1. CONTENIDO
INDICE DE
PROTOCOLO………………………………………………………………..
INDICE DE FIGURAS………………………………………………………….
I INTRODUCCION……………………………………………………………..
II OBJETIVOS…………………………………………………………………..
III HIPOTESIS……………………………………………………………………
IV REVISION DE LITERATURA……………………………………………….
4.1. Origen del petróleo………………………………………………………
4.2. Localización del petróleo…………………………………………………
4.3. Composición del petróleo…………………………………………………
4.4. Características físicas y químicas del petróleo…………………………
4.1. Color…………………………………………………………………
4.2.
Olor……………………………………………………………………..
4.3. Densidad………………………………………………………………
4.4.
Sabor……………………………………………………………………
4.5. Punto de ebullición…………………………………………………..
4.6. Punto de congelación………………………………………………..
4.7. Punto de deflagración…………………………………………………
4.8. Punto de quema……………………………………………………
4.9. Poder
calorífico………………………………………………………..
4.10. Calor
específico………………………………………………………
4.11. Calor latente de vaporización……………………………………….
2. 4.12.
Viscosidad……………………………………………………………..
4.12.1. Viscosidad relativa……………………………….
………...
4.12.2. Viscosidad cinemática……………………………………..
4.12.3. Viscosidad universal saybolt………………………………
4.5. ¿Qué es la biorremediación?..........................................................
4.5.1. Tipos de biorremediación………………………………….
4.5.1.1. Degradación enzimática………………………….
4.5.1.2. Remediación microbiana…………………………
4.5.1.3. Remediación con plantas (fitorremediación)…..
4.5.1.3.1. Tipos de fitorremediación……………..
4.5.1.3.1.1.
Fitorrecolección………………..
4.5.1.3.1.1.1. Fitodegradación……………..
4.5.1.3.1.1.2. Degradación intensificada.
4.5.1.3.1.1.3. Fitovolatización……………..
4.5.1.3.1.2. Fitoextracción…………………
4.5.1.3.1.3. Rizofiltración………………….
4.5.2. Tecnologías de biorremediación………………………….
4.5.3. Tecnologías de biorremediación en México………………
4.6. El reino de los hongos………………………………………………..
4.6.1. Características de los hongos……………………………..
4.6.2. Tipos de hongos…………………………………………….
4.6.2.1. Aspergillus………………………………………..
4.6.2.2. Trichoderma sp…………………………………...
3. V. MATERIALES Y
METODOS………………………………………………………
5.1. Localización del área de estudio…………………………………………….
5.2. Análisis de
laboratorio…………………………………………………………
5.2.1. Preparación de suelos y unidades experimentales……………..
5.2.2. Tamaño de la población…………………………………………….
5.2.3. Porcentaje de degradación de HTP……………………………….
5.2.4. Porcentaje de humedad…………………………………………….
5.2.5. Cuantificación del metabolismo aeróbico del suelo…………….
VI.
CONCLUSIONES………………………………………………………………….
VII.
CRONOGRAMA…………………………………………………………………….
VIII.
BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………..
IX.
GLOSARIO…………………………………………………………………………
INDICE DE PROTOCOLO
1. ANTECEDENTES……………………………………………………………….
2. JUSTIFICACIÓN………………………………………………………………….
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA………………………………………….
4. MARCO TEÓRICO……………………………………………………………….
5. METODOLOGÍA…………………………………………………………………..
INDICE DE FIGURAS
Figura. 1 Ave contaminada………………………………………………………….
4. Figura.2 Yacimientos Estratigráfico……………………………………………….
Figura.3 Yacimientos Anticlinal…………………………………………………….
Figura.4 Yacimientos en Falla……………………………………………………..
Figura. 5 Diferentes modos de biorremediación…………………………………
Figura.6 Procesos de incorporacion de sustancias a las plantas…………….
Figura.7 Tecnicas de fitorrecolección…………………………………………….
Figura.8 Destrucción de contaminantes orgánicos por fitodegradación…......
Figura.9 Fitoextracción…………………………………………………………….
Figura.10 Rizofiltración……………………………………………………………..
Figura.11 Rizofiltración de semillas de girasol…………………………………..
Figura.12 Tecnologías de remediación para suelos utilizadas en México por
empresas autorizadas. SF: separación física; EV: extracción de vapores; DT: desorción
térmica; C: centrifugación (Fuente: SEMARNAT 2002)………………..
Figura.13 Mitospora de Aspergillus flavus………………………………………..
Figura.14 Mitospora de Trichoderma sp…………………………………………..
INTRODUCCION
En el estado de Tabasco se encuentran un sinnúmero de sitios con diferentes niveles
de impacto ambiental, resultado de la actividad petrolera de aproximadamente cincuenta
años. Se debe buscar soluciones tecnológicas apropiadas para las condiciones
características de esta zona tropical. En este contexto se debe recalcar el valor de
desarrollar tecnologías de biorremediación como alternativas para la recuperación de
ecosistemas y agro-ecosistemas impactados. Es importante que dichas tecnologías
tomen en cuenta las propiedades del trópico, sobre todo las temperaturas elevadas y la
alta precipitación.
