitido identificarla como degradadora de gran cantidad desustratos como el n-hexadecano, mineralizacin de compuestos alifticos en condicionesanaerobias, y degradadora de hidrocarburos aromticos y poli aromticos [37].

Burkholderia es otro gnero bacteriano utilizado para biorremediacin de herbicidas y pesticidasrecalcitrantes y tambin es usado para proteger cultivos contra hongos. Debido a su genomaextremadamente flexible, Burkholderiacepacia, bacilo Gram negativo no fermentador, productorade pigmento amarillo tiene una gran capacidad mutagnica y adaptativa, ha sido recuperada apartir de agua y superficies hmedas, es resistente a mltiples antibiticos y sta capacidad esaltamente transmisible entre especies. Por todas estas razones, la seleccin de cepas seguras para

su uso ambiental no es posible por el momento y su uso en la agricultura tambin debe sercauteloso [37].

6.

SUELOS

Se denomina suelo al sistema estructurado, biolgicamente activo, que tiende a desarrollarse en lasuperficie de las tierras emergidas por la influencia de la intemperie y de los seres vivos. Se trata de unsistema formado por componentes minerales, componentes orgnicos (humus y derivados, biomasa viva ymuerta), gas (aire en el espacio existente en los poros), y agua envolviendo partculas y el espacio capilar.

El suelo constituye la interfaz entre la tierra, el aire y el agua, lo que le confiere la capacidad dedesempear tanto funciones naturales como de uso antropognico. Las propiedades fsicas y qumicas de

los suelos influyen en gran manera sobre la aireacin, la disponibilidad de nutrientes y la retencin deagua y, por lo tanto, en la actividad biolgica. Las propiedades ms importantes de las que engloban estosgrupos son el tamao de partcula, la porosidad, la humedad, estado de aireacin, composicin qumica,fraccin de arcilla, capacidad de intercambio de cationes y fraccin orgnica. El tamao de partculaafecta a la qumica de la superficie de los suelos y al tamao de los poros. La cantidad de poros dependede la textura, estructura y contenido de materia orgnica del suelo [17].

6.1Caractersticas del Suelo

El suelo est compuesto principalmente por minerales, aire, agua, materia orgnica y organismos vivos.La fraccin mineral constituye el principal componente estructural del suelo con un 50% del volumentotal, el agua y aire constituyen el volumen de poros entre el 25 y 50% en volumen, ya que su proporcin

vara con la humedad del suelo. La materia orgnica oscila entre el 3 y 6% de volumen, mientras que losorganismos vivos ocupan menos del 1%.

En la fraccin mineral, predominan el dixido de silicio (SiO 2), el aluminio y el hierro principalmente,mientras que el calcio, magnesio potasio, titanio, manganeso, sodio, nitrgeno, fosforo y azufre estnpresentes en menor cantidad. Por su parte la fraccin orgnica del suelo est constituida principalmentepor residuos de plantas y animales, clulas microbianas y productos resultantes del metabolismomicrobiano, que rara vez supera el 10% en peso de un suelo [21].


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El proceso natural de formacin del suelo no produce un terreno uniforme y homogneo a lo largo de superfil, por lo que es posible diferenciar varios estratos u horizontes, resultado de diversos procesos demeteorizacin.

En general se reconocen tres horizontes principales: A, B y C. Sobre el horizonte A, se acumulan losmateriales hmicos, derivados de restos vegetales y animales (horizonte orgnico O), se divide en una

capa A1 donde el suelo mineral se mezcla con el humus, la capa A2, con una lixiviacin mxima dearcillas de silicato, xidos de hierro y xidos de aluminio y una capa A 3, de transicin hacia el horizonteB. El horizonte B es reconocido como la zona iluvial, donde ocurre la mxima acumulacin de materialescomo xidos de hierro, xidos de aluminio y arcillas de silicato. An ms abajo se encuentra el horizonteC, constituido principalmente por roca madre no erosionada, ya que se ve poco afectado por los procesosde meteorizacin y la misma actividad biolgica. Finalmente se encuentra la roca madre. El grosor ycaractersticas de cada horizonte dependen en gran parte de la topografa del sitio, su cubierta vegetal, pHy rgimen de lluvias [38].

6.2

Clasificacin de los suelos

El suelo puede ser clasificado considerando sus tres componentes principales: arcilla, limo y arena, las

cuales difieren entre si principalmente por su tamao.

El rea superficial (rea/volumen) de los diferentes tipos de partculas afectan directamente laspropiedades fsicas, qumicas y biolgicas de un suelo. Por su naturaleza principalmente coloidal, decarga negativa y forma plana, las arcillas constituyen el tipo de partcula que mayor efecto tienen sobrelas propiedades del suelo, ya que son buenos absorbentes de agua, iones y gases. Las arenas no tienengran actividad superficial, por lo que son asociadas principalmente con el tamao de los poros del suelo, ypor tanto con el movimiento del aire y del agua a travs del mismo, sin afectar directamente laspropiedades qumicas y biolgicas del suelo.

En general, los suelos con predominios de arenas suelen tener permeabilidad alta y baja capacidad deretencin de agua. Por el contrario, los suelos con predominio de limos y arcilla suelen ser cohesivos y

tener una capacidad de retencin de agua alta y una baja permeabilidad, lo que supone una velocidad deinfiltracin y aireacin bajas. Los suelos con predominio de limos pueden presentar formacin de costras[39].

6.3

Suelos contaminados por derrames de tuberas corrodas

Existen campos petroleros con alrededor de cincuenta de 50 aos de antigedad, ubicados en zonaspantanosas, manglares u otras selvas inndales. Los ductos de estos se instalaron conectando los pozosindividuales a bateras de separacin y desde ah hasta las petroqumicas y refinera, generndosecorrosin anaerobia, debido principalmente a bacterias reductoras de sulfato dando como resultado ductoscorrodos y derramamientos. Los tipos de suelos afectados son de zonas bajas con altos contenidos demateria orgnica y arcilla y los menos afectados, son por lo general los ms aptos para la agricultura por

poseer texturas menos finas y alta fertilidad. Los sitios que se encuentren en la planicie costera, son losque ms preocupan en caso de contaminacin por el impacto que puede tener sobre los acuferos, debido asu alta permeabilidad [40].

6.4

Derrames de Hidrocarburos en suelos

El movimiento de los hidrocarburos depende en gran parte de las caractersticas del contaminante, la tasaa la que este fluye y las caractersticas del subsuelo. En trminos generales en suelos de tipo granular es


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relativamente ms rpido que en suelos de grano fino (suelos arcillosos o rocosos). All se movern ensentido descendente bajo la influencia de la gravedad y la capilaridad.Cabe resaltar que el petrleo nicamente penetra los suelos porosos y permeables. La tasa de penetracindepende del tipo de petrleo y del tipo de suelo. La combinacin que produce la ms rpida tasa depenetracin es la de petrleos de baja viscosidad y gravas gruesas (suelos arenosos). En la prctica lospetrleos muy viscosos no penetran significativamente el suelo. En suelos homogneos, la mxima

penetracin ocurre en los lugares donde se forman charcos de petrleo, ya que estos proporcionan unacabeza hidrosttica que facilita su penetracin.

