trabajo de investigación

1. UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO
FACULTAD DE INGENERÍA
ESCUELADE INGENIERÍACIVIL AMBIENTAL
MONOGRAFÍA
BIORREMEDIACIÓN
CURSO : BIOQUÍMICAPARA INGENIEROS CIVILES.
PROFESOR : RONALD A. GUTIERREZMORENO.
GRUPO HORARIO:“C”
GRUPO:8
ALUMNOS :
- ALARCÓN CHONG, ELBARTO BRYAN
- GUEVARA RIMARACHÍN, KEVIN PAÚL
- LLATAS RAFAEL, JOSUÉ PAUL.
- ROMERO CAPUÑAY, ALEJANDRO
- TAPIA MUÑOZ, JEAN CARLOS JULIO

2. INDICE
RESUMEN.....................................................................................................................................4
INTRODUCCION............................................................................................................................ 5
1. FUNDAMENTO TEORICO........................................................................................................6
1.1 DEFINICION:.................................................................................................................. 6
1.2 FUNDAMENTACIÓN BIOQUÍMICA DE LA BIODEGRADACIÓN............................................. 6
1.3 FACTORES QUE CONDICIONAN LA BIORREMEDIACIÓN DE UN SUELO................................ 7
1.4 MICROORGANISMOS EN LA BIORREMEDIACIÓN.............................................................. 7
Bacterias:.............................................................................................................................. 8
Hongos:................................................................................................................................ 8
Microorganismos concretos:..................................................................................................9
2. USO DE LA INGENIERÍA GENÉTICA. ......................................................................................... 9
A) APLICACIONES:............................................................................................................ 11
3. TIPOS DE BIORREMEDIACIÓN:.............................................................................................. 11
3.1 Degradación enzimática:.............................................................................................. 11
3.2 Remediación microbiana:............................................................................................. 12
3.3 Remediación con plantas (Fitorremediación):................................................................ 13
A) Fitodescontaminación y fitoestabilización: .................................................................... 13
B) Tolerancia de las plantas a los contaminantes:............................................................... 13
3.4 Microrremediación:..................................................................................................... 15
4. TÉCNICAS DE BIORREMEDIACION:........................................................................................ 16
4.1 Biorremediación “in situ”............................................................................................. 16
A) Bioaireación:............................................................................................................... 16
B) Atenuación natural:..................................................................................................... 17
C) Bioestimulación:.......................................................................................................... 18
D) Bioaumentación........................................................................................................... 18
4.2 Biorremediación “ex situ”............................................................................................. 19
A) Disposición sobre el suelo:............................................................................................... 19
B) Bioceldas o biopilas:..................................................................................................... 20
5. ETAPAS PARA UNA BIORREMEDIACIÓN EFICAZ...................................................................... 21
5.1 Investigación y caracterización de la contaminacióny del emplazamiento....................... 21
5.2 Análisis yelección de las medidas biocorrectivas. .......................................................... 21
A) Identificar y cuantificar los contaminantes: ................................................................... 21
B) Conocerlos factores que influyen enla transformación biológica de los contaminantes: . 21
C) Designarlasmedidasbiocorrectivas.Enfunciónde losfactoresanteriormenteexpuestos,
se debe elegir el sistema de biotratamiento más adecuado. .................................................. 21

3. 5.3 Diseño yevaluación del sistema.................................................................................... 21
A) Evaluaciónde laviabilidadde latécnica.Se debenestudiarlosparámetrosde evaluación
que definenel sistemaelegido,asícomose debenevaluarlascondicionesde biotratabilidad,
los objetivos de limpieza exigidos y los costes de tratamiento necesarios. .............................. 22
B) Evaluacióndel diseño. Se debenestudiarlosfactoresque afectanlaeficaciade latécnicay
las posibles mejores o acondicionamientos a aplicar. ............................................................ 22
C) Evaluacióndel control yseguimiento. Paraasegurarlacorrecta ejecuciónyunprogreso
adecuadodel tratamientose debe llevaracabo unplan de control y seguimientodel sistema.
Para una correcta optimización se deberán controlar los siguientes puntos:........................... 22
5.4 Análisise interpretación de resultados.......................................................................... 22
6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA BIORREMEDIACIÓN............................................................ 22
A) Ventajas:..................................................................................................................... 22
B) Desventajas:................................................................................................................ 23
7. CONCLUSIONES................................................................................................................... 23
TABLA DE ILUSTRACIONES.
Ilustración 1: Factoresen la biorremediación................................................................................. 7
Ilustración 2: Tamaño de algunos microorganismos........................................................................7
Ilustración 3: Bacterias.................................................................................................................. 8
Ilustración 4: Aparienciasfísicas generales de las bacterias. ............................................................ 8
Ilustración 5: Hongosen la biorremediación................................................................................... 8
Ilustración 6: Aspecto de un moho................................................................................................. 8
Ilustración 7: Organismos transgénicos........................................................................................ 10
Ilustración 8: Proceso de acción de lasenzimas. ........................................................................... 12
Ilustración 9: Fitorremediación actuando..................................................................................... 13
Ilustración 10: Tipos de fitorremediación. .................................................................................... 14
Ilustración 11: Proceso de biorremediación "in situ"..................................................................... 16
Ilustración 12: Costos de tratamientos......................................................................................... 22

