Aspectos Generales y Aplicaciones de la Biorremediación

1. ASPECTOS GENERALESASPECTOS GENERALES
Y APLICACIONES DE LAY APLICACIONES DE LA
BIORREMEDIACIONBIORREMEDIACION
María Noel VeraMaría Noel Vera
Laboratorio de BiorremediaciónLaboratorio de Biorremediación
IBRIBR
noelvera55@yahoo.com.arnoelvera55@yahoo.com.ar
grau@ibr.gov.argrau@ibr.gov.ar

2. QUE ES LAQUE ES LA
BIORREMEDIACION?BIORREMEDIACION?
BiorremediaciónBiorremediación
Vida “Remediar”= Resolver un problemaVida “Remediar”= Resolver un problema
Bio-Remediar= usar organismos biológicos para resolver unBio-Remediar= usar organismos biológicos para resolver un
problema.problema.
BiorremediaciónBiorremediación
Se refiere al espectro de métodos que utilizan organismosSe refiere al espectro de métodos que utilizan organismos
(como bacterias, plantas, hongos, etc.) o productos(como bacterias, plantas, hongos, etc.) o productos
metabólicos obtenidos a partir de ellos para degradarmetabólicos obtenidos a partir de ellos para degradar
contaminantes orgánicos peligrosos o convertircontaminantes orgánicos peligrosos o convertir
contaminantes inorgánicos en compuestoscontaminantes inorgánicos en compuestos
ambientalmente menos tóxicos o no tóxicos.ambientalmente menos tóxicos o no tóxicos.

3. PRINCIPIO DE LAPRINCIPIO DE LA
BIORREMEDIACIONBIORREMEDIACION
La biorremediación se basaLa biorremediación se basa
en la idea de que losen la idea de que los
organismos son capaces deorganismos son capaces de
tomar cosas del ambiente ytomar cosas del ambiente y
usarlas para su crecimiento.usarlas para su crecimiento.
En esta característica seEn esta característica se
fundamenta el principio de lafundamenta el principio de la
biorremediación; usarbiorremediación; usar
organismos para que tomenorganismos para que tomen
sustancias contaminadas delsustancias contaminadas del
medio ambiente y lasmedio ambiente y las
conviertan en una forma noconviertan en una forma no
tóxica. Algunas bacterias,tóxica. Algunas bacterias,
protistas, y hongos son muyprotistas, y hongos son muy
buenos en la degradación debuenos en la degradación de
moléculas complejas.moléculas complejas.

4. PROCESO DE LAPROCESO DE LA
BIOREMEDIACIONBIOREMEDIACION
1.1. Los microbios producen enzimas que “rompen” la moléculaLos microbios producen enzimas que “rompen” la molécula
contaminante en partes digeribles.contaminante en partes digeribles.
2.2. El contaminante es ingerido y digerido por la célula comoEl contaminante es ingerido y digerido por la célula como
nutriente junto con otras fuentes de energía.nutriente junto con otras fuentes de energía.
OBJETIVOOBJETIVO
Convertir sustancias que son peligrosas para los organismosConvertir sustancias que son peligrosas para los organismos
vivos a productos inertes, de manera que solo quedenvivos a productos inertes, de manera que solo queden
desechos inofensivos de dichas sustancias.desechos inofensivos de dichas sustancias.

6. BIORREMEDIACION:BIORREMEDIACION:
BacteriaBacteria
Se han identificado bacterias (ej.Se han identificado bacterias (ej.
AnthrobacteriaAnthrobacteria) que podrían usarse para) que podrían usarse para
remover residuos de pesticidas del suelo.remover residuos de pesticidas del suelo.
También se emplean bacterias comoTambién se emplean bacterias como
detectores de polución y para el monitoreodetectores de polución y para el monitoreo
de residuos tóxicos. Estos biosensoresde residuos tóxicos. Estos biosensores
bacterianos permiten medir los niveles debacterianos permiten medir los niveles de
toxicidad en muestras de agua y tierra.toxicidad en muestras de agua y tierra.
Existe la posibilidad de usar plantasExiste la posibilidad de usar plantas
modificadas genéticamente (GM) junto conmodificadas genéticamente (GM) junto con
bacterias para remediar residuosbacterias para remediar residuos
persistentes, tales como los residuos depersistentes, tales como los residuos de
explosivos.explosivos.
Un elevado número de bacterias existenUn elevado número de bacterias existen
naturalmente en los suelos y sitiosnaturalmente en los suelos y sitios
destinados a los residuos. Algunas de ellasdestinados a los residuos. Algunas de ellas
degradan lentamente los diferentes tipos dedegradan lentamente los diferentes tipos de
contaminantes.contaminantes.