En la zona no saturada la mayora del agua (principalmente agua de precipitacin) est presente comopelcula rodeando las partculas del suelo. Un gran porcentaje de los poros contienen aire debajo de estazona, el manto de agua (zona saturada) invade totalmente los poros. En la zona de transicin o zonacapilar el agua se encuentra inmovilizada, sometida a fuerzas de capilaridad permaneciendo atrapada enlos canales o columnas capilares, formadas debido a la distribucin y empaquetamiento de los granos delsuelo. Los capilares de menor dimetro permiten que el agua, en algunos puntos, alcance una mayoraltura. El espesor de la zona capilar puede ir desde unas pocas pulgadas hasta 20 o 30 pulgadas enmaterial fino. En caso de algn derrame de petrleo se puede presentar que ste llegue, o no, a la zonasaturada. Cuando el volumen de crudo vertido no es muy grande o no es continuo, solo penetra la zona no

saturada y se desplaza hasta que eventualmente pierde fuerza y sus gotas quedan atrapadas de maneradiscontinua en los poros. Cuando el derrame es lo suficientemente grande o prolongado, es posible quealcance la zona saturada. Una vez que ha alcanzado esta zona es necesario tener en cuenta que el cambiode la zona no saturada a la saturada es abrupto. Las condiciones en la zona capilar determinan el productouna vez que llegue all, se mueve lentamente a travs del suelo en una zona media y superficial, dondehay ms espacios vacos disponibles y no, como comnmente se cree, directamente sobre el manto deagua en donde la abundancia de la misma atrapan los hidrocarburos que llegan y no le permitendesplazamiento lateral o vertical.

Entre los problemas ms graves que conlleva la introduccin de petrleo al suelo est la contaminacin deaguas superficiales y subterrneas por escorrentas o fuentes de agua potable y la posibilidad que losvapores, en el caso de componentes livianos, se transporten al aire por volatilizacin o se desplacen a

travs del subsuelo y penetren en casas o edificaciones, causando peligros para la salud y la seguridad dequienes las habitan [41].

6.5

Efectos adversos de la contaminacin de suelos con hidrocarburos

En el suelo, los hidrocarburos impiden el intercambio gaseoso con la atmosfera, iniciando una serie deprocesos fsico-qumicos simultneos, como evaporacin y penetracin, que dependiendo del tipo dehidrocarburo, temperatura, humedad, textura del suelo y cantidad vertida pueden ser procesos ms omenos lentos, lo que ocasiona una mayor toxicidad [42]. Cabe resaltar que la mayora de las veces lamagnitud del dao ocasionado no siempre refleja la cantidad de hidrocarburo derramado; debido a queuna pequea cantidad en un rea susceptible puede ocasionar un dao mayor que una gran cantidad enuna costa rocosa desolada [43].

Los hidrocarburos son capaces de disolver los tejidos vegetales, ocasionando daos importantes en lasmembranas celulares que resultan en reduccin de la transpiracin y aumento de la respiracin. Lapresencia de hidrocarburos en el suelo puede inhibir el crecimiento de las plantas mediante un fenmenode sofocacin atribuida al desplazamiento del aire de los poros del suelo o el aumento de la actividadmicrobiana, que hace que las reservas de oxigeno alrededor de las races de las plantas sea insuficiente.Otro factor importante, resulta ser la capacidad de algunas especies vegetales de metabolizar y cumularhidrocarburos aromticos policclicos (HAPs), los cuales al ser degradados se transforman en compuestos


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an ms txicos, carcingenos y mutagnicos que fcilmente ingresan a la cadena trfica por medio deanimales herbvoros [42].

7. PETROLEO

El petrleo es el producto de la degradacin anaerbica de materia orgnica, durante largos perodos de

tiempo y bajo condiciones de alta presin y temperatura, que la convierte en gas natural, crudo yderivados del petrleo. El petrleo crudo es una mezcla extremadamente compleja y variable decompuestos orgnicos, donde la mayora de los ellos son hidrocarburos, que varan en peso moleculardesde el gas metano hasta los altos pesos moleculares de alquitranes y bitmenes. Estos hidrocarburospueden presentarse en un amplio rango de estructuras moleculares: cadenas lineales y ramificadas, anillossencillos, condensados o aromticos. Dentro de los compuestos saturados estn los de cadena lineal n-alcanos o n-parafinas, en las ramificadas algunos alcanos con cadenas alqulicas, las cicloparafinascicloalcanos o naftenos y los hopanos. Los dos grupos principales de hidrocarburos aromticos son losmonocclicos, el benceno, tolueno y xileno (BTEX) y los hidrocarburos policclicos (HAPs) tales como elnaftaleno, antraceno y fenantreno [17].

El estudio ms detallado de los hidrocarburos de un crudo de petrleo agrupa estos compuestos

en las siguientes familias:

Parafinas voltiles: representan hasta un 30% del crudo de petrleo. Son n alcanos eisoprenoides (alcanos ramificados) de un tamao C1a C10.Es la fraccin ms voltil del crudo ypor lo tanto la ms susceptible de prdidas abiticas por volatilizacin. La fraccin gas naturalcontiene, principalmente C1a C5. Los isoprenoides voltiles, estn representados principalmentepor el isobutano e isopentano. Los isoprenoides voltiles tambin pueden llegar hasta C10 (2,6dimetil octano) [44].

Parafinas no voltiles: se definen como aquellos nalcanos e isoprenoides entre C11y C40. Los nalcanos oscilan entre C11y C40, aunque se han descrito cadenas ms largas y pueden constituirentre el 15 y 20% de crudos no degradados; mientras que los isoprenoides varan de C12a C22y

constituyen entre 1-2% del crudo, llegando a 15% en crudos degradados. Los componentes entreC11y C15son de volatilidad intermedia [45].

Naftenos: esta familia est compuesta por las cicloparafinas o cicloalcanos. Los compuestos msabundantes de esta familia son los ciclopentanos alquilados (fundamentalmente metilados), quepueden llegar a representar un 31% del crudo. Los compuestos mono y dicclicos correspondenentre el 50 y 55% de esta fraccin, los tricclicos al 20% y los tetracclicos al 25%. Esta familiaengloba a los hopanos [46].

Oleofinas: son alquenos, los cuales estn poco presentes en el crudo de petrleo, encontrndoseen concentraciones traza. Adquieren importancia en los productos resultantes del refinado, ya quese generan durante el proceso de cracking, existiendo hasta un 30% en gasolinas y un 1% enfueles.

Aromticos: el crudo de petrleo contiene una mezcla muy compleja de hidrocarburosaromticos. Esta fraccin la componen molculas que contienen uno o varios anillos bencnicosen su estructura. As se encuentran hidrocarburos monoaromticos (un anillo bencnico),diaromticos (2 anillos bencnicos) y poliaromticos (HAPs, con ms de dos anillos bencnicos).