4. RESUMEN

5. INTRODUCCION.
Con este proyecto se pretende realizar una revisión bibliográfica de la biorremediación y los
métodos más conocidos de dicha técnica. Se tienen en cuenta los factores que condicionan
la biorremediación, ventajas, desventajas y características de cada uno de sus métodos.
La biorremediación en el transcurso de los años ha surgido por la necesidad de disminuir el
impacto ambiental que esto conlleva, con el fin de detoxificar contaminantes en los
diferentes ambientes (mares, lagos, ríos, estuarios y suelos) usando microorganismos,
plantas o enzimas de estos, de manera estratégica. Gracias a la biotecnología se ha
desarrollado diversas estrategias con el fin de restaurar el suelo y la calidad ambiental, de
acuerdo con las necesidades y dimensiones del problema. (Glazer y Nikaido, 1995).
Su ámbito de aplicabilidad es muy amplio, pudiendo considerarse como objeto cada uno
de los estados de la materia (Atlas y Unterman, 1999):
- Sólido. Con aplicaciones sobre medios contaminados como suelos o sedimentos,
o bien directamente en lodos, residuos, etc.
- Líquido. Aguas superficiales y subterráneas, aguas residuales.
- Gases. Emisiones industriales, así como productos derivados del tratamiento de
aguas o suelos.
También se puede realizar una clasificación en función de los contaminantes con los que
se puede trabajar (Alexander, 1999; Eweis et al., 1999):
- Hidrocarburos de todo tipo (alifáticos, aromáticos, BTEX, PAHs).
- Hidrocarburos clorados (PCBs, TCE, PCE, pesticidas, herbicidas,).
- Compuestos nitroaromáticos (TNT y otros).
- Metales pesados. Estos no se metabolizan por los microorganismos de manera
apreciable, pero pueden ser inmovilizados o precipitados.
Los microorganismos transforman y metabolizan aeróbicamente los hidrocarburos y otros
compuestos orgánicos hasta dióxido de carbono, agua y fuentes de alimento para sustentar
su crecimiento y reproducción, es decir, la biodegradación ocurre naturalmente. Es
conocido que los microorganismos indígenas tienen la capacidad de adaptarse y
eventualmente degradar cualquier compuesto orgánico natural sin asistencia del hombre;
sin embargo, esta adaptación requiere la presencia de condiciones ambientales apropiadas
tales como el pH, temperatura, el aceptor final de electrones (que en procesos aeróbicos
es el oxígeno), concentraciones de contaminante no tóxicas para los microorganismos y
adecuadas condiciones de humedad y conductividad del medio, entre las más importantes.
La ausencia de alguna o varias de las anteriores condiciones puede limitar parcial o
totalmente la actividad biológica y es cuando la mano del hombre juega un papel
fundamental en la optimización del proceso, ya sea mejorando estas condiciones para
aumentar la población de microorganismos (bioaumentación) y/o manipulando
genéticamente los microorganismos para la degradación específica de algunos
compuestos químicos.

6. 1. FUNDAMENTO TEORICO
1.1DEFINICION:
El término biorremediación tiene su origen en el vocablo inglés
“bioremediation”.
Proceso natural que utiliza las habilidades catalíticas de los organismos vivos
para degradar y transformar contaminantes tanto en ecosistemas terrestres
como acuáticos. La biorremediación se ha centrado en la explotación de la
diversidad genética y versatilidad metabólica que caracterizaa las bacterias para
transformar contaminantes en menos tóxicos. Sin embargo, existen casos
aislados de utilización de otros tipos de organismos como, por ejemplo, los
hongos, algas, plantas, nemátodos.
Las bacterias pueden degradar prácticamente cualquier sustancia orgánica. Si
la sustancia se degrada completamente se habla de mineralización; este es el
proceso ideal, pero no siempre ocurre. Algunas sustancias no son degradadas
sino transformadas en otras (biotransformación).La biotransformación puede ser
peligrosa, ya que la nueva sustancia formada puede ser tan nociva o más que la
de partida. Finalmente hay sustancias que no son degradadas y se las denomina
recalcitrantes. Éstas se acumulan durante mucho en el medio ambiente,
especialmente si además son resistentes a procesos físico/químicos como la
radiación ultravioleta o la oxidación.
Las bacterias además pueden eliminar los contaminantes en ambientes donde
hay oxígeno (llamados aeróbicos), pero también en ambientes sin oxígeno
(llamados anaeróbicos), ya que pueden respirar otras sustancias diferentes al
oxígeno (aceptores de electrones), como por ejemplo el nitrato, el sulfato, el
hierro (III), el manganeso, el selenio y un largo etcétera.
1.2FUNDAMENTACIÓN BIOQUÍMICA DE LA BIODEGRADACIÓN.
El fundamento bioquímico de la biorremediación se basa, esencialmente, en las
reacciones de óxido-reducción (cuyo fin es la obtención de energía) que se
producen en la cadena respiratoria, o transportadora de electrones.
Los aceptores más comúnmente utilizados por los microorganismos son el
oxígeno, los nitratos, el hierro (III), los sulfatos y el dióxido de carbono. Cuando
el oxígeno es utilizado como aceptor de electrones la respiración microbiana se
produce en condiciones aerobias, y los procesos de biodegradación serán de
tipo aerobio; sin embargo, si utiliza los sulfatos o el dióxido de carbono se
produce en condiciones reductoras o anaerobias, y los procesos de
biodegradación serán de tipo anaerobio.