La misma industria petrolera ha empezado investigaciones en esta área en los
últimos años. Petróleos Mexicanos (PEMEX), con ayuda del Instituto Mexicano del
Petróleo (IMP), ha empezado a buscar medidas efectivas en términos de costo-beneficio
para recuperar algunos de los sitios contaminados más problemáticos en el sureste
mexicano, incluyendo al estado de Tabasco. La biorremediación es una de las
tecnologías que se están investigando y está resultando una de las más prometedoras y
menos costosas. Debido a los datos obtenidos en una evaluación reciente realizada por
PEMEX y el IMP en Tabasco occidental, actualmente se considera a la biorremediación
como uno de los medios más apropiados para la restauración de muchos sitios
contaminados.
5. Esta técnica de biorremediación consiste en acelerar el proceso natural, para mitigar
la contaminación ambiental. En otras palabras, se trata del proceso en el que se emplean
organismos biológicos para resolver problemas específicos medioambientales, como la
contaminación de suelos y aguas.
En ello juega un papel importante la investigación científica, especialmente en el
descubrimiento de nuevos organismos con mejores capacidades para descontaminar, el
conocimiento profundo de su metabolismo y de las delicadas interacciones que se
producen entre los distintos microorganismos participantes, el agente contaminante y su
entorno.
La biorremediación se puede utilizar para atacar algunos contaminantes específicos,
como los pesticidas clorados que son degradados por bacterias, o bien, de forma más
general como el caso de los derrames de petróleo, que se tratan empleando varias
técnicas, incluyendo la adición de fertilizantes para facilitar la descomposición del
crudo ya sea por las bacterias, o por otra clase de organismos como los hongos.
En este caso, nos enfocaremos a la utilización de los hongos Aspergilus y
Trichoderma para la biorremediacion de suelos contaminados por hidrocarburos totales
de petróleo (HTP) en el ejido José Narciso Rovisora localizado en el municipio de
Huimanguillo, Tabasco, México. Para ello se realizará un análisis en laboratorio, en el
cual se estudiará y se obtendrá el tamaño de la población de hongos, el porcentaje de
degradación de hidrocarburos totales de petróleo, el porcentaje de humedad y la
cuantificación del metabolismo aeróbico del suelo; todo ello para conocer que tan
eficiente son estos hongos al momento de la biorremediación de dichos suelos.
ANTECEDENTES
En Tabasco es difícil determinar con exactitud la extensión de terreno contaminado
debido a los intereses políticos y económicos en la región, la exageración y confusión
en que se encuentran. En los últimos años se ha ido politizando el tema de “la
contaminación” y existe toda una “industria de la reclamación”. Beltrán en su
investigación “LOS IMPACTOS DEL PETROLEO EN TABASCO” (1993), reporta
que hay aproximadamente 7200 ha afectadas, de ellas más de 90 % está en pantanos o
zonas inundables. Más recientemente, PEMEX, con apoyo del IMP, ha identificado
aproximadamente 300 ha contaminadas en el estado y 178 presas contaminadas con
desechos aceitosos que están proyectadas para restauración. Mucha de esta diferencia se
podría atribuir a la definición de “áreas contaminadas”, y a los criterios usados para
determinarla. Según Adams y Olan en su investigaciones “EVALUACION DE
PRODUCTOS PARA LA BIORREMEDIACION DE SITIOS IMPACTADOS POR
HIDROCARBUROS DE PETROLEO” y la tesis de Lic. En biología de la Universidad
Juárez Autónoma de Tabasco, “ESTIMACION DE CONCENTRACIONES
BENIGNAS DE HIDROCARBUROS ALIFATICOS Y POLIAROMATICOS” nos
dicen que la segunda estimación se acerca más a la realidad. Con respecto a
contaminación de acuíferos, ha sido poca la preocupación hasta la fecha. Esto
probablemente se debe a la abundancia de agua que recibe la región [de aprox. 1600 a
2000 mm precipitación anual] y al uso de agua superficial para consumo doméstico en
muchos municipios.
Por ejemplo, en 1979, en el Golfo de México ocurrió el mayor escape de petróleo al
mar del pozo petrolero Ixtoc-1 cuando tardaron 8 meses en tapar la fuga y se
derramaron cerca de 700 millones de Fig. 1 ave contaminada litros de petróleo en
las aguas del golfo, de lo cual se hizo gran propaganda. Algunos investigadores
6. consideran que los accidentes de los buque-tanques son responsables solamente del 10
al 15 % del ingreso anual de petróleo al océano, pero los derrames concentrados pueden
causar grandes impactos ecológicos y económicos sobre las áreas costeras.
En 1983 ocurrió el mayor accidente en un buque-tanque, el Castillo de Beliver se
incendió y derramó cerca de 300 millones de litros de petróleo en el océano, frente a las
costas de Ciudad del Cabo, en Sudáfrica.
En marzo de 1989, el buque-tanque Exxon Valdez derramó a las aguas del golfo del
Príncipe Guillermo, en Alaska, 41 millones de litros de petróleo crudo. Pero este tipo de
tragedias son mucho más comunes de lo que nos imaginamos, pues cada semana
ocurren derrames de petróleo o de otras sustancias contaminantes.