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Hidrocarburos monoaromticos: se encuentran el benceno y sus alquilados (monoalquiladoscomo el tolueno y dialquilados como los xilenos), formando la familia de los BTEX (benceno,tolueno, etilbenceno y xileno) de gran importancia ambiental debido a su volatilidad y toxicidad.

Hidrocarburos poliaromticos: entre los hidrocarburos diaromticos, encontramos el naftaleno ysus alquilados (mono, di, tri y tetrametilnaftalenos). Constituyen la familia mayoritaria de

hidrocarburos aromticos presentes en un crudo.

Entre los hidrocarburos poliaromticos de tres anillos, encontramos el fenantreno, antraceno,fluoreno, y sus derivados alquilados. El fenantreno y los metilfenantrenos, representan loscomponentes mayoritarios de los triaromticos. Entre los hidrocarburos poliaromticos de ms detres anillos, encontramos el fluoranteno (3 anillos bencnicos y uno no bencenico), pireno ycriseno (4 anillos aromticos), pireno y benzo(a)pireno (5 anillos aromticos) y coroneno (unHAP pericondensado con 6 anillos).

Resinas y asfaltenos: se trata de mezclas complejas, integradas por ncleos policclicos onaftenoaromticos. Contienen cadenas hidrocarbonadas con heterotomos de oxgeno, nitrgenoy azufre (componentes NOS del petrleo) y a veces estn asociadas con pequeasconcentraciones de metales como el vanadio y el nquel. Constituyen entre un 10% en crudospoco degradados o ligeros, hasta un 60% en crudos muy degradados. Es la fraccin que presentauna mayor recalcitrancia de un crudo de petrleo. Se trata de agregados de piridinas, quinolinas,carbazoles, tiofenos, sulfxidos, amidas, HAP, sulfuros, cidos naftnicos, cidos grasos,metaloporfirinas y fenoles polihidratados [44].

7.1

Biodegradabilidad de Hidrocarburos

En general los hidrocarburos comprenden una gama de compuestos que van desde los altamentebiodegradables, hasta los difcilmente biodegradables, dada sus variaciones en la longitud de cadena,ramificaciones, presencia de anillos, combinaciones con otras molculas, estado fsico y toxicidad, entreotras, siendo ms fcilmente biodegradables aquellos de estructuras moleculares ms simples.

Dado que el petrleo es una mezcla compleja, su degradacin esta favorecida por una variada poblacinde microorganismos con amplia capacidad enzimtica. La degradacin inicial de estos frecuentementerequiere la accin de enzimas oxigenasas y esto depende de la presencia de oxigeno molecular. Porconsiguiente, las condiciones aerobias son necesarias para romper inicialmente los hidrocarburos [21].

Aunque los alcanos lineales son los hidrocarburos de petrleo ms biodegradables, altas concentracionesde stos, especialmente aquellos con nmero de carbono entre C5y C10, pueden inhibir la degradacin deotros hidrocarburos, ya que actan como solventes, rompiendo la membrana lipdica de losmicroorganismos. Por otra parte, la baja solubilidad de alcanos con nmero de carbono entre C 20y C40,los cuales son slidos hidrfobos, pueden dificultar su degradacin.

La biodegradacin de alquenos (poco comunes en el crudo) es menos comn que la de los alcanos, debidoa la presencia de dobles enlaces insaturados internos, siendo ms fcilmente degradados los 1-alquenos,cuyo enlace insaturado se encuentra en el primer carbono. La degradacin de estos compuestos bienpuede darse por la oxidacin del carbono final saturado, dando lugar a la formacin de un cido; o por laoxidacin del enlace doble insaturado, para formar un diol.

Los cicloalcanos son menos biodegradables que sus ismeros lineales, pero ms que los hidrocarburosaromticos policclicos (HPA). En ambos casos la complejidad de la degradacin aumenta con el nmero


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de anillos presentes en la estructura y la presencia de grupos alquil, metil y etilo como sustitutos, siendolos alcanos que presentan el primer grupo los ms fcilmente degradables, incluso por encima de lossustituidos.

La biodegradacin de las molculas aromticas implica primero la activacin del anillo y segundo larotura del mismo. La activacin involucra la deshidroxilacin del ncleo aromtico o incorporacin de

oxigeno molecular dentro del anillo, para lo que se requiere la accin de monoxigenasas (enzimascaractersticas de los hongos y otras eucariotas) como catalizadores en la incorporacin de un tomo deoxgeno para formar el grupo epxido que posteriormente es deshidratado dando lugar a eltransdihidrodiol. Las dioxigenasas, caractersticas de las bacterias, catalizan la incorporacin de dostomos de oxigeno simultneamente para formar un dihidrodiol. Los dihidrodioles son oxidados aderivados hidroxilados tales como catecol, precursores finalmente del rompimiento de los enlaces decarbono del anillo en posiciones orto o meta para formar cido mucnico o acido 6-formil-2-hidroxi-2,4-hexadienoico (2-hidriximucnico semialdehido). stos compuestos se degradan a cidos asimilables porlos microorganismos para sntesis celular y de energa.

Los hidrocarburos policclicos aromticos se degradan y transforman a otros compuestos de menor pesomolecular, ms voltiles, mediante un proceso que implica el rompimiento de un anillo a la vez por

mecanismos similares a los de los cicloalcanos [44].

7.2

Causas de derrames por la actividad petrolera

Las causas ms frecuentes de contaminacin en la industria petrolera por transporte por medio de tuberau oleoducto, son:

Falla operacional: Se da por un desajuste o asincronismo en la actividad normal de la operacinde un oleoducto, un poliducto o estacin, ya sea en la manipulacin de los instrumentos o en laparte operativa (por parte de los operadores), que ocasiona una sobrepresin de la lnea detransporte.

Fatiga de materiales: Ocasionado por el inadecuado mantenimiento de las instalaciones, llmese

tubo, pozo o mltiple abastecimiento, provocando un pittinges, un agujero por el cual se generauna fuga del lquido.

Cuando un derrame es provocado por la accin dolosa de un tercero, en dicho caso es habitual que elorigen del mismo se pueda dar por:

Hurto: Cuando los terceros que acometen el hecho punible no tienen por motivo nada distinto queobtener un lucro con el crudo que extraen de la tubera.

Actividad terrorista: Es aquel que se atribuye por lo general a grupos u organizaciones armadasque enarbolando un carcter poltico acometen el dao con el inters de desestabilizar [17].

8.

TCNICAS DE BIORREMEDIACIN

La biorremediacin de suelos se puede dividir en estrategias in situ yex situ, la biorremediacin in situserefiere al tratamiento biolgico de suelos contaminados sin excavar antes del tratamiento y la ex situ atratar el suelo contaminado en un lugar dispuesto para esto. Las estrategias in situ presentan mayoresventajas por su menor costo en traslado y por la poca generacin de residuos en el proceso [12].