7. 1.3FACTORES QUE CONDICIONAN LA BIORREMEDIACIÓN DE UN
SUELO.
La biodegrabilidad de una mezcla de hidrocarburos presente en un suelo
contaminado depende de diversos factores, los cuales se clasifican en cuatro
grupos.
- MedioAmbientales: Son los necesarios para poder asegurar condiciones
óptimas para el crecimiento de microorganismos que lleven a cabo la
recuperación. Ya que los microorganismos son muy sensibles a los
cambios de temperatura, PH, disponibilidad de nutrientes, oxígeno y
humedad.
- Físicos: Dentro de ellos destacan la biodisponibilidad, la presencia de
agua y la provisión de un aceptor de electrones adecuado, por ejemplo, el
oxígeno.
- Factores químicos: El más importante en la biorremediación es la
estructura molecular del contaminante, cómo ésta afecta a sus
propiedades químicas y físicas y su capacidad para ser biodegradado.
Dicha capacidad está relacionada con factores como la solubilidad, el
grado de ramificación y el grado de saturación.
- Factores microbiológicos: El más importante es la transformación de
compuestos orgánicos, catalizada por acción de las enzimas. Ya que en
dicho proceso se involucran muchas enzimas y muchos microorganismos.
Ilustración 1: Factores en la biorremediación.
1.4MICROORGANISMOS EN LA BIORREMEDIACIÓN.
Entre las clases de microorganismos tenemos: mohos, levaduras, bacterias,
actinomicetos, protozoos, algas, virus.
Ilustración 2: Tamaño de algunos microorganismos.

8. Bacterias:
Las bacterias son el grupo de organismos más
abundante en los suelos y la cantidad de especies
presentes en el mismo parece relativamente
constante alrededor del mundo.Son lo sprincipales
degradadores de compuestos orgánicos naturales y
xenobióticos encontrados en el suelo. Las más
comúnes son:Pseudomonas, Arthrobacter,
Archromobacter, Micrococcus, etc.
Algunas bacterias son capaces de formar esporas
cuando las condiciones de crecimiento son muy
adversas, por ejemplo, cuando el suelo está seco o cuando los nutrientes están
limitados. Las esporas son muy resistentes al calor y no son fáciles de destruir
por radiación u otros factores químicos tales como ácidos y desinfectantes.
Ilustración 4: Apariencias físicas generales de las bacterias.
Hongos:
Los hongos son altamente protistas, no tienen
movimiento y emplean materia orgánica como
fuente de carbono y energía. Algunos de los hongos
mejor conocidos son: mohos, levaduras y setas.
En comparación con las bacterias, los hongos son
menos numerosos y crecen a velocidades
considerablemente bajas; además, los procesos
metabólicos de estos sones menos diversos. Como
grupo, los hongos tienden a ser más tolerantes a los
ácidos que las bacterias (muchas especies crecen
a un pH óptimo de 5 o menos) y son más sensibles
a la variación en la humedad.
Ilustración 6: Aspecto de un moho.
Ilustración 3: Bacterias.
Ilustración 5: Hongos en la
biorremediación.

9. Microorganismos concretos:
Los microorganismos aislados en suelos poseen actividades de peroxidasas
y oxigenasas, que permiten la oxidación de algunas fracciones del petróleo.
Esta oxidación cambia las propiedades de los compuestos haciéndolos
susceptibles a ataques secundarios y facilitando su conversión a bióxido de
carbono y agua.
2. USO DE LA INGENIERÍA GENÉTICA.
En los últimos años, los avances en ingeniería genética han permitido el desarrollo
de organismos transgénicos. Y la biorremediación hace uso de esta nueva
tecnología para resolver varios problemas de contaminación. El futuro promete aún
más.
Muchos grupos de investigación están desarrollando en el laboratorio, plantas y
microorganismos genéticamente modificados para ser mejores agentes de
biorremediación, es decir que degraden mejor o más eficientemente a los agentes
contaminantes.
Por ejemplo, se puede utilizar material genético de bacterias resistentes a metales
para insertarlo en el genoma de una planta que, entonces, adquiriría esta nueva
característica. Un grupo de investigación utilizó un gen llamado merA, que codifica
para la enzima reductasa del ion mercúrico, altamente tóxico, que cataliza su
reducción hasta la forma volátil y poco tóxica de mercurio elemental, gaseoso en
condiciones de temperatura no muy elevadas. Estos investigadores, consiguieron la
transferencia del gen bacteriano merA a cultivos de Liriodendro tulipifera (álamo
amarillo). El gen se expresó adecuadamente en ese material vegetal, de modo que
las plántulas regeneradas germinaron y crecieron vigorosamente en los medios de
cultivo, que contenían niveles de iones mercurio que son normalmente tóxicos,
siendo capaces de captarlo en su forma iónica y de reducirlo en el interior de la
planta, tras lo cual era liberado en la forma gaseosa no tóxica.
Esta investigación ha abierto el camino para que en el futuro sea posible realizar
plantaciones arbóreas transgénicas que, mediante este proceso de fitovolatilización
u otros parecidos, sean capaces de descontaminar terrenos con altos niveles de
contaminantes.
Se están perfeccionando nuevos métodos de biotecnología para el tratamiento del
agua, que eliminarán los compuestos que contengan fósforo, nitrógeno y azufre.
Este bioprocesamiento se está extendiendo a varios procesos industriales, entre
ellos los de las industrias petroquímicas, químicas y mineras,con el uso de bacterias
oxidantes.
La biorremediación mediante bacterias ofrece grandes posibilidades de limpiar y
descontaminar sistemas complejos y gracias a sus ventajas económicas y
ambientales será una de las tecnologías más desarrolladas durante este siglo. Se
están utilizando cepas especializadas de microorganismos de alta actividad para
tratar agentes contaminantes en diferentes sectores,comolas industrias que utilizan
catalizadores, las textiles, las curtiembres, el procesamiento de celulosa y almidón,
la galvanoplastia, la minería, el desengrasado y recubrimiento de superficies y la
impresión.