En trabajos anteriores se ha demostrado que la biorremediacion es uno de los métodos
mas eficientes para la recuperación de los suelos como por ejemplo:
Tenemos como referencia las siguientes tesis:
“Potencial de la biorremediacion de suelo y agua impactados por petroleo en el tropico
mexicano” (Randy H. Adams Schroeder1, Verónica I. Domínguez Rodríguez y
Leonardo García Hernández, 1999), obteniendo los siguientes resultados:
La biorremediación, como una tecnología, tiene un gran potencial en la recuperación de
sitios contaminados por hidrocarburos de petróleo en el alimento, y además pertenecen
a los mismos géneros científicos que las bacterias oleofílicas de regiones templadas.
Estas se estimulan considerablemente en presencia de hidrocarburos. Los estudios
recientes, realizados en el trópico petrolero mexicano, indican la existencia de bacterias
nativas degradadoras de petróleo en suelos regionales y recortes de perforación, las
cuales se adaptan a las condiciones climáticas del trópico. Además, la contaminación
por petróleo tiende a estimular las poblaciones microbianas de esta región. La
aplicación de estos resultados tiene un gran potencial para la remediación de los sitios
impactados por hidrocarburos en la región. Propiamente aplicada, la utilización de
microorganismos nativos en la biorremediación debe resultar en un aumento de la
eficiencia en la remediación a un costo significativamente bajo.
“Adaptación y pruebas de biorregeneracion del petróleo crudo in vitro por los hongos
filamentosos trichoderma y penicillium” (Flor Maria Garcia Avalos, Isabel Cristina
Gonzalez Quiroz, 2007), obteniendo los siguientes resultados:
Con respecto a la tasa de degradación de los hidrocarburos por el consorcio de hongos
filamentoso (Trichoderma y Penicillium), se encontró que el mayor porcentaje de
biodegradación se dio en el tratamiento con 50000 mg kg-1 de HTP con 51.03% de
degradación, en comparación con resto de los tratamientos evaluados.
JUSTIFICACIÓN
Como se sabe la contaminación se debe al mal uso de los recursos naturales que el
mundo ofrece, debido a esto en la actualidad hay algunas empresas que se están
haciendo responsables de sus actos y están buscando técnicas o medidas (económicas)
7. que disminuyan el impacto ambiental que han causado, de acuerdo a “las normas
ambientales”.
Es por eso que en este proyecto se utilizará la biorremediación para el tratamiento de
suelos contaminados por hidrocarburos en el ejido José Narciso Rovirosa, que se
encuentra en el municipio de Huimanguillo Tabasco. Ya que en dicho lugar ocurrió una
fuga de aceite de una tubería de 24 pulg. Debido a que no se tomo en cuenta la vida útil
de ese oleoducto y esto trajo consigo la corrosividad de dicha tubería y su desgaste,
provocando una ruptura en ella.
La técnica a utilizar es la de biorremediación ex -situ que es cuando el contaminante se
extrae y se degrada en otro sitio en condiciones controladas de laboratorio. Para ello se
empleara también la técnica de estudio in vitro, que es una técnica para realizar
determinados experimentos en tubos de ensaye o bien, en un ambiente controlado.
Con esto, conoceremos lo necesario para evaluar el comportamiento de los hongos
Aspergillus y Trichoderma en la biorremediación de suelos contaminados con petróleo,
y con ello contribuir al desarrollo de esta tecnología para hacer de nuestro planeta un
lugar mejor para vivir.
Este proyecto se realizará con la finalidad de conocer y comprender la importancia de
poder aplicar la biorremediación para reducir la contaminación ambiental ya que hoy en
día es uno de los temas de mayor relevancia debido a las consecuencias que a traído
consigo el contaminar el medio ambiente donde vivimos (suelo ,agua, aire).
En el caso de que el derrame sea en el suelo el proceso es diferente, la oxidación es
llevada a cabo por hongos y bacterias y el movimiento del hidrocarburo es más vertical,
además el proceso de humificación tiende a atrapar el residuo haciéndolo más
persistente. En este caso el factor limitante no está en la disponibilidad de nutrientes
sino que la disponibilidad de oxigeno es baja, por lo que se debe aerear el suelo o
agregar peróxido de hidrogeno (H2O2) para mejora el proceso.
Algunas bacterias y hongos producen melanina para impedir que los metales pesados
(sus cationes) provenientes de desechos industriales: fábricas metalúrgicas, curtiembres,
fábricas de pintura, etc., ingresen al interior de la célula.
La degradación microbiana de las moléculas organicas es un proceso natural donde los
microorganismos alteran y destruyen las moléculas organicas en diversos metabolismos
y en el mejor de los casos a CO2 + H2 O.
Esta investigación será de gran importancia para conocer mejor como actúan dichos
hongos en la biorremediación de suelos contaminados y con ello poder aplicarlos para
regenerar el suelo del ejido José Narciso Rovirosa y así ser aprovechados nuevamente
en beneficio de la comunidad.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Esta investigación se hará con el objetivo de subsanar el suelo contaminado por
hidrocarburos totales de petróleo (HTP) en el ejido José Narciso Rovirosa, que se
encuentra en el municipio de Huimanguillo, Tabasco.
8. Esta problemática surge debido a las altas concentraciones de HTP en los suelos de esta
zona, y ala necesidad de poder devolver a la naturaleza, un suelo en optimas
condiciones para que la vida en el pueda crecer y desarrollarse de manera normal y con
ello, hacer de nuestro estado y de nuestro planeta en general, un lugar mas limpio para
las generaciones futuras.