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8.1

Biorremediacin in situ

Este tipo de tratamiento normalmente es la opcin ms adecuada para la recuperacin de suelos, ya queno es necesaria la preparacin y excavacin del material contaminado [47].ste mtodo de biorremediacin de suelos se puede dividir en dos tipos: tratamiento de compuestosvoltiles y tratamiento de compuestos semivoltiles y no voltiles. Las tcnicas ms utilizadas se ven con

detalle a continuacin [17]:

La Biolabranza: Al suelo contaminado se le mezcla con agentes de volumen y se la realiza una lalabranza peridica para favorecer la aireacin. Dentro de las ventajas se puede decir que es unproceso considerado de bajo nivel tecnolgico que no requiere exigentes consideraciones deingeniera, y a la vez permite una fcil manipulacin y control de las variables de diseo yoperacin. Entre sus desventajas est que requiere grandes extensiones de rea, otroinconveniente es que si los hidrocarburos contaminantes son livianos, estos pueden volatilizarse,lo cual generara problemas en el aire y cuando la contaminacin es profunda los costos deexcavacin y movimiento de tierras pueden ser muy altos, esta estrategia puede aplicarse ex situde igual manera [48].

La Bioaireacin: Consiste en proporcionar oxgeno al subsuelo estimulando la degradacin pormedio de microorganismos nativos, se ha convertido en una de las estrategias ms costo-efectivasdisponibles para hacer frente a derrames de hidrocarburos de petrleo, ya que el aire se suministramediante un sistema de inyeccin [45], en cuanto a costos no requiere maquinaria pesada niexcavaciones grandes, ni reas adicionales para llevar a cabo el tratamiento; sin embargo, laaplicacin de esta estrategia tiene obstculos considerables debido a la biodisponibilidad de losdiferentes contaminantes y esto influye en la velocidad de degradacin, en particular loscontaminantes de baja solubilidad en el agua, pueden bajar el contenido de humedad en el suelo,si el suelo a tratar es demasiado hmedo puede presentar dificultad para lograr que el aire penetrea travs de la zona contaminada [49].

La Bioestimulacin: Se define como la estimulacin de los microorganismos nativos, para activar

y acelerar la degradacin de contaminantes, se puede llevar a cabo con la adicin de agua,oxigeno, nutrientes, aceptor de electrones, entre otros parmetros que permitan el buen desarrollode los microorganismos.Dentro de los nutrientes se encuentran principalmente el nitrgeno y fsforo, el nitrgenoproporciona el elemento necesario para la produccin de aminocidos y enzimas, y la fuente defsforo interviene en la formacin de compuestos energticos dentro de la clula que se utilizanen los procesos de reproduccin y degradacin. Estos fertilizantes pueden ser de uso agrcola o deorigen orgnico como estircol, tambin se puede llevar a cabo una estimulacin con adicin deagua y oxgeno, si el rea contaminada ya cuenta con buena presencia de nutrientes [50].

La Bioaumentacin: consiste en la adicin de cepas microbianas externas (diferentes a lasnativas), al suelo contaminado, estos microorganismos estn adaptados o incluso modificados

genticamente y cuentan con la capacidad de degradar el contaminante. Esta estrategia norequiere rea adicional, ni maquinaria pesada, como desventaja esta la inoculacin a gran escala,el que entran a competir con los microorganismos nativos y pueden tener limitaciones con lascondiciones climticas del sitio a tratar. Con un buen estudio de las condiciones del rea ainocular, esta estrategia puede aumentar las tasas de remocin del contaminante mediante elaumento de la poblacin bacteriana [51].

Atenuacin natural: aunque no se ha considerado como un mtodo de descontaminacinpropiamente dicho, es una tcnica de remediacin de bajo costo, su caracterstica principal es la


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utilizacin de los procesos fisicoqumicos de interaccin contaminante suelo y los proceso debiodegradacin tienen lugar de forma natural. Estos procesos se conocen de biotransformacinnatural, los cuales van a reducir la concentracin de los contaminantes. ste proceso transformael contaminante en formas menos toxicas, por procesos fsicos entre los que se encuentran ladilucin, la dispersin, volatilizacin, adsorcin, biodegradacin y las reacciones qumicas que seproducen en el suelo [52]. La atenuacin natural puede darse en presencia de oxigeno

(condiciones aerbicas) o ausencia de este (condiciones anaerbicas).

Entre los factores que influyen en la eficacia y viabilidad de la degradacin se destacan [53]:-Condiciones geolgicas y geoqumicas favorables.-Confirmacin de la existencia de los tipos y nmero de poblaciones de microorganismos

que puedan biodegradar los contaminantes.-

Produccin y conservacin en el medio de subproductos de carcter persistente o mstxicos que los iniciales, durante y despus.

-La no existencia de producto libre en flotacin sobre el nivel fretico.-Condiciones ptimas de concentracin de oxgeno disuelto.-

Presencia de compuestos utilizados como aceptores de electrones en condiciones

anaerobias como nitrgeno, fosforo, sulfatos entre otros.-Existencia de un coeficiente de retardo favorable para que se produzcan los fenmenos desorcin con suficiente eficacia.

-

Que se produzca una dilucin suficiente para que la concentracin se vea disminuida.

8.2

Biorremediacin ex situ

Dos son los tratamientos que se distinguen cuando el procedimiento se realiza fuera del lugar donde estla contaminacin: tratamiento por va slida y tratamiento por va en suspensin. La biorrecuperacin vaslida se puede realizar por dos mtodos: tratamiento en lechos y tratamiento por compostaje. Ladiferencia fundamental entre ambos es el sistema de aireacin, mientras que en el primero slo se puedentratar las capas de suelo menos profundas, en el compostaje se requiere la formacin de grandes

apilamientos de material degradable. En el tratamiento va suspensin se excava el material contaminadoy se traslada a un reactor. La caracterstica de este mtodo es la suspensin en un medio acuoso del suelocontaminado, es decir, el tratamiento se lleva a cabo bajo condiciones de saturacin de agua. La ventajade estos procedimientos frente a los primeros radica en la posibilidad de optimizar los parmetrosmicrobiolgicos, as como el control del proceso; a cambio, lgicamente, de un mayor costo [17].

Disposicin sobre el suelo: Tambin conocido como Landfarming, tratamiento en lechos o tratamientova slida. Esta es la tcnica ms usada para la biorremediacin de los lodos contaminados conhidrocarburos y de otros desechos de la industria petrolera. Esta tcnica consiste en excavar los sueloscontaminados, extenderlos sobre un rea suficientemente amplia y estimular las variables de incidencia enel proceso para promover la actividad de los microorganismos encargados de degradar los hidrocarburos.Antes de extender el suelo contaminado se deben adecuar las condiciones de la superficie para controlar

los lixiviados y las aguas lluvias [54]. La ilustracin 2 muestra a continuacin un esquema de estetratamiento.