10. Ilustración 7: Organismos transgénicos.
La ingeniería genética es el conjunto de técnicas utilizadas en la
manipulación del ADN. De esta forma podemos:
- Quitar uno o más genes.
- Añadir uno o más genes.
- Aumentar el número de moléculas de ADN.
- Clonar células.
- Clonar individuos.
- Crear organismos genéticamente modificados (OGM).
La técnica para obtener una proteína por ingeniería genética se realiza en varios
pasos:
- Selección y obtención del gen.
- Selección de un vector.
- Formación de un ADN recombinante.
- Selección de una célula anfitriona.
- Síntesis y obtención de proteínas correspondientes al gen manipulado.
2.1ORGANISMO GENETICAMENTE MODIFICADOS
Los organismos genéticamente modificados (OGM) son aquellos a los que,
mediante técnicas de ingeniería genética, se les han alterado su ADN. Los
individuos TRANSGÉNICOS son un tipo de organismos genéticamente
modificados. Se crean introduciendo un gen de un ser vivo en el ADN de otro
individuo de una especie totalmente distinta, por ejemplo, se puede introducir en
el ADN de una planta, un gen de una bacteria que contenga capacidad para
destruir insectos. De esta forma se consiguen individuos con características
diferentes a los individuos naturales.
Podemos obtener:
- Plantas resistentes a sustancias tóxicas, heladas o suelos salinos.
- Frutos con maduración retardada.
- Animales con mayor producción de carne, leche u otros productos
interesantes
- Animales de crecimiento rápido.
- Animales que soporten bajas temperaturas.

11. A) APLICACIONES:
Con la ingeniería genética podemos crear ADN recombinante (ADNr) que puede
ser introducido en una célula. Al expresarse este ADNr dará lugar a sustancias
de interés médico, social o industrial.
- Aplicaciones en la agricultura, la ganadería y la industria.
 Mejora de la ganadería. Consiste en la creación de individuos con genes
que mejoren el crecimiento, la resistencia a bajas temperaturas o la
producción de sustancias como la leche. ○ Mejora del a agricultura. Se
crean individuos con genes que retarden la maduración, que sean
resistentes a plagas, a las bajas temperaturas o a herbicidas.
 Mejora en la industria. Se crean OGM para obtener antibióticos, vacunas,
hormonas o proteínas. Las hormonas y proteínas creadas de este modo
no producen rechazo en el paciente.
- Aplicaciones sociales. Los Organismos Genéticamente Modificados pueden
utilizarse para mejorar la nutrición y la salud la población. Se ha logrado crear
OGM de plantas como la patata o el arroz. En ellos se han introducido genes
de moléculas que no contienen de forma natural como vitaminas o proteínas.
Estas plantas se cultivan en zonas deprimidas donde es difícil el cultivo de
otros vegetales o por razones económicas la población no puede adquirir
otros alimentos.
- Aplicaciones para la conservación del Medio Ambiente: Mediante la
modificación del genoma de microorganismos (OGM) se crean bacterias
capaces de recuperar el Medio Ambiente contaminado o producir sustancias
poco contaminantes. Es el caso de las bacterias degradadoras de petróleo o
de las que recuperan suelos con altos contenidos en metales pesados.
También, se incluyen las bacterias productoras de plásticos biodegradables.
3. TIPOS DE BIORREMEDIACIÓN:
En los procesos de biorremediación generalmente se emplean mezclas de ciertos
microorganismos o plantas capaces de degradar o acumular sustancias
contaminantes tales como metales pesados y compuestos orgánicos derivados de
petróleo o sintéticos.
Básicamente, los procesos de biorremediación pueden ser de cuatro tipos:
3.1Degradación enzimática:
Este tipo de degradación consiste en el empleo de enzimas en el sitio
contaminado con el fin de degradar las sustancias nocivas. Estas enzimas
obtienen en cantidades industriales por bacterias que las producen
naturalmente, o por bacterias modificadas genéticamente que son
comercializados por las empresas biotecnológicas.