Además, con esta investigación se pretende evaluar que tan efectivos son los hongos
Aspergillius y Trichoderma en el proceso de degradación de HTP en estos suelos
contaminados y de esta forma saber si son favorables para su utilización de nueva
cuenta en la agricultura.
MARCO TEÓRICO
Se aplicó la técnica de Biorremediación a un área impactada (20m3) con 58 barriles de
petróleo crudo de 14º API (petróleo pesado) de viscosidad aledaña a un pozo de
petrolero situado en Lima Perú. El seguimiento de los tratamientos se realizó mediante
análisis químicos y microbiológicos utilizando técnicas valorimétricas, gravimétricas y
espetrofotométricas, mensualmente durante 369 días. El área fue humectada y aireada
periódicamente mediante un tractor con arado de disco.
Se observó una disminución en la concentración de hidrocarburos totales del petróleo
hasta obtener valores inferiores al 1% recomendado por las normas internacionales, Se
logró recuperar el suelo impactado en un periodo de un año. Se identificaron especies de
microorganismos degradadores de hidrocarburos en el suelo tratado. No se encontró
toxicidad por ninguno de los métodos empleados en el suelo tratado. Se sembraron
plantas en el área tratada (Piñon de jardín), que esto no fue efectivo, ya que las plantas
autóctonas de la zona resultaron más efectivas, de acuerdo con las condiciones
existentes en el suelo. El análisis económico del proceso de Biorremediación arrojó
valores dentro del rango internacional estipulado para este tratamiento. (Escalante,2002)
METODOLOGÍA
OBJETIVO GENERAL
• Evaluar el potencial que presentan los hongos Aspergillus y Trichoderma de los
suelos contaminados por hidrocarburos totales de petróleo (HTP) en el ejido José
Narciso Rovirosa, que se encuentra en el municipio de Huimanguillo Tabasco.
OBJETIVOS PARTICULARES
← Conocer el comportamiento de los hongos del género Aspergillus y Trichoderma
en suelo contaminado con petróleo, a través del tamaño de la población y la tasa de
respiración.
← Analizar el porcentaje de degradación de hidrocarburos totales del petróleo crudo;
realizado por la bioestimulaciòn a través de los hongos Aspergillus y Trichoderma con y
sin petróleo.
HIPÓTESIS
9. Los hongos Aspergillus y Trichoderma tienen la capacidad de regenerar suelos
impactados con petróleo y poseen el potencial para descontaminar suelos contaminados
por HTP en la zona de la Venta, Tabasco.
REVISIÓN DE LITERATURA
Los niveles de contaminación varían mucho según las fuentes de hidrocarburos y la
antigüedad de las instalaciones petroleras. En el extremo occidente del estado de
Tabasco, donde la mayoría de las instalaciones son más antiguas (algunas alrededor de
50 años), es más común tener derrames de hidrocarburos de tubos corroídos. Por lo
general la extensión de un derrame es una mancha de aproximadamente 5 ha, en la cual
la concentración de hidrocarburos puede ser hasta de 30 %. Alrededor de estas áreas se
extiende la contaminación, pero en concentraciones mucho menores y presentan una
toxicidad muy baja hasta ser casi nula. En la zona norte y noreste del estado con
actividad petrolera más reciente, las técnicas usadas para cuidar el medio ambiente
fueron mejorando a través de los años. En esta zona de Tabasco los ductos son más
nuevos, y muchos tienen recubrimientos para reducir la corrosión. Debido a esto, los
derrames por corrosión de líneas son mucho menores. Además, el diseño, construcción
y manejo de presas de desechos fueron mejorando y se encuentran mucho menos
problemas por filtraciones y escurrimientos. En esta parte del estado es raro encontrar
zonas con manchas obvias de aceite. Cerca de pozos petroleros la extensión de
hidrocarburos es normalmente mucho menos de 1 ha y con concentraciones menores
que 1000 ppm (muchas veces menores que 200 ppm), y que presentan una toxicidad
casi nula. Cabe mencionar que la nueva política de PEMEX es no dejar desechos
aceitosos en presas durante la perforación de pozos. Cuando entra a la fase de
perforación que requiere lodos de tipo inverso, éstos se reciclan todo lo posible, y los ya
gastados, así como los recortes contaminados, se depositan en una presa de concreto con
techo de lámina. (El techo es para prevenir desbordes que resultan de los “aguaceros”, o
lluvias fuertes de la región.) Periódicamente estos desechos son recolectados para
tratamiento en un sitio que es céntrico para varios pozos.
ORIGEN DEL PETRÓLEO
Factores para su formación:
• Ausencia de aire
• Restos de plantas y animales (sobre todo, plancton marino)
• Gran presión de las capas de tierra
• Altas temperaturas
• Acción de bacterias
Los restos de animales y plantas, cubiertos por arcilla y tierra durante muchos millones
de años –sometidos por tanto a grandes presiones y altas temperaturas, junto con la
acción de bacterias anaerobias (es decir, que viven en ausencia de aire) provocan la
formación del petróleo.
