Este es el trabajo colaborativo de electiva de Biotecnología

1. Electiva Biotecnología
TRABAJOCOLABORATIVO
Presentadopor:
Paula Belalcázar Benavides
Marisol Ortega Bolañoz
Presentadoa: JhonFredy Betancur.
UNIVERSIDADDEMANIZALES
FACULTADDECIENCIASCONTABLES, ECONÓMICASYADMINISTRATIVAS
MAESTRIAENDESARROLLOSOSTENIBLEYMEDIOAMBIENTE
MANIZALES, COLOMBIA
2018

2. INTRODUCCIÓN
En las sociedades contemporáneas donde el consumismo es una tendencia de
comportamiento humano predominante, la emisión de residuos se ha convertido
en una problemática social que ha requerido un avance importante en la
tecnificación sobre el tratamiento de las basuras y desechos. Según Bauman
(2011) las economías basadas en el consumo operan en una lógica en el que
“…el sine-qua-non de superviviencia, es el desecho cada vez más rápido de los
bienes adquiridos” es decir “…una economía cuya columna vertebral es el
botadero de basura ”. Algunos datos indican que cada persona en el mundo emite
más de 500 kilogramos de basura en un año, aunque en algunos países del primer
mundo la cifra supera los 760 kilogramos.
El manejo inadecuado de los residuos sólidos en Colombia genera contaminación
del suelo, el agua y el aire además es importante mencionar que para su
confinamiento se necesita de grandes espacios convirtiéndose en muchos casos
en un problema social, ambientales y de salud pública, que se acentúa con el
pasar el tiempo debido al aumento de la población y a los patrones de producción
y el alto consumo.

3. OBJETIVOGENERAL
Construir y socializar una propuesta de solución para mitigar la problemática
ambiental en los rellenos sanitarios, basada en la aplicación de la biotecnología
ambiental como alternativa de solución Ambiental.
OBJETIVOSESPECÍFICOS
 Identificar alternativas de solución en los rellenos sanitarios que permita
darle un mejor manejo a los residuos plásticos.
 Reconocer el uso de sistemas integrados y humedales para el manejo
adecuado de la carga contaminante por lixiviados.

4. PROBLEMÁTICAAMBIENTALENLOSRELLENOSSANITARIOS.
El Gobierno Nacional en cabeza del DNP está trabajando en la formulación del
Plan Nacional de Residuos Sólidos a 20 años, que permitiría guiar la política en
materia de manejo de residuos. "Se trata de reducir la cantidad de residuos que
van a los rellenos sanitarios y aumentar el reciclaje y la valorización de los mismos
para alcanzar la tasa de aprovechamiento del 20% de los residuos fijada por el
Plan de Desarrollo para los próximos cuatro años"1
, poniendo en marcha acciones
orientadas a fortalecer las alianzas para el desarrollo de esquemas inclusivos de
reciclaje e impulsar el uso de la biotecnología ambiental para el tratamiento de
diferentes residuos en los rellenos sanitarios entre los cuales se pueden destacar
el aprovechamiento energético, compostaje, tratamiento mecánico biológico, entre
otros.
En el presente trabajo se analizarán alternativas de solución en los rellenos
sanitarios que permita darle un mejor manejo a los residuos plásticos y a la carga
contaminante generada por los lixiviados.
Figura 1. Problemática ambiental enlos rellenos sanitarios, asociada alos
residuos plásticos y ala carga contaminante por los lixiviados.
1
Rellenos sanitarios de 321 municipios colapsarán en cinco años, advierte el DNP –
2016.https://www.dnp.gov.co/Paginas/Rellenos-sanitarios-de-321-municipios-
colapsar%C3%A1n-en-cinco-a%C3%B1os,-advierte-el-DNP--.aspx".
Cargacontaminanteporlixiviados.Residusosplasticos.

5. ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN PARA LA CARGA CONTAMINANTE POR
LIXIVIADOSENLOSRELLENOSSANITARIOS
Como se puede observar en la figura 1, en los rellenos sanitarios existe una
problemática ambiental generada por los residuos sólidos, los cuales por su
composición deben tener una disposición adecuada para que no generen
contaminación cuando por interacción del agua lluvia y percolación, se producen
lixiviados, que son aguas residuales complejas, caracterizadas por un alto
contenido de compuestos orgánicos e inorgánicos, y pueden alterar
significativamente la calidad fisicoquímica y microbiológica de las corrientes de
aguas naturales, nacimientos y pozos vecinos.
Si no se realiza un tratamiento adecuado al agua residual compleja, esta puede
contaminar aguas subterráneas, superficiales y suelos con procesos de
escorrentía que relacionan corrientes de agua, a su vez procesos de infiltración
que es la penetración del agua en el suelo y la percolación que es el flujo de un
líquido que a través de un medio poroso no saturado actúa bajo la acción de la
gravedad.
Al generarse los lixiviados en los rellenos sanitarios, se presenta un problema
ambiental que afecta aspectos humanos, fauna, flora, suelo, aire y agua. Porque
las substancias contaminantes del lixiviado al percolar a través del suelo,
adquieren gran agilidad al llegar al nivel freático, puede contaminar el agua de los
manantiales, las subterráneas por las fisuras, otras fallas de las rocas y suelos
impermeables, a la vez causar un efecto negativo en la calidad del suelo
generando erosión entre otros daños; y a su vez al tener contacto con la población
humana generará enfermedadesrespiratorias, infecciones, virus.
Los lixiviados en los rellenos sanitarios son un problema ambiental que no solo
afecta el suelo causando un efecto negativo en la calidad del mismo, produciendo
erosión entre otros daños, sino también contaminando el agua, pues las

6. substancias contaminantes al percolar a través del suelo, pueden llegar al nivel
freático, contaminar el agua de los manantiales y las aguas subterráneas.
Posteriormente esta contaminación del suelo y el agua afecta la población humana
produciendo enfermedades respiratorias, infecciones, virus entre otras.2
Es por esto que, un tratamiento y/o disposición inadecuada a estas aguas
complejas involucra aspectos de importancia social, económica y ambiental entre
otras. En lo que hace referencia al componente social, se tiene en cuenta
diferentes estudios sobre el comportamiento y composición de los lixiviados que
han mostrado un contenido abundante de sustancias que pueden afectar la salud
humana, y en general cualquier forma de vida, lo cual es responsabilidad directa
de entidades encargadas de velar por el adecuado manejo de este tipo de aguas,
sin descartar el papel protagónico que se debe desempeñar individualmente.
Una de las estrategias, para mitigar la problemática producida por los lixiviados es
la implementación de sistemas acoplados como el reactor UASB, POA y
HUMEDALES ARTIFICIALES, sea una alternativa viable para la disminución de
carga contaminante, y así minimizar el impacto fuerte generado por estas aguas
residuales complejas que deterioran la calidad del ambiente y la de los seres vivos
(Perez &Coral , 2009).
Reactor UASB. “El reactor o proceso de flujo ascensional y manto de lodos,
conocido en inglés como UASB, es un proceso en el cual el agua residual se
introduce por el fondo del reactor y fluye a través de un manto de lodos
conformado por granos biológicos o partículas de microorganismos”3. Los lodos
son los principales responsables de la eliminación de los contaminantes, debido a
la densidad que es lo suficientemente alta como para que los contaminantes
queden retenidos en la parte baja de la columna sin ser arrastrados por las aguas
residuales que suben en el reactor.
2
ROMEROROJAS, JairoAlberto. Tratamiento deaguas residuales. Editorial Escuela Colombianade
Ingeniería. 2001. 25 p. ISBN 958-8060-13-3.
3
Ibid. 697p. ISBN958-8060-13-3.