12. Por ejemplo, existe un amplio número de industrias de procesamiento de
alimentos que producen residuos que necesariamente deben ser posteriormente
tratados. En estos casos, se aplican grupos de enzimas que hidrolizar (rompen)
polímeros complejos para luego terminar de degradarlos con el uso de
microorganismos. Un ejemplo lo constituyen las enzimas lipasas (que degradan
lípidos) que se usan junto a cultivos bacterianos para eliminar los depósitos de
grasa procedentes de las paredes de las tuberías que transportan los efluentes.
3.2Remediación microbiana:
Se refiere al uso de microorganismos directamente en el foco de contaminación.
Estos microorganismos pueden ya existir en ese sitio o pueden provenir de otros
ecosistemas, en cuyo caso deben ser inoculados en el sitio contaminado
(proceso de inoculación). Cuando no es necesaria la inoculación de
microorganismos, suelen administrarse más nutrientes con el fin de acelerar el
proceso.
Hay bacterias y hongos que pueden degradar con relativa facilidad petróleo y
sus derivados, benceno, tolueno, acetona, pesticidas, herbicidas, éteres,
alcoholes simples,entre otros. También pueden degradar, aunque parcialmente,
otros compuestos químicos como el PCB, arsénico, selenio, cromo. Los metales
pesados como uranio, cadmio y mercurio no son biodegradables, pero las
bacterias pueden concentrarlos de tal manera de aislarlos para que sean
eliminados más fácilmente. Estas características también pueden lograrse por
ingeniería genética.
Ilustración 8: Proceso de acción de las enzimas.

13. 3.3Remediación con plantas (Fitorremediación):
La fitorremediación es el uso de
plantas verdes y los microorganismos
asociados a ellas para limpiar
ambientes contaminados. Aunque se
encuentra en desarrollo, constituye
una estrategia muy interesante,
debido a la capacidad que tienen
algunas especies vegetales de
absorber, acumular y/o tolerar altas
concentraciones de contaminantes
como metales pesados, compuestos
orgánicos y radioactivos.
Inicialmente, el término de
fitorremediación se asoció al uso de
plantas capaces de bioconcentrar
niveles inusuales de metales en sus
tejidos. La mayor parte de ellas están constituidas por pequeñas plantas
herbáceas que se desarrollan en zonas metalúrgicas naturales o en depósitos.
La fitorremediación comprende tanto los procesos dirigidos a liberar el
contaminante de la matriz del suelo (descontaminado), como los encargados de
secuestrarlos en dicha matriz (estabilización).
A) Fitodescontaminación y fitoestabilización:
La fitodescontaminación es el proceso por el cual la concentración de
contaminantes del suelo se reduce a niveles tolerables a través de la acción
de las plantas, su microflora asociada y de las técnicas agronómicas
apropiadas.
La fitoestabilización es el proceso que está encaminado al secuestro y
estabilización de los contaminantes en los suelos. Se utilizan plantas
tolerantes al contaminante, capaces de estabilizarlo mecánicamente, y por
tanto impiden su transporte a otros medios, incluyendo el agua subterránea.
B) Tolerancia de las plantas a los contaminantes:
Una característica esencial en cualquier tecnología de fitorremediación es la
tolerancia de las plantas a los contaminantes, que se define como la
capacidad para resistir la acumulación en sus tejidos de elevados niveles de
compuestos tóxicos. Para comprender el desarrollo de las plantas
hipertolerantes es necesario conocer las estrategias moleculares que
adoptan para resistir los efectos tóxicos de los contaminantes inorgánicos y
orgánicos.
Ilustración 9: Fitorremediación actuando.

14. Ilustración 10: Tipos de fitorremediación.
La fitorremediación ofrece algunas ventajas frente a los otros tipos de
biorremediación:
Ventajas:
 Las plantas pueden ser utilizadas comobombas extractoras de bajo costo
para depurar suelos y aguas contaminadas.
 Algunos procesos degradativos ocurren en forma más rápida con plantas
que con microorganismos.
 Es un método apropiado para descontaminar superficies grandes o para
finalizar la descontaminación de áreas restringidas en plazos largos.

15. TIPOS PROCESO INVOLUCRADO CONTAMINACIÓN TRATADA
Fitoextracción Las plantas se usan para
concentrar metales en las partes
cosechables (hojas y raíces)
Cadmio, cobalto, cromo,
níquel, mercurio, plomo, plomo
selenio, zinc.
Rizofiltración Las raíces de las plantas se usan
para absorber, precipitar y
concentrar metales pesados a
partir de efluentes líquido-
contaminados y degradar
compuestos orgánicos.
Cadmio, cobalto, cromo,
níquel,
mercurio, plomo, plomo
selenio, zinc isótopos
radioactivos.
Fitoestabilización Las plantas tolerantes a metales
se usan para reducir la movilidad
de los mismos y evitar el pasaje
a napas subterráneas o al aire.
Lagunas de deshecho de
yacimientos mineros.
Propuesto para fenólicos y
compuestos clorados.
Fitoestimulación Se usan los exudados
radiculares para promover el
desarrollo de microorganismos
Degradativos (bacterias y
hongos)
Hidrocarburos derivados del
petróleo y poliaromáticos,
benceno, tolueno,
atrazina, etc
Fitovolatización Las plantas captan y modifican
metales pesados o compuestos
orgánicos y los liberan a la
atmósfera con la transpiración.
Mercurio, selenio y solventes
clorados (tetraclorometano y
triclorometano)
Fitodegradación Las plantas acuáticas y
terrestres captan,
almacenan y degradan
compuestos orgánicos
para dar subproductos menos
tóxicos o no
tóxicos.
Municiones (TNT, DNT, RDX,
nitrobenceno, nitrotolueno),
atrazina,
solventes clorados, DDT,
pesticidas
fosfatados, fenoles y nitrilos,
etc.
3.4Microrremediación:
Se llama Mico remediación a una forma de remediación en que se usan hongos
para descontaminar suelos. Este término fue usado por primera vez por Paul
Stamets y se refiere al uso de micelios fungales para la biorremediación.
Uno de los principales papeles de los hongos en los ecosistemas es el de
descomposición, que es efectuado por los micelios
Existe la posibilidad del uso de bacterias con la propiedad de acumular o metabolizar
metales pesados. La utilización de microorganismos que transforman diferentes
compuestos nocivos en otros de menor impacto ambiental ha experimentado un
gran desarrollo reciente. Aunque las bacterias son las más empleadas en el proceso
de biorremediación, también se han empleado otros microorganismos comohongos,
algas, cianobacterias y actinomicetes para la degradación de compuestos tóxicos
en el suelo.