El hecho de que su origen sea muy diverso, dependiendo de la combinación de los
factores anteriormente citados, provoca que su presencia sea también muy variada:
líquido, dentro de rocas porosas y entre los huecos de las piedras; volátil, es decir, un
líquido que se vuelve gas al contacto con el aire; semisólido, con textura de ceras. En
10. cualquier caso, el petróleo, de por sí, es un líquido y se encuentra mezclado con gases y
con agua.
LOCALIZACIÓN DEL PETRÓLEO
|[pic] |
|Fig.2 Yacimientos Estratigráfico |
Al ser un compuesto líquido, su presencia no se localiza habitualmente en el lugar en el
que se generó, sino que ha sufrido previamente un movimiento vertical o lateral,
filtrándose a través de rocas porosas, a veces una distancia considerable, hasta encontrar
una salida al exterior, en cuyo caso parte se evapora y parte se oxida al contactar con el
aire, con lo cual el petróleo en sí desaparece o hasta encontrar una roca no porosa que le
impide la salida. Entonces se habla de un yacimiento.
|[pic] |[pic] |
|Fig.3 Yacimientos Anticlinal |Fig. 4 Yacimientos en Falla |
Estratigráficos: En forma de cuña alargada que se inserta entre dos estratos.
Anticlinal: En un repliegue del subsuelo, que almacena el petróleo en el arqueamiento
del terreno.
Falla: Cuando el terreno se fractura, los estratos que antes coincidían se separan. Si el
estrato que contenía petróleo encuentra entonces una roca no porosa, se forma la bolsa o
yacimiento.
En las últimas décadas se ha desarrollado enormemente la búsqueda de yacimientos
bajo el mar, los cuales, si bien tienen similares características que los terrestres en
cuanto a estructura de las bolsas, presentan muchas mayores dificultades a la hora de su
localización y, por añadidura, de su explotación.
COMPOSICIÓN DEL PETRÓLEO
El petróleo es un compuesto de origen orgánico, más denso que el agua y de un olor
fuerte y característico. Se extrae de la superficie terrestre y después es almacenado en
grandes depósitos y enviado mediante oleoductos (vía terrestre) o por los grandes
barcos petrolíferos (vía marítima) a las partes del mundo donde es necesario.
En numerosas ocasiones se utiliza la palabra crudo para denominar al petróleo sin
refinar.
Los hidrocarburos están formados por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre.
La composición media del petróleo sería 85%C, 12%H y 3% S+O+N, además de varios
elementos metálicos. La composición de los crudos varía dependiendo del lugar donde
se han formado. Las diferencias entre unos y otros se deben, a las distintas proporciones
de las diferentes fracciones de hidrocarburos, y a la variación en la concentración de
azufre, nitrógeno y metales.
En las refinerías el crudo pasa a convertirse en un derivado del petróleo. El proceso de
refinado pretende:
• Separar el crudo en fracciones diferentes mediante destilación fraccionada o
fraccionamiento del crudo.
• Convertir las fracciones que tienen una menor demanda en el mercado en otras de
mayor demanda. Esto se realiza gracias a la técnica de ruptura térmica o catalítica
(craqueo).
11. • Craqueo térmico: Consiste en la ruptura de las cadenas carbonadas y acción de calor
a una temperatura de entre 400 – 650ºC. De esta ruptura se obtienen
parafinas cortas, olefinas, naftalenos o aromáticos.
• Craqueo catalítico: Mejoras en el craqueo térmico mediante el empleo de
catalizadores.
• Modificar las cadenas de carbono de las gasolinas para aumentar la calidad del
carburante (reformado) y elevando el poder antidetonante de la gasolina.
Los catalizadores de reformado tienen dos funciones químicas diferentes:
Función metálica: Las reacciones que catalizan los metales (Pt, Re, Ir) en este
proceso son las de hidrogenación y deshidrogenación.
Función ácida: Esta función la realiza el cloro, y tiene como misión llevar a cabo las
reacciones de isomerización de n-parafinas, así como catalizar algunas etapas del
proceso de reformado.
• Realizar un refinado adicional para eliminar los componentes no deseados, como el
azufre.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL PETRÓLEO.
• Color:
Generalmente se piensa que todos los crudos son de color negro, lo cual ha dado origen
a cierta sinonimia y calificativos: "oro negro", "más negro que el petróleo crudo". Sin
embargo por transmisión de la luz, los crudos pueden tener color amarillo pálido, tonos
de rojo y marrón hasta llegar a negro. Por reflexión de la luz pueden aparecer verdes,
amarillos con tonos azules, rojo, marrón y negro. Los crudos pesados y extrapesados
son negro casi en su totalidad. Crudos con altísimo contenido de cera son livianos y de
color amarillo; por la noche al bajar bastante la temperatura tienden a solidificarse
notablemente y durante el día, cuando arrecia el sol, muestra cierto hervor en el tanque.
El crudo más liviano o condensado llega a tener un color blanquecino, lechoso y a veces
se usa en el campo como gasolina cruda.
• Olor:
El olor de los crudos es aromático como el de la gasolina, del querosene u otros
derivados. Si el crudo contiene azufre tiene un olor fuerte y hasta repugnante, como el
de huevo podrido. Si contiene sulfuro de hidrogeno, los vapores son irritantes, tóxicos y
hasta mortíferos. Para atestiguar la buena o rancia calidad de los crudos es común que la
industria los designe como dulces o agrios.