7. Figura2. Reactor UASB
Fuente: (Perez&Coral , 2009)
Procesos avanzados de Oxidación -POA. “Entre los procesos químicos, los
POA han sido los más usados para reducir la carga orgánica o la toxicidad de
diferentes tipos de Agua Residual. Estos se basan en la generación de radicales
hidroxilos libres, los cuales tienen altos potenciales electroquímicos de oxidación.
La generación de radicales hidroxilos, involucra la combinación de oxidantes
clásicos tales como el H2O2, ozono (O3) con radiación UV o la catálisis. Los
radicales formados reaccionan con la materia orgánica y destruyen eficientemente
los compuestos orgánicos, convirtiéndolos en CO2 y agua4
.
Humedales. En la presente investigación se utilizó humedales artificiales de los
cuales es importante conocer su composición, clasificación, adecuación, tipo de
sustrato, vegetación y beneficios ambientales.
“Los humedales son áreas que se encuentran saturadas por aguas superficiales o
subterráneas con una frecuencia y duración tales, que sean suficientes para
mantener condiciones saturadas. Suelen tener aguas con profundidades inferiores
a 60cm con plantas emergentes como espadañas, carrizos y juncos. La
vegetación proporciona superficies para la formación de películas bacterianas,
facilita la filtración y la adsorción de los constituyentes del agua residual, permite la
4
QUIJANO MELO, Jaime Darío y HIDALGO ESTRELLA, Jimmy Germán. Evaluación de la tratabilidad del
lixiviado del RellenoSanitarioAntanas - San Juan de Pasto, a través de un sistema acoplado: reactor UASB+
procesode oxidaciónquímica. Informefinal InvestigaciónProfesoral. Universidad Mariana. 2009.

8. transferencia de oxígeno a la columna de agua y controla el crecimiento de algas
al limitar la penetración de luz solar”5
Figura3. Reactor POA
Fuente: (Perez&Coral , 2009)
TIPOSDEHUMEDALES
Totora -Schoenoplectus californicus: Hierba propia de sitios pantanosos,
caracterizada por sus tallos de sección cilíndrica o ligeramente triangular y que
alcanzan hasta más de 2mde altura.
Carrizo -Phragmites australis. Es la planta perteneciente a la familia de las
Gramíneas o Poáceas. Suele habitar suelos húmedos y orillas de cursos de agua
y lagunas. En ríos se encuentran fundamentalmente en los tramos más bajos, en
los que la velocidad del curso de agua les permite enraizar.
Cargas orgánicas. Las cargas orgánicas de las plantas de tratamiento de aguas
residuales se expresan generalmente en kilogramos de DBO por día o
kilogramos de sólidos suspendidos por día y el caudal en litros/segundo o m3/día
que se calculan de acuerdo con las siguientes expresiones.
5
LARABORRERO, JaimeAndrés. Depuracióndeaguas residuales municipales conhumedales artificiales.
Disponible eninternet: www.sites.google.com/site/humedalesartificiales/. UniversidadPolitécnicadeCataluña.
Barcelona, mayo1999. 2p. Septiembre 08/2008

9. ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN PARA EL MANEJO DE RESIDUOS
PLASTICOSENLOSRELLENOSSANITARIOS
Una de las practicas inadecuadas, que han generado una problemática ambiental,
que se vive a nivel mundial, es la contaminación del medio ambiente causado por
el uso indiscriminado del plástico que es un derivado del petróleo, económico lo
cual generan una masiva producción y consumo, “Estudios recientes han
documentado que al menos desde la década de los 50’s, se han producido más de
9,1 billones de toneladas de plástico, lo cual está generando un problema
creciente que amenaza no sólo la tierra, sino también el agua y el aire; pues de
estas, al menos 7 billones ya no son utilizadas, es decir, se han convertido en
basura.” (Asociacion Ahunemendi, 2018)
De acuerdo con la anterior afirmación, hoy en día se evidencia los problemas
ambientales que tenemos, debido a, que este, es un derivado del petróleo y que
tarda muchos años en biodegradarse, generando grandes impactos ambientales
en los diferentes ecosistemas, tal como los acuáticos yterrestres.
Apesar de la promoción de las medidas tomadas como; reducir, reutilizar, reciclar
siguen siendo acciones de responsabilidad de los seres humanos, adoptando
medidas para disminuir los residuos sólidos y así ir formando una cultura más
sustentable, sin embargotodo este esfuerzo no esuna solución definitiva.
Dentro de la biotecnología, existe un avance muy importante para esta
problemática que mediante la biorremediación, que consiste en la utilización de
microorganismos, ya sea naturales o modificados genéticamente, para eliminar o
degradar compuestos contaminantes.
Es así, que la bacteria come plástico Ideonella sakaiensis toma del plástico su
principal fuente de carbono para desarrollar su actividad vital, que de acuerdo con
las investigaciones en Japón donde fue descubierta, una bacteria es capaz de
degradar de forma casi completa una fina película de PET en apenas seis
semanas a esa temperaturade 30 grados. (El Mundo, 2016)