7. BIORREMEDIATION:BIORREMEDIATION:
FitorremediaciónFitorremediación
COMO FUNCIONACOMO FUNCIONA
Ciertas plantas son crecidas en suelos contaminados. SusCiertas plantas son crecidas en suelos contaminados. Sus
raíces pueden extraer el contaminante, por ejemplo un metalraíces pueden extraer el contaminante, por ejemplo un metal
pesado, ya sea degradándolo o bien adsorbiéndolo. Si ocurre lopesado, ya sea degradándolo o bien adsorbiéndolo. Si ocurre lo
último, la planta acumula el tóxico en sus yemas y hojas, por loúltimo, la planta acumula el tóxico en sus yemas y hojas, por lo
cual la planta es luego removida e incinerada.cual la planta es luego removida e incinerada.

9. BIORREMEDIATION:BIORREMEDIATION:
HongosHongos
Ciertos hongos son muy efectivos en la remoción deCiertos hongos son muy efectivos en la remoción de
un amplio rango de contaminantes, por ejemplo:un amplio rango de contaminantes, por ejemplo:
Sustancias empleadas en la preservación de laSustancias empleadas en la preservación de la
madera.madera.
Hidrocarburos aromáticos policíclicos.Hidrocarburos aromáticos policíclicos.
Organoclorados.Organoclorados.
Bifenilos policlorados.Bifenilos policlorados.
Tinturas.Tinturas.
Pesticidas.Pesticidas.
Fungicidas.Fungicidas.
Herbicidas.Herbicidas.
Lignina.Lignina.

10. LIMITACIONES DE LALIMITACIONES DE LA
BIORREMEDIACIONBIORREMEDIACION
TIPO DE CONTAMINANTE Y SU CONCENTRACION.TIPO DE CONTAMINANTE Y SU CONCENTRACION.
MEDIO AMBIENTE CIRCUNDANTE A LAMEDIO AMBIENTE CIRCUNDANTE A LA
CONTAMINACION.CONTAMINACION.
TIPO DE SUELO.TIPO DE SUELO.
PROXIMIDAD Y CONDICION DE NAPAS.PROXIMIDAD Y CONDICION DE NAPAS.
NATURALEZA DEL MICROORGANISMO.NATURALEZA DEL MICROORGANISMO.
RELACION COSTO/BENEFICIO: COSTO VERSUSRELACION COSTO/BENEFICIO: COSTO VERSUS
IMPACTO AMBIENTAL GENERAL.IMPACTO AMBIENTAL GENERAL.
DURACION DEL PROCESO BIORREMEDIATIVO.DURACION DEL PROCESO BIORREMEDIATIVO.
CAPACIDAD LIMITADA DE BIORREMEDIACION.CAPACIDAD LIMITADA DE BIORREMEDIACION.

11. PRINCIPALES FACTORESPRINCIPALES FACTORES
A TENER EN CUENTAA TENER EN CUENTA
Temperatura.Temperatura.
Disponibilidad de nutrientesDisponibilidad de nutrientes
inorgánicos (fuentes de fósforo yinorgánicos (fuentes de fósforo y
nitrógeno).nitrógeno).
pH.pH.
Concentración de metales pesados.Concentración de metales pesados.
Concentración de bacterias.Concentración de bacterias.

12. BIORREMEDIACION
ATENUACION NATURAL IN SITU EX SITU
BIOESTIMULACION BIOAUMENTACION

13. BIORREMEDIACION IN SITUBIORREMEDIACION IN SITU

14. BIOESTIMULACIONBIOESTIMULACION BIOAUMENTACIONBIOAUMENTACION
Se utilizan
microorganismos
endógenos para
degradar
contaminantes
(subsuelo/aguas
subterráneas
contaminadas).
Se estimula la
actividad biológica de
la bacteria por medio
de la inyección de
aire a través de los
pozos. Estos se
instalan en varios
puntos del área
contaminada, y a
través de ellos se
inyectan también
nutrientes.
Se adiciona un
consorcio de
microorganismos
degradadores del
contaminante.
Este consorcio
desarrollado en el
laboratorio es
enriquecido con
nutrientes en una
solución bioactiva, la
cual es
inyectada a una
profundidad
determinada en los
pozos monitoreados.
ALTAMENTE EFECTIVOSALTAMENTE EFECTIVOS