• Densidad:
Los crudos pueden pesar menos que el agua (livianos y medianos) o tanto o más que el
agua (pesados y extrapesados). De allí que la densidad pueda tener un valor de 0,75 a
1,1. Estos dos rangos equivalen a 57,2 y -3 ºAPI.
La densidad, la gravedad especifica o los grados API (API es la abreviatura de
American Petroleum Institute). Denota la relación correspondiente de peso específico y
de fluidez de los crudos con respecto al agua.
Gravedad Especifica = 140 / 130 + n.
Gravedad Especifica = 145 / 145 – n.
N = representa la lectura en grados indicada por el hidrómetro Baumé inmerso en el
liquido.
La ecuación general de API es la siguiente:
Gravedad especifica = 141,5 / 131,5 + ºAPI.
(A 60 ºF ó 15,5 ºC).
ºAPI = 141,5 / gravedad especifica – 131,5
12. La clasificación de los crudos por rango de gravedad ºAPI utilizada en la industria
venezolana de los hidrocarburos, a 15,5 ºC (60 ºF) es como sigue:
Extrapesados, menos de 16 º.
Pesados, menos de 21,9 º.
Medianos 22,0 – 29,9 º.
Livianos 30 º y más.
Superlivianos 40 º en adelante.
• Sabor:
El sabor de un crudo es una propiedad que se torna importante cuando el contenido de
sal es bastante alto. Esta circunstancia requiere que el crudo sea tratado adecuadamente
en las instalaciones de producción del campo para ajustarle la sal al mínimo (gramos
por metro cúbico) aceptable por compradores y refinerías.
• Punto de ebullición:
No es constante, Debido a sus constituyentes varía algo menos que la temperatura
atmosférica hasta la temperatura igual o por encima de 300 ºC.
• Punto de congelación:
Varía desde 15,5 ºC hasta la temperatura de -45 ºC. Depende de las propiedades y
características de cada crudo o derivado. Este factor es de importancia al considerar el
transporte de los hidrocarburos y las estaciones, principalmente el invierno y las tierras
gélidas.
• Punto de deflagración:
Varía desde -12 ºC hasta 110 ºC. Reacción vigorosa que produce calor acompañado de
llamas y/o chispas.
• Punto de quema:
Varía desde 2 ºC hasta 155 ºC.
• Poder calorífico:
Puede ser entre 8.500 a 11.350 calorías/gramo. Entre BTU/libra puede ser de 15.350 a
22.000. (BTU es la unidad térmica británica).
• Calor especifico:
Varía entre 0,40 y 0,52. El promedio de la mayoría de los crudos es de 0,45. Es la
relación de cantidad de calor requerida para elevar su temperatura un grado respecto a la
requerida para elevar un grado la temperatura de igual volumen o masa de agua.
• Calor latente de vaporización:
Para la mayoría de los hidrocarburos parafínicos y metilenos acusa entre 70 a 90
kilocalorías/kilogramo ó 130 a 160 BTU/libra.
• Viscosidad:
La viscosidad es una de las características más importantes de los hidrocarburos en los
aspectos operacionales de producción, transporte, refinación y petroquímica. La
viscosidad, que indica la resistencia que opone el crudo al flujo interno, se obtiene por
varios métodos y se le designa por varios valores de medición. El poise o centipoise
(0,01 poise) se define como la fuerza requerida en dinas para mover un plano de un
centímetro cuadrado de área, sobre otro de igual área y separado un centímetro de
distancia entre sí y con el espacio relleno del líquido investigado, para obtener un
desplazamiento de un centímetro en un segundo. La viscosidad de los crudos en el
yacimiento puede tener 0,2 hasta más de 1.000 centipoise. Es muy importante el efecto
de la temperatura sobre la viscosidad de los crudos, en el yacimiento o en la superficie,
especialmente concerniente a crudos pesados y extrapesados.
o Viscosidad relativa: es la relación de la viscosidad del fluido respecto a la del
agua. A 20 ºC la viscosidad del agua pura es de 1.002 centipoise.
13. o Viscosidad cinemática: es equivalente a la viscosidad expresada en centipoises
dividida por la gravedad específica, a la misma temperatura. Se designa en stokes o
centistokes.
o Viscosidad Universal Saybolt: representa el tiempo en segundos para que un
flujo de 60 centímetros cúbicos salga de un recipiente tubular por medio de un orificio,
debidamente calibrado y dispuesto en el fondo del recipiente, el cual se ha mantenido a
temperatura constante.
¿QUÉ ES LA BIORREMEDIACIÓN?
El concepto de biorremediación se utiliza para describir una variedad de sistemas que
utilizan organismos vivos (plantas, hongos, bacterias, entre otros), para remover
(extraer), degradar (biodegradar) o transformar (biotransformar) compuestos orgánicos
tóxicos en productos metabólicos menos tóxicos o inocuos. Los procesos biológicos que
involucran enzimas como catalizadores, pueden modificar moléculas orgánicas
produciendo cambios en su estructura así como en sus propiedades toxicológicas
incluso, dar como resultado la completa conversión de dichos compuestos en productos
inorgánicos como agua, CO2 o formas inorgánicas de N, P y S; además de componentes
celulares y productos de las rutas metabólicas (mineralización).