16. 4. TÉCNICAS DE BIORREMEDIACION:
4.1Biorremediación “in situ”.
Este tipo de tratamiento normalmente es la opción más adecuada para la
recuperación de suelos, ya que no es necesaria la preparación y excavación del
material contaminado. No obstante, antes de decidir el tipo de tratamiento deben
valorarse numerosos factores entre los que se destacan:
- Impacto ambiental en la zona.
- Actividades industriales que pueden verse afectadas
- La dificultad de acceso a la zona contaminada para proveer de oxígeno y
nutrientes.
El método de la biorremediación “In Situ” de suelos se puede dividir en dos
tipos: tratamiento de compuestos volátiles y tratamiento de compuestos
semivolátiles y no volátiles. Las técnicas más utilizadas se ven con detalle a
continuación:
A) Bioaireación:
Es una variante de la técnica de extracción de gas con vapor, que
consiste en suministrar aire al terreno contaminado para promover la
actividad de los microorganismos presentes en el subsuelo y biodegradar
los hidrocarburos. El aire se suministra mediante un sistema de
extracción e inyección.
Para diseñar estos sistemas es necesario conocer la permeabilidad del
suelo a los gases, con el fin de determinar el radio de influencia de los
pozos de venteo, la distancia entre pozos y las dimensiones de los
Ilustración 11: Proceso de biorremediación "in situ"

17. equipos de inyección. La bioaireación generalmente se lleva a cabo en
áreas poco profundas y pequeñas; a menudo es factible la instalación de
barreras para guiar el flujo, el uso de cubiertas, un control intensivo, un
plan de muestreo y un sistema de ventilación.
La caracterísitica determinante en la selección de esta técnica es el tipo
de contaminante, puesto que es de mayor efectividad donde los
contaminantes tienen baja volatilidad. Además, se deben tener en cuenta
las características físicas del suelo, la profundidad de la zona
contaminada y el potencial para transformar contaminantes fuera de la
zona.
VENTAJAS DEVENTAJAS
- Altamente efectiva
para tratar
contaminaciones con
compuestos con baja
presión de vapor.
- Es económico y no
requiere área adicional
para llevar a cabo un
tratamiento, ni el uso
de maquinaria pesada.
- Tipo y concentración
del contaminante.
- Pérdida de nutrientes
en el subsuelo.
- Requiere
características
especiales del suelo
en cuanto a
humedad, porosidad,
conductividad
hidráulica.
- Los tiempos de
limpieza pueden
durar de meses a
años.
B) Atenuación natural:
La atenuación natural, aunque no está considerada como una técnica de
descontaminación propiamente dicha, está englobada dentro de las
técnicas de remediación “In Situ”. Su característica principal es la
utilización de los procesos fisicoquímicos de interacción contaminante-
suelo y los procesos de biodegradación que tienen lugar de forma natural
en el medio. Estos procesos se conocen como procesos de
biotransformación natural. Esta técnica se aplica en aquellos casos que
existe contaminación producida por hidrocarburos de tipo halogenado o
no halogenado.
La atenuación natural puede darse tanto en condiciones aeróbicas como
en anaeróbicas.
VENTAJAS DEVENTAJAS
- Es una técnica de
biorremediación “in
situ” de muy bajo
costo.
- Por sus propiedades
de adaptación de
condiciones aeróbicas
o anaeróbicas no es
necesario adicionar
- La exigencia de
protección y el riesgo
de los potenciales
receptores durante el
tiempo que dura la
atenuación.
- Producción y
conservación en el
medio de
subproductos de

18. oxígeno al medio
contaminado.
carácter persistente o
más tóxico que los
iniciales, durante y
después de la
atenuación natural.
C) Bioestimulación:
En este sistema, el agua subterránea es conducida a la superficie por
medio de un sistema de pozos de extracción, se acondiciona en un
redactor para volverla a inyectar y estimular la degradación bacteriana de
los contaminantes del subsuelo y del acuífero. En el reactor en superficie
se agregan al agua: nutrientes, oxígeno, microorganismos previamente
seleccionados y adaptados, y el efluente seretorna al subsuelo por medio
de pozos de inyección, aspersores superficiales o galerías de infiltración
distribuidas a lo largo y ancho del sitio que se requiere remediar.
Las características necesarias para la utilización de esta técnica deben
ser las siguientes.
Tipo de suelo Lo más homogéneos posible.
Porosidad y permeabilidad al aire >10−10 𝑐𝑚3
pH Entre 6 y 8
Humedad 12-30% en peso
Temperatura Entre 0 y 40ºC
VENTAJAS
- Esta técnica es muy útil en el tratamiento de extensas zonas
contaminadas de centros industriales donde no es posible o
conveniente parar el proceso operativo para realizar el
tratamiento requerido.
D) Bioaumentación.
Otras líneasde investigaciónhanllevadoala introducciónde microorganismos
aclimatadosoinclusomodificadosgenéticamenteenel medio,conel finde
mejorarla biodegradación.Suimplantaciónenambientesexternosrequiereuna
serie de factores.
- Presenciade toxinas,nutrientesycondicionesambientales,movilidady/o
distribuciónde losmicroorganismosylapresenciade abundante materia
orgánica.
- Los microorganismosañadidosdebensobreviviralosdepredadoresycompetir
con éxitoconla poblaciónautóctonaantesde ocuparlosnichospotenciales.
- En general,losambientesmásselectivosylautilizaciónde consorcios
microbianosfavorecenlabioaumentación.