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Ilustracin 2: Esquema Landfarming

Fuente: Contaminacin y remediacin del suelo, http://www.ingenieroambiental.com/GUIA-REMEDIACION-SUELOS-.pdf

Compostaje: Es un proceso biolgico controlado que se diferencia de los sistemas convencionales

de compostaje, porque estos son sistemas cerrados, como las incubadoras de gran tamao,ofreciendo la oportunidad de asegurar el uso de altas temperaturas (> 70 C), con el fin decumplir con requisitos regulatorios para el control de patgenos . Esta estrategia debe ser mscontrolada por los operadores y permite seleccionar los parmetros adecuados de operacin porejemplo: temperatura, contenido de humedad, las proporciones de mezcla (agentes de volumen,paja, aserrn, estircol, desechos agrcolas) para promover la actividad microbiana y ladegradacin de contaminantes. La aplicacin de compostaje como una estrategia debiorremediacin tiene dos objetivos: (1) maximizar la eliminacin del contaminante y (2)producir un compuesto maduro que podra ser utilizado en la restauracin de la tierra para usoindustrial. Los sistemas de compostaje incluyen tambores rotatorios, tanques circulares,recipientes abiertos y Biopilas [55].

Las Biopilas se conforman con el suelo contaminado en ambientes cerrados para aumentar latemperatura, con agentes de volumen, con microorganismos del suelo contaminado, en donde laactividad microbiana degrada los contaminantes, para esta tcnica se debe considerar el tipo decontaminante, porque puede presentar liberacin de gases y requiere mucho espacio [56].

8.3

Fitorremediacin: Otra alternativa de biorremediacin

La fitorremediacin, es una estrategia que se define como el uso de las plantas y sus races, asociadas conlas bacterias para eliminar, transformar, o asimilar los productos contaminantes ubicados en el suelo, ensedimentos, agua subterrnea, aguas superficiales, e incluso la atmsfera, al mismo tiempo, lafitorremediacin tiene un enfoque de tratamiento de profundidad, que segn las caractersticas del sitiocontaminado, las siembras de plantas puede ser la nica intervencin a bajo precio y eficiente [57].

Inicialmente, el trmino de fitorremediacin se asoci al uso de plantas capaces de bioconcentrar nivelesinusuales de metales en sus tejidos. La mayor parte de ellas estn constituidas por pequeas plantasherbceas que se desarrollan en zonas metalrgicas naturales o en depsitos [58].

Hoy en da las investigaciones en fitorremediacin se encaminan no slo al tratamiento de contaminantesinorgnicos (metales, metaloides, haluros y radionucleidos) [59], sino tambin al tratamiento decontaminantes orgnicos (50); algunas especies de plantas probadas con xito en la fitorremediacin desuelos contaminados con hidrocarburos del petrleo son: Zea mays L., PanicummaximunJacq.,


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Paspalumvirgatum L., Echinochloapolystachya H.B.K., Sorghumvulgare L., Phaseolusvulgaris L.,Phaseoluscoccineus L., Chamaecristanictitans (L.) Moench., Brachiariabrizantha (Hochst. ex A. Rich)Stapf., Triticumaestivum L., Hordeumvulgare L., entre otras.

La fitorremediacin comprende tanto los procesos dirigidos a liberar el contaminante de la matriz delsuelo (descontaminacin), como los encargados de secuestrarlos en dicha matriz (estabilizacin) [27].sta

es una tecnologa emergente en el tratamiento de la contaminacin, su aplicacin es cada vez mayor y susresultados se estn valorando como muy positivos. La utilizacin de tcnicas, en campo, con plantasherbceas, gramneas, vegetacin arbrea y algunos mutantes transgnicos, pone de manifiesto que latcnica empieza a ser una tecnologa competitiva en la recuperacin de suelos contaminados [60].

Sin embargo, la fitorremediacin est limitada por las condiciones que impiden un crecimiento normal delas plantas como son: el clima, la topografa, los procesos de erosin, y concentraciones de contaminanteque exceda del nivel de tolerancia de las plantas. Tambin limita la utilizacin de esta tcnica el tiempoque haya para la descontaminacin (la fitorremediacin es lenta), y la distancia del contaminante a zonassensibles: ros, lagos, lagunas y aguas subterrneas [61].

9.

ASPECTOS TCNICOS

A continuacin en la tabla 1 se muestran las tecnologas de biorremediacin en Colombia segn lasdiferentes regiones del pas.

Tabla 1: Aplicacin de biorremediacin en ColombiaRegin Orinoqua Amazona Pacfico Caribe Andina

Ubicacin

Se encuentraubicada en laMegacuencasedimentaria

entre el escudode la Guayanael flanco de la

cordilleraOriental

Hace parte de laextensa

Megacuencasedimentariadesarrollada

entre el escudode la Guayana yel flanco este de

la cordilleraOriental.

Comprende unafranja larga y

estrecha entre elflanco occidentalde la cordillera

Occidental hastala lnea de la

costa, desde lafrontera de

Ecuador en elsur hasta lafrontera conPanam en el

norte.

Comprende elGolfo de Urab

en elsuroccidente

hasta lapennsula de la

Guajira hasta elnororiente.Incluye elbloque

tectnico de lasierra Nevada

de Santa Marta,la depresin dela Momposina yla parte baja delas cuencas y

valles aluvialesde los rosMagdalena,Sin y San

Jorge.

La cordilleraCentral y lacordillera

Occidental desde

el Nudo de losPastos endireccin sur

norte pasando porla Hoz de

Minam en lacuenca de Pata yse prolonga hastalas planicies de laregin Caribe. En

la cordilleradesde el Valle

Magdalena por elOccidente y los

llanos Orientales.

T Promedio(C)

27 28 26,4 27,628-0 en losNevados


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20

Clima LluviosoClido

Hmedo- Muyhmedo

Clido-Isotermal

ClidoMontaa tropical-

Selva tropical

pH 5,6Bsico cercano a

la neutralidad

Suelos mspredominantes

OxisolesOxisoles-Ultisoles

Inceptisoles-Entisoles

Alfisoles-Molisoles Andisoles

Tipo debiorremediacin

Hidrolavado +Bioveting obiopilas o

Bioaumentacin(in situ)

Hidrolavado +Bioveting oBiopilas o

Bioaumentacin(in situ)

LandFarming +Bioaumentacin

+Fitorremediacin

LandFarming +Bioestimulacin+ Hidrolabado +

Bioveting oBiopilas o

Bioaumentacin

(in situ)

Bioelectrocintica

Fuente: Torres Delgado & Zuluaga Montoya, 2009http://www.bdigital.unal.edu.co/815/1/32242005_2009.pdf

10.

ASPECTOS ECONMICOS

Uno de los ms importantes aspectos de la biorremediacin es su bajo coste [62]. Esta tcnica tiene uncoste estimado entre el 30% y 50% ms bajo que otras tcnicas convencionales de limpieza.Se presentan algunas de las tecnologas de remediacin ms utilizadas para tratar suelos contaminados,sealando sus principios de operacin y costos estimados. Es importante aclarar que los costos que se

presentan, son promedios obtenidos de la aplicacin de cada tecnologa en los E.U.A. y estn dados endlares americanos.