La biorremediación puede emplear organismos propios del sitio (autóctonos) o ajenos a
éste (exógenos), y llevarse a cabo en condiciones aerobias (en presencia de oxígeno) o
anaerobias (sin oxígeno). Al igual que otras tecnologías de remediación, la
biorremediación puede realizarse en el mismo sitio sin necesidad de excavar el material
contaminado (in situ), o bien excavando el material para tratarlo en el sitio (on site) o
fuera de él (ex situ). Aunque no todos los compuestos orgánicos son susceptibles a la
biodegradación, los procesos de biorremediación se han usado con éxito para tratar
suelos, lodos y sedimentos contaminados por hidrocarburos totales del petróleo (HTP),
solventes, explosivos, clorofenoles, pesticidas e hidrocarburos aromáticos policíclicos
(HAP).
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 tres tipos:
[pic]
FIG 5. Diferentes modos de biorremediación.
1. Degradación 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 se obtienen en cantidades
industriales por bacterias que las producen naturalmente, o por bacterias modificadas
genéticamente que son comercializadas por las empresas biotecnológicas.
Por ejemplo, existe un amplio número de industrias de procesamiento de alimentos que
producen residuos que necesariamente deben ser posteriormente tratados.
14. 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.
Otras enzimas que rompen polímeros utilizados de forma similar son las celulosas,
proteinasas y amilasas, que degradan celulosa, proteínas y almidón, respectivamente.
Además de hidrolizar estos polímeros, existen enzimas capaces de degradar compuestos
altamente tóxicos. Estas enzimas son utilizadas en tratamientos en donde los
microorganismos no pueden desarrollarse debido a la alta toxicidad de los
contaminantes. Por ejemplo, se emplea la enzima peroxidasa para iniciar la degradación
de fenoles y aminas aromáticas presentes en aguas residuales de muchas industrias.
2. Remediación microbiana
En este tipo de remediación se usan microorganismos directamente en el foco de la
contaminación. Los microorganismos utilizados en biorremediación pueden ser los ya
existentes (autóctonos) en el sitio contaminado o pueden provenir de otros ecosistemas,
en cuyo caso deben ser agregados o inoculados
La descontaminación se produce debido a la capacidad natural que tienen ciertos
organismos de transformar moléculas orgánicas en sustancias más pequeñas, que
resultan menos tóxicas. El hombre ha aprendido a aprovechar estos procesos
metabólicos de los microorganismos. De esta forma, los microorganismos que pueden
degradar compuestos tóxicos para el ambiente y convertirlos en compuestos inocuos o
menos tóxicos, se aprovechan en el proceso de biorremediación. De esta forma, reducen
la polución de los sistemas acuáticos y terrestres.
La gran diversidad de microorganismos existente ofrece muchos recursos para limpiar
el medio ambiente y, en la actualidad, esta área está siendo objeto de intensa
investigación.
Existen, por ejemplo, bacterias y hongos que pueden degradar con relativa facilidad
petróleo y sus derivados, benceno, tolueno, acetona, pesticidas, herbicidas, éteres,
alcoholes simples, entre otros. 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.
3. Remediación con plantas (fitorremediación)
La fitorremediación es el uso de plantas 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. La fitorremediación ofrece algunas ventajas y desventajas frente a los
otros tipos de biorremediación:
Ventajas:
15. ✓ Las plantas pueden ser utilizadas como bombas 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.
Limitaciones:
✓ El proceso se limita a la profundidad de penetración de las raíces o aguas poco
profundas.
✓ Los tiempos del proceso pueden ser muy prolongados.
✓ La biodisponibilidad de los compuestos o metales es un factor limitante de la
captación.
Las plantas pueden incorporar las sustancias contaminantes mediante distintos procesos
que se representan en la siguiente ilustración y se explican en la tabla que continúa:
[pic]
Fig. 6. Procesos de incorporacion de
sustancias a las plantas
Tipos de fitorremediación
Tipos de fitorremediación, en donde se indica la zona de la planta en donde ocurre el
proceso.
Fitocorrección
La fitocorrección es un término general que hace referencia a varios usos de las plantas
y árboles para descontaminar suelos contaminados mediante la extracción de los
contaminantes del suelo y del agua. Las plantas actúan como filtros biológicos que
pueden descomponer o estabilizar metales pesados o bien degradar componentes
orgánicos. La fitocorrección se combina con otros métodos de limpieza en la etapa de
"acabado."
Se usa especialmente para emplazamientos que hayan sido contaminados con metales,
plaguicidas, solventes, explosivos, petróleo, hidrocarburos aromáticos policíclicos y
lixiviados en vertederos.
Por tanto, sus características principales son:
- Es una técnica de limpieza pasiva, estéticamente agradable y dependiente de la energía
solar.
- Se emplean en zonas no muy extensas y donde la contaminación no está a mucha
profundidad.
- Es una técnica empleada para un amplio rango de contaminantes.
Aunque las medidas fitocorrectoras son mucho más lentas que los métodos mecánicos
y llegan solamente a la profundidad hasta la cual llegan las raíces, pueden eliminar los
últimos restos de contaminantes atrapados en el suelo que a veces quedan con las
técnicas mecánicas de tratamiento.
16. Parece ser que cuando se emplean árboles en vez de plantas más pequeñas la
contaminación se puede tratar a mayor profundidad porque las raíces de los árboles
penetran a mayor profundidad en el suelo.