19. VENTAJAS DEVENTAJAS
- No requiere área
adicional para llevar
acabo el tratamiento, ni
el uso de maquinaria
pesada.
- El tamaño de la
población de
microorganismos
degradadores crece
rápidamente como
respuesta a la
contaminación del
medio y es muy difícil,
si no imposible,
incrementar la
población microbiana
más allá de esos
valores.
4.2Biorremediación “ex situ”
Dos son los tratamientos que se distinguen cuando el procedimiento se realiza
fuera del lugar donde está la contaminación: tratamiento por vía sólida y
tratamiento por vía suspensión. La biorrecuperación vía sólida se puede realizar
por dos métodos: tratamiento en lechos y tratamiento por compostaje. La
diferencia fundamental entre ambos es el sistema de aireación, mientras que en
el primero sólo se pueden tratar las capas de suelo menos profundas, en el
compostaje se requiere la formación de grandes apilamientos de material
degradable. En el tratamiento vía suspensiónse excava el material contaminado
y se traslada a un reactor. La característica de este método es la suspensión en
un medio acuoso del suelo contaminado, es decir, el tratamiento se lleva a cabo
bajo condiciones de saturación de agua. La ventaja de estos procedimientos
frente a los primeros radica en la posibilidad de optimizar mejor los parámetros
microbiológicos, así como el control del proceso; a cambio, lógicamente, de un
mayor costo.
A) Disposición sobre el suelo:
También conocido como “Landfarming”, tratamiento en lechos o tratamiento vía
sólida. Esta es la técnica más usada para la biorremediación de los lodos
contaminados con hidrocarburos y de otros desechos de la industria petrolera.
Esta técnica consiste en excavar los suelos contaminados, , extenderlos sobre
un área suficientemente amplia y estimular las variables de incidencia en el
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.
Una vez extendido el suelo contaminado se irriga con las soluciones de
nutrientes, los microorganismos y los aditivos químicos en el caso que sean

20. necesarios para la biodegradación. Periódicamente se debe airear el suelo para
suministrarle oxígeno, con la ayuda de tractores y retroexcavadoras (aireación
mecánica) o sistemas de inyección de aire comprimido.
VENTAJAS DEVENTAJAS
- Es económico con
respecto a otras técnicas
de biorremediación.
- Proceso de bajo nivel
tecnológico, que permite
una fácil manipulación y
control de las variables de
diseño y operación.
- Requiere grandes
extensiones de terreno
para ser viable.
- Cuando la
contaminación es
profunda, los costos de
excavación y
movimiento de tierras
pueden ser altos.
B) Bioceldas o biopilas:
La técnica conocida como bioceldas o biopilas es un tratamiento de
biorrecuperación en condiciones no saturadas, que consiste en la reducción
de la concentración de contaminantes derivados del petróleo en suelos
excavados mediante el uso de la biodegradación a partir de la construcción
de un sistema cerrado que permita controlar lixiviados, hidrocarburos volátiles
y algunas variables de diseño mediante el suministro de nutrientes y oxígeno
a través de la pila del suelo.
Consiste en la formación de pilas de material biodegradable de dimensiones
variables, formadas por suelo contaminado y materia orgánica (compost) en
condiciones favorables para el desarrollo de los procesos de biodegradación
de los contaminantes. En el fondo de la pila el sistema cuenta con un aislante
que generalmente son geomembranas o canales plásticos para el control de
lixiviados. Estas pilas de compost pueden ser aireadas de forma activa,
volteando la pila, o bien de forma pasiva, mediante tubos perforados de
aireación, con distribución permanente de nutrientes, microorganismos y aire.
VENTAJAS DEVENTAJAS
- Eficiente en el tratamiento
de residuos con bajas
concentraciones de
hidrocarburos.
- Por ser un sistema
cerrado permite un mayor
control de variables del
proceso (climatológicas)
- Cuando la
contaminación es muy
profunda el movimiento
de tierra puede requerir
costos más altos.