Tecnologa in situ:-

Bioventeo: Es una tecnologa en la que los tiempos de limpieza pueden variar desde algunosmeses hasta varios aos, y sus costos de operacin varan entre 10 y 70 USD/m 3. Esta tecnologano requiere de equipo caro, pero los costos pueden variar en funcin de la permeabilidad delsuelo, espacio disponible, nmero de pozos y velocidad de bombeo.

- Bioestimulacin: La limpieza de una pluma de contaminacin, puede tomar varios aos. Su costooscila entre 30 y 100 USD/m3. La naturaleza y profundidad de los contaminantes y el uso debioaumentacin puede aumentar sus costos.

- Bioaumentacin: Es una tecnologa que puede durar varios meses o aos, y su utilizacin no

implica mucho capital ni costos de operacin.- Biolabranza: Es una tecnologa de mediano a largo plazo. El costo para su aplicacin en desechos

peligrosos oscila entre 30 y 70 USD/ m3

Tecnologa ex situ:El costo del composteo est en funcin de: la cantidad y fraccin de suelo a tratar; disponibilidad deagentes de volumen; tipo de contaminantes y proceso; necesidad de tratamientos previos y/o posteriores y
http://www.bdigital.unal.edu.co/815/1/32242005_2009.pdfhttp://www.bdigital.unal.edu.co/815/1/32242005_2009.pdf


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necesidad de equipos para el control de COV. Es una tecnologa que puede llevar desde algunas semanashasta varios meses. Los costos tpicos se encuentran entre 130 y 260 USD/m3

Biorremediacin en fase de lodos (biorreactores):Los biorreactores de lodos pueden clasificarse como una tecnologa de corto a mediano plazo. El uso debiorreactores de lodos oscila entre 130 y 200 USD/m3

11.

IMPACTO AMBIENTAL

En Colombia, el transporte de crudo y sus derivados se ha visto afectado considerablemente por unapermanente actividad terrorista contra los oleoductos e instalaciones petroleras, ms que por derramesaccidentales. Entre los aos 1986 y 1998 las incursiones violentas de los grupos al margen de la leyocasionaron el derramamiento de cerca de dos millones de barriles de petrleo [40]. Hasta noviembre de1998 se presentaron 920 ataques contra la infraestructura petrolera, 575 de ellos en el oleoducto caolimn-Coveas, que mediante roturas y abolladuras han perjudicado no solo a los ecosistemas, fuentes deproduccin y abastecimiento de las comunidades aledaas al oleoducto, si no a regiones por donde setransita. La ilustracin 3 presenta el estado del suelo luego de uno de los tantos derrames. Las reasperjudicadas por los derrames se ubican principalmente en la zona de la alta llanura Araucana, en la

regin de la cuenca del Rio Catatumbo, en la llanura del valle medio y medio bajo del rio Magdalena;departamento de Santander, Cesar y Sucre principalmente, y en los departamentos del Putumayo y Nario[63]. Es importante tener en cuenta que aunque en Colombia se conoce poco acerca de las consecuenciasque estos derrames tienen para la vida del hombre, la fauna y la flora destruidas son incalculables.

Entre los aos 2000 y 2003 los ataques terroristas disminuyeron considerablemente con respecto a losaos anteriores. En el ao 2001, los grupos al margen de la ley realizaron 263 ataques, para el ao 2002 lacifra lleg a 74 incursiones y para el primer semestre del 2003 la cantidad lleg a 60 [40]. Cabe resaltarque aunque los ataques disminuyeron el impacto ambiental causado permanece en los diferentes lugaresafectados y se ven representados en las consecuencias ambientales.

Segn Ecopetrol en la noche del 31 de diciembre del 2005 y madrugada del 1 de enero del 2006 se

present un derrame de petrleo en los ros Sucio, Guamuz y Putumayo, afectados como consecuenciade los ataques terroristas; los cuales perturbaron ocho pozos de la operacin directa de Ecopetrol y tresoleoductos que operan en la zona. Para este hecho la empresa activ el Plan de Contingencia con el fin decontrolar el derrame de petrleo y mitigar los efectos al medio ambiente.

En el departamento de Putumayo, donde se producen aproximadamente 70.000 barriles de petrleodiarios, operan tres clulas de las Farc, y el frente 48 de estas, el 22 de noviembre del ao 2013 realizo sultima accin adjudicada, la cual involucro el derrame de 2000 barriles de petrleo en uno de loshumedales cerca de puerto de Ass, lo que equivale aproximadamente a 8800 galones de crudo. Cuando elejrcito pudo acceder a esta zona el derrame haba afectado no solo la fauna, tambin la flora de esteecosistema.

Este derrame se sum al ataque que sufri el oleoducto transandino, que cuenta con aproximadamente306 kilmetros y transporta petrleo desde Ecuador hasta el puerto de Tumaco, sobre el ocano pacfico.El ataque se dio en un ro que atraviesa la vereda La Silvania, en el municipio de Orito, donde tras elderrame y la contaminacin de esta fuente hdrica, se produjo un incendio que afecto varias casas de lazona, adems de rboles y animales, que estaban a menos de 200 metros de la escuela de la vereda [64].

Otro derrame encontrando en el cao limn Coveas en el segundo semestre del 2013 fue el dinamitadoen dos tramos del oleoducto en las veredas de Santa Ins, donde se notific que el crudo empez a caer ycontaminar los ros Colorado, Margua y nacientes que surten el sistema de agua potable del corregimiento


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de San Bernardo de Bata. A continuacin la ilustracin 4 presenta una muestra de la rotura de la tubera ydel derramamiento de crudo.

Lo que complica la problemtica de los sitios contaminados con hidrocarburos, es que hasta hace pocosaos, prcticamente no exista una conciencia del grado de dificultad y del enorme costo de laremediacin de suelos, cuerpos de agua y atmsfera contaminados, lo que representa hoy para la sociedad

un gran costo econmico. Dicha contaminacin est ocasionando el deterioro progresivo de la calidad delmedio ambiente y genera una amenaza real a la salud pblica, as como la extincin de gran cantidad deespecies vegetales y animales.

Ilustracin 2: Atentado contra el oleoducto Cao-Limn Coveas

Fuente: http://www.yachana.org/reports/colombia/photos/P3170114.JPG

Ilustracin 4: Otro Atentado contra el oleoducto Cao-Limn Coveas

Fuente: http://www.eluniversal.com.co/colombia/dinamitado-en-dos-tramos-oleoducto-cano-limon-covenas-137111

Los suelos contaminados contienen gran cantidad de microorganismos que pueden incluir un nmero debacterias y hongos capaces de utilizar hidrocarburos. Tambin se han encontrado cianobacterias y algascapaces de degradar hidrocarburos. Los suelos contaminados con hidrocarburos contienen msmicroorganismos que los suelos no contaminados, pero su diversidad microbiana es ms reducida [65].

