microbiologia industrial. unprg

1. BIORREMEDIACION DEL
PETRÓLEO

4. PETRÓLEO
 Es un compuesto químico complejo en el que coexisten partes
sólidas, líquidas y gaseosas.
 Lo forman, por una parte, unos compuestos
denominados hidrocarburos, formados por átomos
de carbono e hidrógeno y, por otra, pequeñas proporciones
de nitrógeno, azufre, oxígeno y algunos metales. Se presenta de
forma natural en depósitos de roca sedimentaria y sólo en lugares en
los que hubo mar.
 Su color es variable, entre el ámbar y el negro y el significado
etimológico de la palabra petróleo es aceite de piedra, por tener la
textura de un aceite y encontrarse en yacimientos de roca
sedimentaria.

5. PETRÓLEO
CICLO
AROMATICOS
ALIFÁTICOS
CICLO
ALIFÁTICOS
NSO
HIDROCARBUROS
COMPOSICIÓN

6. 
HIDROCARBUROS ACÍCLICOS
Saturados No saturados
Alcanos Alquenos
Alquinos

7. HIDROCARBUROS
CÍCLICOS
Isocíclicos Heterocíclicos
Alicíclicos Aromáticos
Además de carbono e
hidrógeno existen otros
elementos.Saturados
No saturados

8. AROMÁTICOS
Serie del benceno o monocíclicos Serie polinuclearesSerie polifenilos o policíclicos

9. 0,05 – 3,0 % de
compuestos
heterocíclicos
Azufre
Nitrógeno
Oxígeno
COMPUESTOS NSO

10. USOS DEL PETRÓLEO

11. PETRÓLEO COMO CONTAMINANTE

12. SOLUCIÓN: BIORREMEDIACIÓN

13. Cuando se produce un vertido de petróleo en
la superficie del suelo, los compuestos
volátiles (aquellos de 12 carbonos o menos)
pueden perderse en la atmósfera
Si el derrame es bajo el nivel del suelo los
componentes móviles pueden migrar hacia el
nivel freático y aguas subterráneas.
Los compuestos de mayor peso molecular, en
su mayoría insolubles se pueden desplazar
lentamente a través del suelo o permanecer
sobre él o cerca de la superficie, dependiendo
de la estructura del suelo (adsorbidos)
DERRAMES DE PETRÓLEO EN
EL SUELO

14. BIORREMEDIACIÓN DE
PETRÓLEO EN SUELOS
Los suelos
contaminados
con
hidrocarburos
contienen más
microorganismo
que los suelos
no contaminados
Pero la
diversidad
de los
microorgan
ismo está
reducida
La evolución de
los compuestos
orgánicos en el
ambiente es
afectada por
numerosos
factores
Factores que afectan al
metabolismo y crecimiento de
los microorganismos
Factores que afectan al
compuesto en sí mismo

15. El crudo no se mezcla con el agua marina y
flota en la superficie, permitiendo la
evaporación de los compuestos volátiles
El crudo flotante se dispersará
debido a la acción de las olas
Los compuestos más complejos y menos
insolubles del crudo son los de alto peso
molecular y persisten en la arena y las rocas
si el vertido alcanza la costa
VERTIDOS DE CRUDO EN EL
MAR

16. BIORREMEDIACIÓN DE
CRUDO EN EL MAR
La
descomposición
ocurrirá en la
interfase del
crudo y el agua y
por lo tanto
cuanto mayor sea
la dispersión de
éste y mayor el
área más rápida
será la
degradación
Puede ser
degradado por la
población
microbiana
indígena en el
mar y en la costa,
ya que los
microorganismo
capaces de
utilizar
hidrocarburos se
encuentran
ampliamente
distribuidos
Pero el suministro
de compuestos
utilizables de
fósforo y
nitrógeno es
limitante en la
mayoría de los
ambientes
marinos, así que
para favorecer la
degradación se
añade
fertilizantes:
N:P:K=100:10:1