21. 5. ETAPAS PARA UNA BIORREMEDIACIÓN EFICAZ.
5.1Investigación y caracterización de la contaminación y del
emplazamiento.
- En la caracterizacióndel contaminante se analizalaconcentracióndel mismo,así
como posiblescompuestosenel suelo:metalespesados,nutrientes,etc.
- En la caracterizacióndel emplazamientose analizalascaracterísticasdel sueloy
sus propiedades:Ph,granulometría,humedad,porosidad,etc.
5.2Análisis y elección de las medidas biocorrectivas.
A) Identificar y cuantificar los contaminantes:
Se define suspropiedadesfísicoquímicomásimportantes.
- Identificaciónyclasificaciónde compuestos.
- Concentraciónensuelosyaguassubterráneas.
- Caracterización de lapresiónde vapor,constante de Henry,densidadygrado
de solubilidad.
B) Conocer los factores que influyen en la transformación biológica de los
contaminantes:
- Factoresambientalestalescomohumedad,oxígenodisuelto,temperatura,
pH, disponibilidadde nutrientes.
- Factoresmicrobiológicostalescomopresenciade microorganismosy
aclimataciónde laspoblacionesmicrobianas.
C) Designar las medidas biocorrectivas. En función de los factores
anteriormente expuestos, se debe elegir el sistema de biotratamiento
más adecuado.
5.3Diseño y evaluación del sistema.
Para el diseñode unsistemade biorrecuperaciónesnecesarioestablecerunasetapas
de trabajo,en lascualesse determinanyevalúanlosparámetrosfundamentales
necesariosparasu eficacia.
Las etapasque seguirenel diseñode unsistemade biotratamientoson:

22. A) Evaluación de la viabilidad de la técnica. Se deben estudiar los
parámetros de evaluación que definen el sistemaelegido, así comose deben
evaluar las condiciones de biotratabilidad, los objetivos de limpieza exigidos
y los costes de tratamiento necesarios.
B) Evaluación del diseño. Se deben estudiar los factores que afectan la
eficacia de la técnica y las posibles mejores o acondicionamientos a aplicar.
C) Evaluación del control y seguimiento. Para asegurar la correcta
ejecución y un progreso adecuado del tratamiento se debe llevar a cabo un
plan de control y seguimiento del sistema. Para una correcta optimización se
deberán controlar los siguientes puntos:
- Control de las condicionesde degradacióny biodegradación.Se deberegistrar
la variaciónde concentraciónde TPH,BTEX, CO2 desprendidoyOxígeno
disuelto,variaciónde nutrientes(N,P,etc).
- Control de losparámetrosque afectandirectamente enel funcionamientodel
sistema.
5.4Análisis e interpretación de resultados
En estaúltimaetapase debenanalizarlosresultadosobtenidos,haciendounbalance
de losobjetivosalcanzadosylosmarcadosinicialmente.Eneste punto,si fuese
necesario,se debenproponeryestudiaraquellasmejorasomodificacionesnecesarias
para la optimizacióndel sistema.
6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA BIORREMEDIACIÓN.
A) Ventajas:
- Mientras que los tratamientos físicos y buena parte de los químicos están
basados en transferir la contaminación entre medios gaseoso, líquido y
sólido, en la biorremediación se transfiere poca contaminación de un medio
a otro. Es una tecnología poco invasiva y generalmente no requiere
componentes estructurales o mecánicos que signifiquen una amenaza para
el medio.
- Comparativamente, es económicaviable y al tratarse de un procesonatural,
suele tener aceptación por parte de la opinión pública. Ejemplo:
Ilustración 12: Costos de tratamientos.

23. B) Desventajas:
La biodegradación incompleta puede generar intermediarios metabólicos
inaceptables, conun poder contaminante similaro incluso superior al producto
de partida y algunos compuestos contaminantes son tan resistentes que
pueden incluso inhibir a biorremediación.
Es difícil predecir el tiempo de requerido para un proceso adecuado y el
seguimiento y control de la velocidad y/o extensión del proceso es
dispendioso.
7. CONCLUSIONES
- La biorremediación como una tecnología, tiene un gran potencial en la
recuperación de sitios contaminados por hidrocarburos de petróleo, y
generalmente es más barata que otras alternativas de restauración.
- La contaminación de los suelos por la presencia de agentes tóxicos como
hidrocarburos, plaguicidas y otras sustancias constituye un problema ambiental
de primer orden. El panorama actual no es tan desalentador ya que se cuenta
con novedosas técnicas para la recuperación de suelos degradados por
contaminación química. El uso de los microorganismos constituye una estrategia
potencialmente viable. Hasta hace algunos años las investigaciones se habían
limitado a la identificación de aquellos microorganismos capaces de aislar
compuestos tóxicos. Hoy día las investigaciones están dirigidas a incrementar la
tasa de degradación de compuestos tóxicos, mejoramiento genético de
microorganismos para que se adapten a ambientes extremos y desarrollo de
diferentes técnicas biocorrectivas alternativas para la recuperación de suelos
degradados.
- Tanto los tratamientos ex situ como in-situ son una buena alternativa para
conseguir degradar el contaminante, siendo los tratamientos ex situ los que
mejores resultados presentan, ya que las variables pueden ser mejor
controladas, es un tratamiento costoso a causa del transporte del terreno
contaminado a la zona de tratamiento. El tratamiento in situ es el más
recomendado para suelos permeables cuando la contaminación afecta los
horizontes superficiales.
- En cualquier tratamiento de biorremediación la velocidad de descomposiciónpor
los organismos va a depender de su concentración, de determinadas
características del suelo (disponibilidades de oxígeno y de nutrientes, pH,
humedad y temperatura) y de la estabilidad del contaminante. Para definir el
tratamiento más apropiado es necesario un estudio previo de las características
edáficas del suelo y el nivel de contaminación que presenta, con el fin recuperar
sus características biológicas y morfológicas