Breve resumen de la Biotecnlogía Ambiental, con ejemplos del tratamiento de las aguas, los suelos y el aire contaminado. Incluye el tratamiento de los residuos sólidos urbanos (basura) y la producción de compost y biogás.

1. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE NICARAGUA
"Sirviendo a la Comunidad”

2. • Aplicación de la Biotecnología
en la conservación del Medio
Ambiente:
– Suelos
– Aguas
– Aire
• Incluye la aplicación de las
herramientas de la naturaleza
a la industria.
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4. • Descartes presentó en
1637 su célebre
Discurso del método
para dirigir bien la
razón y hallar la verdad
en las ciencias, donde
proponía la duda
metódica para llegar a la
verdad y se basaba en el
principio: Pienso, luego
existo
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5. En 1990 Thibodeaux, parrafraseando a Descartes, formuló la
primera de sus “Cinco Leyes de los Residuales Peligrosos”:
1. Existo, por lo tanto, contamino: Esta ley resulta válida
tanto para productores, fabricantes y todos los
transformadores y manipuladores de materiales, como
para la población.
• Ejemplo: En todo asentamiento
humano se producen por sus
habitantes residuos sólidos, que
afectan al medio
• Estos residuos constituyen los
Residuos Sólidos Municipales
(RSM), o sea la basura urbana. Louis J.
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6. Si viven Se produce basura
personas
Si no se trata la Se producen
basura
Vectores Malos Enfermedades
Olores
Se protege la salud
Se recupera materia prima
Si se trata bien la Se ahorra energía
basura
Se preserva el medio
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7. Utilizando plantas y
microorganismos se
consiguen descontaminar:
1.Las aguas
 Lodos activos
Digestiones anaerobias
2.El suelo
Fitorremediación
Bioremediación
3.La atmósfera
Biofiltros
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9. • En la composición de la basura
urbana (Residuos Sólidos
Urbanos - RSM) tienen un peso
importante (=> 50%) los
denominados “desechos
orgánicos”:
– Estos se pueden procesar por
métodos biológicos, para
convertirlos en abono orgánico de
alta calidad (compost) y también
en biogás.
– Los compuestos orgánicos
presentes en los residuales líquidos
se pueden procesar de igual forma
08/01/2011 producir biogás Dr. R. A. González
para 9

10. – La digestión se
puede realizar de
forma aerobia o
anaerobia.
– Procesamiento
Aerobio:
• Compostaje
– Procesamiento
anaerobio:
• Digestión
anaerobia
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14. • No recupera energía
• Requiere separación
en el origen para
alcanzar una calidad
adecuada
• Puede hacerse
manual o utilizarse
tecnología moderna.
• El proceso manual
es el más apropiado
para la pequeña
escala
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15. 08/01/2011 Dr. R. A. González 15