Como ya se ha mencionado, la biorremediacin es el proceso utilizado por el hombre para detoxificarvariados contaminantes en los diferentes suelos, usando de forma estratgica microorganismos, plantas o


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enzimas de estos. Esta tcnica surge de la necesidad de disminuir el impacto ambiental negativo de losderrames de hidrocarburos en los diferentes ambientes, es utilizada para contrarrestar la contaminacinpor el petrleo y sus derivados, metales pesados e insecticidas. Afortunadamente, la biotecnologa hapermitido el desarrollo de diversas estrategias que pueden ser utilizadas con el fin de restaurar el suelo yla calidad ambiental, de acuerdo con las necesidades y dimensiones del problema a solucionar. Adems,es una tcnica efectiva de descontaminacin, de bajo costo, que permite tratar grandes volmenes de

contaminantes y que, a diferencia de otros procedimientos de descontaminacin, presenta un impactoambiental mnimo [66].

El impacto ambiental de las tcnicas de biorremediacin es muy reducido, ya que no se introducenproductos que puedan resultar potencialmente contaminantes ni suelen conllevar costosos trabajos deingeniera, al contrario que ocurre en otras tcnicas de descontaminacin de suelos. Las tcnicas de comola bioaumentacin y la bioestimulacin son aplicables en zonas amplias de terreno y no requieren que elsuelo presente unas caractersticas especiales como en otros tratamientos de descontaminacin [67].

12.

DISCUSIN

En los ltimos aos, la mayor parte de los estudios publicados se han referido al tratamiento de espacios

contaminados por compuestos derivados del petrleo, utilizando con xito la biorremediacin. Esta sebasa en la accin de microorganismos sobre los agentes contaminantes. Estos procesos tienen las ventajasde requerir inversiones de capital moderado, bajo consumo de energa y ambientalmente seguros.

En la actualidad, la biorremediacin enfrenta un nuevo reto: el de convencer a las compaas y a losorganismos oficiales de su alto potencial. En algunos pases, la biorremediacin fue una tcnica pocoreconocida y marginada, hoy en da se ha convertido en una verdadera industria. Esta industria buscaseguir mejorando en sus lneas interdisciplinares, que se pueden resumir en los siguientes puntos:

Integracin en el proceso de tcnicas innovadoras que ayuden a comprender y controlar losfenmenos de transporte de nutrientes y otros posibles aditivosDesarrollo de tcnicas rpidas de biologa molecular que permitan caracterizar las poblaciones

indgenas de los emplazamientos contaminados as como su potencial enzimtico [68] Exploracin de las implicaciones del concepto de biodisponibilidad definido por las propiedades

fsico-qumicas de los contaminantes. Se trata de un factor que en muchos casos est limitando labiodegradacin y en otros reduciendo la toxicidad de los contaminantes

Desarrollo definitivo de tcnicas de bioaumentacin realmente tiles

A continuacin se plantean las ventajas y desventajas de la aplicacin de esta biotecnologa frente atratamientos qumicos y fsicos:

Ventajas: mientras que los tratamientos fsicos y buena parte de los qumicos estn basados entransferir la comunicacin entre medios gaseoso, lquido y slido, en la biorremediacin setransfiere poca contaminacin de un medio a otro. Es una tecnologa poco invasiva y

generalmente no requiere componentes estructurales o mecnicos que signifiquen una amenazapara el medio. Comparativamente es econmica, viable y al tratarse de un proceso natural, sueletener la aceptacin por parte de la opinin pblica.

Desventajas: la biodegradacin incompleta puede generar intermediarios metablicosinaceptables, con un poder contaminante similar o incluso superior al producto de partida yalgunos compuestos contaminantes son tan resistentes que pueden incluso inhibir la


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biorremediacin. Es difcil predecir el tiempo requerido para un proceso adecuado y elseguimiento y control de la velocidad y extensin del proceso es valioso.

13.

CONCLUSIONES

Los derrames de hidrocarburos en oleoductos en Colombia, son presentados en casi su totalidad por

atentados de grupos al margen de la ley, lo cual ocasiona un importante impacto ambiental. La deteccintemprana en los derrames de hidrocarburos, conlleva a una disminucin en la penetracin del producto yun menor grado de contaminacin. El derrame de petrleo afecta la flora y la fauna de los ecosistemas,inhibe el crecimiento vegetal, contamina las aguas superficiales y subterrneas por escorrentas, en elcaso de componentes livianos, permite que se transporten al aire por volatilizacin o se desplacen atravs del subsuelo y penetren en casas o edificaciones, causando peligros para la salud y la seguridad dequienes las habitan.

El petrleo solo penetra los suelos porosos y permeables. Por lo general, la tasa ms rpida depenetracin se presenta con petrleos de baja viscosidad y suelos arenosos. De acuerdo a esto, caberesaltar que un pequeo derrame en suelos como estos susceptibles, tendr un mayor impacto que un granderrame en suelos rocosos.

La biorremediacin es la tcnica usada para disminuir esta contaminacin o impacto ambiental negativogenerado por hidrocarburos, mediante el empleo de microorganismos que son capaces de biodegradarestos. Tiene un gran potencial en la recuperacin de suelos y en cuanto a otros mtodos de remediacin, apesar de su larga duracin suele ser la tcnica ms adecuada, debido principalmente a que es un procesobiolgico que no requiere de tratamientos adicionales, ya que los subproductos que se formangeneralmente son dixido de carbono, agua y biomasa.

De las tcnicas de biorremediacin mencionadas, la in situ en comparacin a la ex situ, es ms apropiada,ya que no es necesaria la preparacin y excavacin del material contaminado, presenta mejoresresultados y es ms econmica. Aunque cabe resaltar que no siempre lo econmico es lo eficaz, porqueen este caso la eleccin de la tcnica depende de las condiciones del sitio o del contaminante a tratar, sin

embargo segn estudios realizados, en el caso de los tipos de suelos colombianos este mtodo es laestrategia ajustada.

La fitorremediacin a pesar de sus buenos resultados en la actualidad, su uso se encuentra limitado por lascondiciones que impiden un crecimiento normal de las plantas como son: el clima, la topografa, losprocesos de erosin, y concentraciones de contaminante que exceda del nivel de tolerancia de las plantas.Tambin limita la utilizacin de esta tcnica el tiempo que haya para la descontaminacin (lafitorremediacin es lenta), y la distancia del contaminante a zonas sensibles: ros, lagos, lagunas y aguassubterrneas.

REFERENCIAS

[1] R.P Swannell and lee K. y Mc Donagh M., "field evaluations of marine oil spill biorremediation,"microbiogical review, vol. 60, no. 2, pp. 342-365, june 1996.

[2] Miguel ngel Cando Rodrguez, "Determinacin y anlisis de un proceso de biorremediacin desuelos contaminados por hidrocarburos.," Carrera de Ingeniera Ambiental, Universidad PolitcnicaSalesiana, Cuenca, Tsis previa a la obtencin del ttulo de Ingeniero Ambiental 2011.