18.  Composición y propiedades del suelo
 Características hidrogeológicas
 Temperatura
 pH
 Humedad
 Nutrientes
 Oxidantes

19.  Constitución química
 Estado físico
 Solubilidad en agua
 Volatilidad
 Biodegradabilidad
 Concentración de contaminantes
FACTORES DE LOS
CONTAMINANTES

20.  Contacto microorganismo-sustrato
 Rutas metabólicas
 Crecimiento de la población microbiana
 Cambios genéticos
 Grupos de microorganismos
 Cometabolismo y sintrofia
FACTORES DE LOS
MICROORGANISMOS

21.  Atenuación natural
 Bioaumento
 Bioestimulación :
Oxígeno
Humedad
Nutrientes
ESTRATEGIAS

23. CLÁSICAS
Cultivos de enriquecimiento en medios sintéticos
con hidrocarburos.
En suelos se han aislado bacterias de los géneros
Pseudomonas, Burkholderia,
Acinetobacter,Sphingomonas y diversos hongos.
En muestras de agua marina, bacterias de los
géneros Alcanivorax,Cycloclasticus, Oleiphilus,
Oleispira, Neptunomonas, Planococcus,
Marinobacter, Vibrio,Pseudoalteromonas,
Marinomonas o Halomonas.

24. MOLECULARES
Esta técnica no evidencia cuáles están degradando
hidrocarburos.
Recientemente se ha modificado ésta técnica que consiste
en suministrar (en una pequeña zona controlada) un
hidrocarburo marcado con 13C: las bacterias que lo asimilen
incorporarán en su ADN el C radioactivo. Tras un período
adecuado de crecimiento, se aísla directamente el ADN de la
muestra contaminada y se separa el ADN radioactivo del que
no lo es en función de su diferente densidad.
A partir del ADN radioactivo, se amplifican y clonan los
genes de ARNr 16S que corresponderán únicamente a las
bacterias que estén asimilando los hidrocarburos.
Es una técnica muy laboriosa, sólo al alcance de unos pocos
laboratorios.

25. • Achromobacter
• Acinetobacter
• Actinomyces
• Alcaligenes
• Arthrobacter
• Bacillus
• Brevibacterium
• Erwinia
• Flavobacterium
• Klebsiella
• Lactobacillus
• Moraxella
• Nocardia
• Peptococcus
• Pseudomonas
• Sarcina
• Spirillum
• Streptomyces
• Vibrio
• Xanthomyces

26. • Aspergillus
• Botrytis
• Candida
• Cephalosporium
• Cladosporium
• Debaromyces
• Fusarium
• Geotrichum
• Hansenula
• Helmintosporium
• Mucor
• Phialophora
• Penicillium
• Rhodosporidium
• Rhodotorula
• Saccharomyces
• Saccharomycopsis
• Scopulariopsis
• Torulopsis
• Trichoderma
• Trichosporun

27. La enzima monoxigenasa
cataliza la transferencia de uno
de los átomos del O2 como un
grupo hidroxilo. A continuación,
el NADH dona sus electrones
y reduce el átomo de oxígeno
Alcohol deshidrogenasa
cataliza la oxidación hasta
acetaldehído
El acetaldehído es oxidado en una
reacción catalizada por un aldehído
deshidrogenasa y en presencia de H2O se
origina un ácido graso.
BIODEGRADACIÓN DE
COMPUESTOS ALIFÁTICOS

28. Hidroxilación
Ruptura de
enlace
Aldehído
+
Acido graso

29. La cadena hidrocarbonada es atacada por los dos
extremos originando ácidos grasos
De esta manera Pseudomonas aeruginosa oxida al 2
metilhexano y produce una mezcla de ácidos

30. Los ácidos grasos tienen regiones hidrofóbicas e
hidrofílicas.
Pueden ser degradados por β-oxidación
α- oxidación
B - oxidación
ω-oxidación