16. • Equipo para voltear • Equipo de
las pilas de compost medición de
temperatura y CO2
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20. • Incluye unidades de cogeneración para la generación
simultánea de energía eléctrica y térmica, lo que
asegura una elevada eficiencia y una mayor economía
de proceso.
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21. • También el
biogás puede
usarse
directamente
para sustituir
combustibles
fósiles en
calderas y
hornos.
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22. • Además, buena parte del
resto de la basura es en
realidad materia prima
valiosa y constituye la
denominada fracción
reciclable de la basura
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25. • Proceso dirigido o
espontáneo, que ocurre
generalmente en el suelo,
mediante el cual se
emplean organismos
biológicos
(microorganismos y
plantas), para degradar
productos químicos y otros
contaminantes sólidos,
líquidos y gaseosos, que
existen o se inyectan al
suelo, corrientes o
reservorios de agua.
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26. •Se usa en suelos
permeables contaminados
bajo la superficie.
•Se inyecta agua con
microorganismos y nutrientes
a través de pozos.
•Se bombea el agua
contaminada a la superficie,
se depura y se vuelve a inicial
el ciclo.
•Se pueden utilizar
microorganismos presentes o
introducir nuevas especies.
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27. • Bioremediación “on site”
– Se excava el suelo y se deposita sobre piscinas con
fondo arenoso, revestidas de material impermeable y con
un sistema de drenaje del agua.
– La superficie se riega con soluciones enriquecidas en
nutrientes y se le añaden microorganismos.
• Bioremediación “ex situ”
– El más eficiente pero más costoso.
– El suelo contaminado se lleva grandes fermentadores
cilíndricos que giran sobre su eje para agitar el suelo.
– Durante el tratamiento se añade oxígeno y nutrientes, en
condiciones de temperatura controlada.
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28. Se utilizan las plantas para remediar aire, suelos,
sedimentos, agua superficial y agua subterránea
contaminadas
Procesos .
mediante los
cuales las
plantas
incorporan las
. sustancias
contaminantes
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29. Humedades
artificiales:
. Solución de
tecnología
“biológica
que actúan
como filtros
naturales.
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30. Los árboles, además de fijar CO2 y producir O2 pueden eliminar
contaminantes del suelo.
Ejemplo: Una bacteria que vive en las raíces de los álamos
produce una enzima que destruye los residuos de RDX, un
componente químico utilizado por la industria militar.
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32. • Se mide con los análisis DQO y DBO5.
• DQO (Demanda Química de O2): Cantidad de O2
necesario para oxidar la materia orgánica y convertirla
en CO2 y agua.
• DBO5 (Demanda Biológica de O2): Cantidad de O2
empleado por los microorganismos, en un periodo de 5
días, para descomponer la materia orgánica de las
aguas residuales, a una temperatura de 20 °C.
– El valor de la DQO es casi siempre superior al de la
DBO5 (muchas sustancias orgánicas pueden
oxidarse químicamente, pero no biológicamente)
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33. • El tiempo de 5 días y la
temperatura de 20oC no
tienen un fundamento
teórico sino histórico.
• Estos valores fueron
adoptados en Inglaterra, a
principios del Siglo XX,
basado en que los ríos
británicos no se
demoraban más de 5 días
para llegar al mar y la
temperatura media de
verano, a largo plazo, no
excedía 18.3°C
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34. Tipo residual DQO (mg l-1 )
Aguas de 20 a 300
alcantarillado
Suero queserías 35,000
Vinaza Destilería 70,000
Residuo industria 150,000
de aceite de oliva
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35. Efluente DBO (mgl-1) DQO (mgl-1)
Azúcar de remolacha 850 1,150
Efluente doméstico 350 300
Lavado de ropas 1,600 2,700
Almidón de harina 12,000 17,150
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36. • Número de personas (PE), necesario para producir la misma
cantidad de residuos que una instalación industrial dada.
• Se expresa en DBO5
• Se estima en 70 g por persona y día (a 20oC).
– Ejemplo: PE de una fábrica de queso de 1,000,000 litros
por día, equivale a una población de 500.000 habitantes
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37. Procesos Anaeróbicos Procesos Aeróbicos
Lagunas
Lagunas aireadas naturalmente Lagunas aireadas
Lagunas anaeróbicas Lagunas facultativas
Lagunas anaeróbicas cubiertas Lagunas de maduración (post tratamiento)
Procesos de poco mantenimiento, con baja energía:
Tanques sépticos Filtros de grava
Tanques Imhoff Cascadas
Procesos intensivos de alto rendimiento:
Reactor de cama de lodo (UASB) Procesos de lodo activado
Reactor de cama fluidizada Filtros percoladores
Reactor de cama fija Discos biológicos fijos
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38. Fosa Séptica
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39. Tanque Imhoff
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41. – La digestión se puede
realizar de forma
aerobia o anaerobia.
– Procesamiento
Aerobio:
• Lodos Activados
– Procesamiento
anaerobio:
• Digestión anaerobia
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44. • El proceso de lodo activado es más
sencillo y fácil de regular, pero su costo de
operación es mayor y energéticamente es
menos eficiente
• La digestión anaerobia es más compleja,
pero es muy eficiente energéticamente
• Con las nuevas tecnologías desarrolladas
las plantas anaerobias se convierten en
fiables y competitivas.
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46. • Producción de electricidad y energía térmica
• Producción de fertilizante de alta calidad
• Obtención de ingresos por la venta de fertilizantes y
energía
• Mejora de las condiciones higiénicas, mediante la
reducción de patógenos, moscas y huevos de lombrices
• Ventajas ambientales debido a la protección del suelo,
agua y aire
• Beneficios macro económicos por generación de
energía descentralizada y protección del medio
ambiente
• Se puede negociar la venta de Certificados de
Reducción de Emisiones de Gases de Efecto
Invernadero
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47. • El tratamiento anaerobio ha llegado a ser un enfoque
aceptado y estandarizado para el tratamiento de aguas
residuales industriales con elevada carga orgánica.
• A esto ha contribuido que durante los pasados 20 años
ha existido un avance significado en el entendimiento de
la microbiología involucrada y en aplicar los principios
fundamentales al diseño y desarrollo de las tecnologías
de tratamiento anaerobio.
• Por lo tanto, dependiendo del tipo de agua residual y
otros factores una tecnología anaerobia en específico
puede ser más apropiada y eficiente en costo que otra
(filtros anaerobios, UASB, lagunas mejoradas, etc.)
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48. 08/01/2011 Dr. R. A. González 48

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53. • Procesos para eliminar
H2S de gases residuales
con Thiobacillus
ferrooxidans. La
bacteria se utiliza para
regenerar la solución que
absorbe el H2S
• Biofiltros para la
eliminación de emisiones
gaseosas con malos
olores y para pequeñas
concentraciones de
compuestos orgánicos
volátiles (VOCs).
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54. • Se emplea la inyección en el suelo, donde
los m. o. degradan el contaminante
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55. 08/01/2011 Dr. R. A. González 55

56. 08/01/2011 Dr. R. A. González 56

57. !Gracias por su Atención!