[3] Jenny Pardo Castro, Mara Perdomo Rojas, and Joaqun Benavides Lpez de Mesa, "Efecto de laadicin de fertilizantes inorgnicos compuestos en la degradacin de hidrocarburos en sueloscontaminados con petroleo," Ingeniera ambiental y sanitaria , Universidad de La Salle, Bogot D.


25/28

C, Artculo de revisin 2004.

[4] Diana Cristina ustez Cuartas, "Biorremediacin para la degradacin de hidrocarburos totalespresentes en los sedimentos de una estacin de servicio de combustible," Facultad de CienciasAmbientales, Universidad Tecnolgica de Pereira, Pereira, Proyecto de Grado presentado comorequisito para optar el ttulo de Magister en Ecotecnologa 2012.

[5] EPA, "Literature Review on the use of Commercial Bioremediation Agents for Cleanuo of Oil-Contaminated Estuarine Environments.," U.S Environmental Protection Agency , National RiskManagement Research Laboratory, Cincinnati, OH 45268, 2004.

[6] Gruiz K y Kriston E, "In situ Biorremediation of Hydrocarbon in Soil," Journal of SoilContamination, vol. 4, no. 2, pp. 163-173, 1995.

[7] Advanced BioTech. Advanced BioTech. [Online].http://www.adbio.com/biorem/why_add_microbes.htm

[8] Martha Cecilia Rincon Lizcano, "Estudio de la Biorremediacin como una alternativa en lamitigacin de la contaminacin ambiental," Facultad de Ciencias Bsicas. Escuela de Qumica.Especializacin en Qumica Ambiental, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga,Santander , Monografa para optar al ttulo de especialista en Qumica Ambiental 2004.

[9] C.E Zobell, "Actions of microorganisms in hydrocarbons," Bacteriological Reviews, no. 10, pp. 1-49, 1946.

[10] Eve Risers-Roberts, Remediation of petroleum contaminated soils: Biological, physical, andchemmical processes.: Lewis Publishers, 1998.

[11] Luis Adan Rosales Morales. (2008) Biorremediacin de suelos contaminados por hidrocarburos.[Online].http://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/12726/biorremediaci%C3%B3n.pdf?sequence=1

[12] Y Xu and M Lu, "Bioremediation of crude oil-contaminated soil: comparison of differentbiostimulation and bioaugmentation treatments," The Journal of Hazardous Materials , no. 183, pp.395-401, 2010.

[13] Claudio Alfredo Zaror Zaror. (2000) Introduccin a la ingeniera Ambiental para la industria deprocesos.[Online].dspace.universia.net/bitstream/2024/594/1/Introduccion.a.la.Ingenieria.Ambiental.para.la.Industria.de.Procesos.-.C.Zaror.pdf

[14] J Prez, J Muoz Dorado, T de la Rubia, and J Martnez, "Biodegradation and biological treatmentsof cellulose, hemicellulose, and lignin: an overview," International Microbiology, no. 5, pp. 53-63,2002.

[15] C Calvo, M Mazanera, S Castro, and J Gonzlez, "Application of bioemulsifiers in soil oilbioremdiation processes. Future Prospects ," Science of the Total Environment , no. 407, pp. 3634-3640, 2009.

[16] C Garbisu, I Amzaga, and I Alkorta, "Biorremdiacin y Ecologa," Ecosistemas 11, no. 3, pp. 1-2,2002.

[17] Katerine Torres Delgado and Tatianan Zuluaga Montoya, "Biorremediacin de suelos contaminadospor hidrocarburos," Facultad de Mina. Ingeniera Qumica, Universidad Nacional de Colombia ,Medelln, Trabajo de grado para optar el ttulo de Ingeniera Qumica 2009.

[18] A Glazer and H Nikaido, Microbial Biotechnology: Fundamentals of applied microbiology. NewYork: W.H. Freeman , 1995.

[19] R.M Atlas and R Unterman, "Bioremediation," in Manual of Industrial Microbiology andBiotechnology, 2nd ed. Washington D.C: ASM Press, 1999, pp. 666-681.
http://www.adbio.com/biorem/why_add_microbes.htmhttp://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/12726/biorremediaci%C3%B3n.pdf?sequence=1http://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/12726/biorremediaci%C3%B3n.pdf?sequence=1http://c/Users/Usuario/Downloads/dspace.universia.net/bitstream/2024/594/1/Introduccion.a.la.Ingenieria.Ambiental.para.la.Industria.de.Procesos.-.C.Zaror.pdfhttp://c/Users/Usuario/Downloads/dspace.universia.net/bitstream/2024/594/1/Introduccion.a.la.Ingenieria.Ambiental.para.la.Industria.de.Procesos.-.C.Zaror.pdfhttp://c/Users/Usuario/Downloads/dspace.universia.net/bitstream/2024/594/1/Introduccion.a.la.Ingenieria.Ambiental.para.la.Industria.de.Procesos.-.C.Zaror.pdfhttp://c/Users/Usuario/Downloads/dspace.universia.net/bitstream/2024/594/1/Introduccion.a.la.Ingenieria.Ambiental.para.la.Industria.de.Procesos.-.C.Zaror.pdfhttp://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/12726/biorremediaci%C3%B3n.pdf?sequence=1http://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/12726/biorremediaci%C3%B3n.pdf?sequence=1http://www.adbio.com/biorem/why_add_microbes.htm


26/28

26

[20] M Alexander,Biodegradation and Bioremediation, 2nd ed. London: Academic Press, 1999.

[21] J.B Eweis, S. J Ergas, D.P Chang, and E.D Schroeder, Principios de Biorrecuperacin:Tratamientos para la descontaminacin y regeneracin de suelos y aguas subterrneas mediante

rocesos biolgicos y fisicoqumicos. Madrid, Espaa : Mc Graw Hill/Interamericana de Espaa,1999.

[22] Ng H, Gan S E Lau, "Remediation of soils contamined with ," Journal of Hazardous MaterialsPolyciclic aromatic hydrocarbons (PAHs), vol. 172, pp. 532-549, 2009.

[23] Andrea Carolina Fernndez Cumbal, "Descripcin y anlisis del sistema de recuperacin de lapiscina de lodos en el terminal beaterio, considerada pasivo ambiental y los recursos necesarios paramejorar su recuperacin como el programa a ejecutarse por EP PETROECUADOR 2012," Facultadde Ciencias de la ingeniera. Carrera de petrleos, Universidad Tecnolgica Equinoccial, Quito,Tsis de grado previa a la obtencin del ttulo de tecnloga de petrleos 2012.

[24] R Ros, "Estudio de la Estimulacin Biolgica para el Tratamiento de Residuos de PerforacinPetrolera emmpleando Lismetros," Unidad Iztapalapa. Casa Abierta al Tiempo, Uni

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Biorremediación de Suelos Contaminados Por Derrames_Piedad Petro Cardona_USBCTG_2014