15. BIORREMEDIACION
ATENUACION NATURAL EX SITU IN SITU
LANDFARMING REACTOR EX SITE

16. BIORREMEDIACION EX SITUBIORREMEDIACION EX SITU
LANDFARMINGLANDFARMING

17. REACTOR EX SITEREACTOR EX SITE
Lodos activados.Lodos activados.
Reactores de biomasa fijaReactores de biomasa fija
– Biofiltros de percolaciónBiofiltros de percolación
– Biofiltro de lechoBiofiltro de lecho
inmersoinmerso
– BiodiscosBiodiscos
– Lecho fluidizado.Lecho fluidizado.

18. BIORREACTORBIORREACTOR
BIODISCOSBIODISCOS

19. LODOS ACTIVADOSLODOS ACTIVADOS
VENTAJASVENTAJAS
Alta eficiencia.Alta eficiencia.
Ocupa areas reducidas.Ocupa areas reducidas.
DESVENTAJASDESVENTAJAS
Rígido control operacional.Rígido control operacional.
Baja resistencia a carga de choque.Baja resistencia a carga de choque.
Inestabilidad en la decantabilidad delInestabilidad en la decantabilidad del
lodo.lodo.

20. BIOFILTRO DEBIOFILTRO DE
PERCOLACIONPERCOLACION
REACTOR DE LECHOREACTOR DE LECHO
FLUIDIZADOFLUIDIZADO

21. VENTAJAS DE LA BIOMASA FIJAVENTAJAS DE LA BIOMASA FIJA
Mayor estabilidad del proceso.Mayor estabilidad del proceso.
Reducida atención operacional.Reducida atención operacional.
Bajo consumo de energía.Bajo consumo de energía.
Menor espacio requerido.Menor espacio requerido.
Menor complejidad operacional.Menor complejidad operacional.
Exige menor monitoreo.Exige menor monitoreo.

22. CASOS DE APLICACIONCASOS DE APLICACION
EXITOSOSEXITOSOS

23. BIORREMEDIACION DE METALESBIORREMEDIACION DE METALES
Caso: Refinería de Zn en Budel-Caso: Refinería de Zn en Budel-
Dorplein (Holanda).Dorplein (Holanda).
Planta para remover contaminantes metálicosPlanta para remover contaminantes metálicos
de aguas subterráneas por reducción dede aguas subterráneas por reducción de
sulfatos mediante bacterias (bacterias sulfatosulfatos mediante bacterias (bacterias sulfato
reductoras).reductoras).
Afluente:Afluente: 300 m300 m33
/h con 100 mg/l Zn, 1 mg/l/h con 100 mg/l Zn, 1 mg/l
Cd, y 1000 mg/l sulfato.Cd, y 1000 mg/l sulfato.
Efluente:Efluente: <0.3 mg/l Zn, <0.01 mg/l Cd y <200<0.3 mg/l Zn, <0.01 mg/l Cd y <200
mg/l sulfato.mg/l sulfato.
Procedimiento:Procedimiento: los sulfuros metálicos precipitados por el Hlos sulfuros metálicos precipitados por el H22S, y elS, y el
S elemental producido por la oxidación microbiana del exceso deS elemental producido por la oxidación microbiana del exceso de
HH22S, son transportados a un horno de fundición donde seS, son transportados a un horno de fundición donde se
recuperan los metales y el sulfuro es convertido en ácido sulfúrico.recuperan los metales y el sulfuro es convertido en ácido sulfúrico.
El pH se eleva debido a la producción de bicarbonato comoEl pH se eleva debido a la producción de bicarbonato como
consecuencia de la oxidación de los nutrientes orgánicos.consecuencia de la oxidación de los nutrientes orgánicos.
Un efecto neutralizador del pH es apreciado porque los iones HUn efecto neutralizador del pH es apreciado porque los iones H33OO++
son consumidos por la reducción del sulfato.son consumidos por la reducción del sulfato.