10. La clave de esta bacteria es; tiene dos enzimas que le permite alimentarse
PETasa y MHET hidrolasa; las cuales se encargan de acelerar la reacción
química, es decir la primera enzima (ISF6_4831) es liberado al medio por la
bacteria y permite transformar el PETen MHET, un compuesto (mono-2-hidroxietil
tereftalato), la segunda enzima (ISF6_0224) rompe el compuesto en etilenglicol y
ácido tereftálico (ambos derivados del petróleo) pero que sin
embargo Idionella utiliza como fuente de carbono y energía. ¿El resultado? El
material desaparece en 6 semanas, periodo que comprado con los hasta 1000
años que de normal tarde en eliminarse, es prácticamente un suspiro. (Iranzo,
2016). Este descubrimiento, es un alivio para el planeta, porque por medio de la
biorremediación a gran escala se podrá descontaminar los océanos y los espacios
naturales, contaminados por el plástico.
Figura4. IdeonellasakaiensisFuente: https://ecobidon.com/una-bacteria-el-gran-avance-en-
reciclaje-de-envases-de-plastico/
Finalmente, una de los mayores avances y aportes por la Biotecnología Ambiental
en este campo, es poder mitigar los problemas ambientales como la
contaminación del agua, el aire y la tierra ocasionados por el plástico, donde los
recursos naturales son fundamentales para el desarrollo humano y el territorio,
porque la aplicación de estos avances e investigaciones apuntan a la restauración
y protección del medio ambiente.

11. CONCLUSIONES
• Los rellenos sanitarios son una herramienta convencional y para que
cumplan con un mejor funcionamiento, deben ser complementados con
tecnologías y herramientas alternativas o si no entraríanen obsolesecencia.
 Los porcentajes de remoción que se obtuvieron en el reactor UASB fueron
los más bajos, respecto a la bibliografía este fenómeno es atribuido a condiciones
de operación como: temperatura, nutrientes, presencia de oxígeno e inestabilidad
relativa al caudal
 El proceso de oxidación avanzada POA, a pesar de presentar valores no
muy altos en cuanto a porcentajes de remoción, se puede decir que es un
tratamiento eficiente porque garantiza reducción en la carga orgánica, es una
excelente opción en cuanto a la remoción de SST porque no permite que en los
humedales se presente una colmatación de sólidos y variación en la porosidad.
 El sistema acoplado que presentó porcentajes de remoción altos de carga
contaminante fue UASB – POA – HUMEDALES ARTIFICIALES con Carrizo
Phragmites australis
 Para nadie es un secreto, que en la actualidad, la degradación de los
recursos naturales es una realidad y un problema a nivel mundial como el plástico,
que ha causado un desequilibrio ecológico afectando la dotación ambiental y a
toda vida existente pero con los avances de la biotecnología ambiental es un
aliciente para la recuperación y conservación del medio ambiente.
 La Biotecnología por ser versátil, ha logrado avanzar en investigaciones
con microrganismos para degradar plásticos por medio de biorremediación
ambiental y así, lograr descontaminar ecosistemas colmados deestematerial.

12. Bibliografía
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(unidad 1). Obtenido de cedum.umanizalesvirtual.edu.co:
https://cedum.umanizalesvirtual.edu.co/virtual2/course/view.php?id=3065