31. • α-oxidación: una Hidroxilación a nivel del C2,
formándose un hidróxido, luego una
descarboxilación oxidativa originándose un
aldehído y posteriormente un ácido graso con un
carbono menos.
R–CH2-COO → R–CHOH–COO →R-CHO + CO2 → R-COO

32. Es una secuencia de cuatro reacciones en las que se
separan fragmentos de dos carbonos desde el extremo
carboxilo (–COOH) de la molécula. Estas cuatro
reacciones se repiten hasta la degradación completa
de la cadena. El nombre de beta-oxidación deriva del
hecho de que se rompe el enlace entre los carbonos
alfa y beta (segundo y tercero de la cadena, contando
desde el extremo carboxílico), se oxida el carbono
beta (el C3) y se forma acetil-CoA.

33. ΒETA OXIDACIÓN DE
ÁCIDOS GRASOS

34. -oxidación: A nivel del grupo metilo terminal
originándose ácidos di carboxílicos, que pasan a
β-oxidación con liberación final de acetilCoA.

35. RUTAS DE DEGRADACIÓN
DEGRADACIÓN DE HIDROCARBUROS
ALIFÁTICOS

36. DEGRADACIÓN AEROBIA
DE COMPUESTOS
AROMÁTICOS CÍCLICOS

37. DEGRADACIÓN DE COMPUESTOS
AROMÁTICOS MONOCÍCLICOS
Enzima
dioxigenasa
Cis-1,2 dihidroxi-
1,2-dihidrobenceno
Escisión
en orto
Escisión
en meta
oxigenasa
cis,
cis-muconato
semialdehido
2-hidroximucónico
succinato
ac. pirúvico
acetaldehído
Ciclo de
Krebs

39. COMPARACIÓN DE LAS ESTRATEGIAS MICROBIANAS AEROBIA Y
ANAEROBIA PARA LA DEGRADACIÓN DEL ANILLO AROMÁTICO (PARÉS Y
JUÁREZ, 1997)

40. DECRETO SUPREMO
N° 002-2013-MINAM
artículo I del Título Preliminar de la Ley
Nº 28611, Ley General del Ambiente
toda persona tiene el derecho irrenunciable a vivir en un ambiente
saludable, equilibrado y adecuado para el pleno desarrollo de la
vida y el deber de contribuir a una efectiva gestión ambiental y de
proteger el ambiente, así como a sus componentes asegurando
particularmente la salud de las personas en forma individual y
colectiva, la conservación de la diversidad biológica, el
aprovechamiento sostenible de los recursos naturales y el
desarrollo sostenible del País.

41. DECRETO SUPREMO
N° 002-2013-MINAM
ARTÍCULO 31° DE LA LEY
Nº 2861,DEFINE AL
ESTÁNDARE DE CALIDAD
AMBIENTAL PARA SUELO

43.  la dificultad o imposibilidad de degradar contaminantes inorgánicos (y
algunos orgánicos).
 la imposibilidad de emplearla si las condiciones no son suficientemente
favorables para el crecimiento microbiano
 la lentitud, mayor para procesos anaerobios, que lleva a requerir, en
ocasiones, lapsos de tiempo muy largos y difíciles de predecir
 la necesidad de evaluar la toxicidad de intermediarios y/o productos ya
que la biodegradación incompleta puede generar intermediarios
metabólicos inaceptables, con un poder contaminante similar o incluso
superior al producto de partida
 Un factor limitante para la extensión de la biorrecuperación es que todavía
no se conocen en su totalidad los mecanismos que controlan el crecimiento
y la actividad de los microorganismos en ambientes contaminados.

44.  No se perjudican ni la estructura ni las características biológicas donde
se aplica
 Es efectiva: Los contaminantes son destruidos eficazmente
 eficiente :El coste es comparativamente bajo, salvo para los sistemas
más complejos
 No requiere en general componentes estructurales o mecánicos
complejos; pueden combinarse con otras tecnologías en un tren de
tratamientos.
 Al tratarse de un proceso natural, suele tener aceptación por parte de
la opinión pública.