24. BIORREMEDIACION DE SUELOSBIORREMEDIACION DE SUELOS
SATURADOS DE DIESELSATURADOS DE DIESEL
La biorremediación de hidrocarburos en suelos saturadosLa biorremediación de hidrocarburos en suelos saturados
usualmente está limitada por la disponibilidad de oxígeno.usualmente está limitada por la disponibilidad de oxígeno.
Caso: costa de Galicia.Caso: costa de Galicia.
Solución:Solución: uso de otros receptores alternativos de electrones.uso de otros receptores alternativos de electrones.
SISTEMAS ANAEROBIOSSISTEMAS ANAEROBIOS
+ nutrientes+ nutrientes
+Bioaumentación+Bioaumentación
Resultado:Resultado: eliminación de más del 90% de loseliminación de más del 90% de los
contaminantes en las zonas más críticas y una considerablecontaminantes en las zonas más críticas y una considerable
reducción de hidrocarburos en casi todas las áreas del lugar.reducción de hidrocarburos en casi todas las áreas del lugar.

25. BIORREMEDIACION DE SUELOSBIORREMEDIACION DE SUELOS
SATURADOS DE DIESELSATURADOS DE DIESEL
A 4,6 metros de profundidad las concentraciones deA 4,6 metros de profundidad las concentraciones de
HCT se redujeron de 1.000 mg/kg a menos de 100HCT se redujeron de 1.000 mg/kg a menos de 100
mg/kg.mg/kg.
Se completó la remediación aproximadamente deSe completó la remediación aproximadamente de
27.400 m27.400 m33
de suelo y acuífero contaminado conde suelo y acuífero contaminado con
diesel cubriendo un área de aproximadamentediesel cubriendo un área de aproximadamente
12.200 m12.200 m22
a una profundidad de 6 metros.a una profundidad de 6 metros.
Se cumplió con todas las regulaciones y leyesSe cumplió con todas las regulaciones y leyes
ambientales estatales y federales para elambientales estatales y federales para el
desarrollo de este proyecto.desarrollo de este proyecto.

26. BIORREMEDIACION DE SUELOSBIORREMEDIACION DE SUELOS
CONTAMINADOS CON HCCONTAMINADOS CON HC
Caso: Ex-Refinería “18 de Marzo” (México).Caso: Ex-Refinería “18 de Marzo” (México).
Tecnologías propuestas:
•Bioventeo
•Cultivo Sólido (Biopilas)
•Biobarreras Reactivas
•Fitorremediación
La superficie total considerada para remediación
tiene una extensión de 55 hectáreas.

27. BIORREMEDIACION DE SUELOSBIORREMEDIACION DE SUELOS
CONTAMINADOS CON HCCONTAMINADOS CON HC
A partir del 28 de febrero del presente año se contrataron losA partir del 28 de febrero del presente año se contrataron los
servicios de la Universidad Autónoma de Puebla para realizar losservicios de la Universidad Autónoma de Puebla para realizar los
trabajos de remediación. A la fecha se tiene un avance generaltrabajos de remediación. A la fecha se tiene un avance general
del 98%. Se retorna el material tratado al sitio de excavación.del 98%. Se retorna el material tratado al sitio de excavación.

28. BIORREMEDIACION DE SUELOSBIORREMEDIACION DE SUELOS
CONTAMINADOS CON HCCONTAMINADOS CON HC
Asimismo, el 30 de marzo del presente año el InstitutoAsimismo, el 30 de marzo del presente año el Instituto
Tecnológico Agropecuario de Oaxaca inició la remediación deTecnológico Agropecuario de Oaxaca inició la remediación de
44.672 m44.672 m22
(89.325 m(89.325 m33
) aplicando las técnicas antes) aplicando las técnicas antes
mencionadas. Al momento se tiene un avance del 97%. Semencionadas. Al momento se tiene un avance del 97%. Se
retorna el material tratado a la zona de excavación.retorna el material tratado a la zona de excavación.
Sistema de bioventeoSistema de bioventeo

29. PROYECTO DE OPTIMIZACIONPROYECTO DE OPTIMIZACION
DEL PROCESO DEDEL PROCESO DE
BIOTRATAMIENTO DE EFLUENTESBIOTRATAMIENTO DE EFLUENTES
Desarrollo y adaptación de cepasDesarrollo y adaptación de cepas
degradadoras de hidrocarburosdegradadoras de hidrocarburos
Gestión de ProyectosGestión de Proyectos
PETROBRAS ENERGIA S.A.PETROBRAS ENERGIA S.A.
Planta PGSMPlanta PGSM

30. Piletas separadoras
API
Piletas de tratamiento
biológico de efluentes
Land-Farming
Río
Medio
ambiente
Napas

31. 1.1. DDeterminación de la presencia o ausencia de bacteriaseterminación de la presencia o ausencia de bacterias
nativas capaces de degradar los contaminantes.nativas capaces de degradar los contaminantes.
2.2. Aislamiento de cepas degradadoras de HC presentes en elAislamiento de cepas degradadoras de HC presentes en el
afluente y/o barros activados.afluente y/o barros activados.
3.3. Evaluación de su capacidad degradativaEvaluación de su capacidad degradativa in vitroin vitro..
4.4. Caracterización de su capacidad metabólica y propiedadesCaracterización de su capacidad metabólica y propiedades
relacionadas: producción de rhamnolípidos, swarming yrelacionadas: producción de rhamnolípidos, swarming y
formación de biofilms.formación de biofilms.
5.5. Evaluación de la capacidad degradadora de la floraEvaluación de la capacidad degradadora de la flora
autóctona en situaciones semejantes a la real.autóctona en situaciones semejantes a la real.
6.6. Efecto del agregado de un consorcio degradador alEfecto del agregado de un consorcio degradador al
ecosistema nativo sobre el proceso de biodepuración.ecosistema nativo sobre el proceso de biodepuración.
7.7. Monitoreo de las poblaciones bacterianas para determinarMonitoreo de las poblaciones bacterianas para determinar
el grado de toxicidad que presentan diferentesel grado de toxicidad que presentan diferentes
concentraciones de hidrocarburos totales a las mismas.concentraciones de hidrocarburos totales a las mismas.
O b j e t i v o s

32. Caracterización metabólica de la cepa NAFb1
NAFTALENO 2.0% 0.1% 0.5% 1.0% 2.0% 3.0% 4.0%
NAFb 1 - + + + + ++
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 50 100 150 200 250 300
Horas
D.O.
2.00%
1.00%
0.50%
0.10%
3.00%
4.00%
0
50
100
150
200
30 150 300 600 900 1200
Naftaleno total inicial (mg)
Naftalenodegradado
(mg)

33. Variación en la [HCT]
Flora
Autóctona c/
Consorcio
4,2
89,3
75,1
0,0
25,0
50,0
75,0
100,0
125,0
t0
100 mg/L
Flora
Autóctona
mg/L
t20d

34. 5 10 15 20 25 Minutes
6
100
200
300
400
500
600
uVolts
t 0 300 mg/L HCT
t20d Flora Autóctona
c/ Consorcio

35. Variación en la [HCT]
5,2
1802,1
225,7
2104,3
0,0
200,0
400,0
600,0
800,0
1000,0
1200,0
1400,0
1600,0
1800,0
2000,0
2200,0
2400,0
Barros t0 Efluente
t0 300 mg/L
Barros t20
Flora Autóctona
+ Nutrientes
c/ Consorcio
Efluente t20
Flora Autóctona
+ Nutrientes
c/ Consorcio
mg/L

36. QUE HAY DE NUEVO?QUE HAY DE NUEVO?
Ingeniería genética.Ingeniería genética.
ControversiaControversia, ya que la liberación de, ya que la liberación de
organismos genéticamente diseñados alorganismos genéticamente diseñados al
medio ambiente puede alterarlo o dar lugarmedio ambiente puede alterarlo o dar lugar
a organismos modificados que pueden sera organismos modificados que pueden ser
peligrosos; además ciertos microorganismospeligrosos; además ciertos microorganismos
empleados pueden competir con losempleados pueden competir con los
endógenos en el sitio contaminado,endógenos en el sitio contaminado,
pudiendo perderse microorganismos útiles. pudiendo perderse microorganismos útiles.

37. CONCLUSIONESCONCLUSIONES
Se necesita más investigación.Se necesita más investigación.
Muchos factores influencian la eficienciaMuchos factores influencian la eficiencia
de la biorremediación dependiendo delde la biorremediación dependiendo del
sitio de la contaminación (“consorciossitio de la contaminación (“consorcios
hechos a medida”).hechos a medida”).
Hay que desarrollar métodos a granHay que desarrollar métodos a gran
escala para lograr una mayor eficienciaescala para lograr una mayor eficiencia
del proceso de biorremediación de mododel proceso de biorremediación de modo
de solucionar el problema y no alterar elde solucionar el problema y no alterar el
ecosistema.ecosistema.