Los contaminantes orgánicos están presentes en gran cantidad de emplazamientos
contaminados.
Existen varias técnicas de fitocorrección para tratar estos contaminantes, entre las que se
encuentran:
- Fitodegradación
- Biodegradación mejorada de la rizosfera
- Bombeo orgánico
- Fitovolatilización
[pic]
Fig. 7. Tecnicas de fitorrecolección.
Fitodegradación
Consiste en la degradación de los contaminantes orgánicos llevada a cabo por las
plantas. En determinadas ocasiones, los contaminantes degradados en moléculas más
simples le van a servir a la planta para acelerar su crecimiento. Algunas de las enzimas
presentes en la planta descomponen estos contaminantes en productos utilizables para el
metabolismo de la planta. Algunos tipos de enzimas de la planta pueden degradar
solventes clorados, tales como tricloroetileno (TCE), otras pueden descomponer
herbicidas.
| |
|Fig.8 Destrucción de contaminantes orgánicos por fitodegradación. |
Degradación intensificada
Este proceso se produce en la parte de la tierra del emplazamiento que rodea las raíces
de las plantas (rizosfera). Los microorganismos presentes en el emplazamiento
consumen y digieren sustancias orgánicas de las que obtienen energía. Algunas de estas
sustancias pueden ser combustibles o solventes.
Las sustancias naturales liberadas al medio por las raíces de las plantas (azúcar, alcohol
y ácidos) contienen carbono orgánico, del cual se alimentan los microorganismos del
suelo. Los nutrientes adicionales aumentan la actividad de los microorganismos,
acelerando el proceso de descontaminación.
Las plantas también van a mejorar la biodegradación porque aflojan la tierra y
transportan agua al sitio contaminado.
Bombeo orgánico Bombeo orgánico mediante las raíces de los árboles
17. Cuando las raíces de los árboles profundizan hacia el nivel freática forman una densa
masa de raíces que puede absorber gran cantidad de agua. Un excelente árbol es el
álamo (Populus alba) que observe del orden de 113 litros agua/día existiendo una
variedad del mismo (Populus deltoides) que puede absorber hasta 1.325 l/día.
La acción de bombeo de las raíces disminuye la tendencia de los contaminantes
superficiales a descender hacia el agua subterránea. En zonas agrícolas los álamos
plantados a lo largo de los cursos de agua reducen el excedente de fertilizantes y
herbicidas que pudieran dirigirse a los cursos de agua o al agua subterránea. Por otro
lado, los árboles plantados en vertederos ejercen de sustitutos orgánicos de la tradicional
capa de arcilla o de plástico al absorber agua de lluvia que, de otro modo, se podría
filtrar por el vertedero en forma de lixiviado contaminado.
| |
Fitovolatilización
Se produce a medida que los árboles y otras plantas en crecimiento absorben agua junto
con contaminantes orgánicos. Algunos de los contaminantes pueden llegar hasta las
hojas y evaporarse o volatilizarse en la atmósfera. Los álamos, por ejemplo, volatilizan
el 90% del TCE que absorben.
Fitoextracción
En lugares contaminados con metales, se usan plantas para estabilizar o retirar los
metales del suelo y del agua subterránea por medio de dos mecanismos: fitoextracción y
rizofiltración.
La fitoextracción o fitoacumulación: Consiste en la absorción de metales contaminantes
mediante las raíces de las plantas y su acumulación en tallos y hojas.
Existen variedades de plantas muy adecuadas para este uso debido a que absorben gran
cantidad de metales, en comparación con otras especies.
El primer paso para la aplicación de la técnica es la selección de las especies de planta
más adecuada para los metales presentes y las características del emplazamiento. Una
vez completado el crecimiento vegetativo de la planta el siguiente paso es cortarlas y
proceder a su incineración, procediéndose al traslado de las cenizas a un vertedero de
seguridad. También se pueden transformar las plantas en abono vegetal para reciclar los
metales. El proceso se puede repetir ilimitadamente hasta que la concentración
remanente de metales en el suelo esté dentro de los límites considerados aceptables.
La utilidad del método reside en que las cenizas apenas ocuparán el 10% del volumen
que ocuparían los desechos en el caso de que el suelo fuese excavado para tratarlo.
Los mejores candidatos para la fitoextracción son el níquel, el cinc y el cobre porque
son los preferidos de las 400 plantas, aproximadamente que se sabe que absorben
cantidades extraordinarias de metales. Se están estudiando y probando plantas que
absorben plomo y cromo.
18. [pic]
Fig. 9. Fitoextracción
Rizofiltración
Es una técnica, aún en proceso de investigación, para descontaminar agua con
presencia de metales.
Aunque la rizofiltración es una técnica parecida a la fitoextracción en esta las plantas
que se utilizan para descontaminar se cultivan en invernaderos con las raíces sumergidas
en agua, en vez de en tierra.
Cuando el sistema radicular de la planta está bien desarrollado se recoge el agua
contaminada del emplazamiento a restaurar, se transporta hasta el lugar de crecimiento
de las plantas (invernadero) y se colocan las plantas en esa agua.
[pic]
Fig. 10. Rizofiltración.
Las raíces van a absorber los contaminantes del agua. A medida que las raíces se van
saturando en agua se van cortando y eliminando.
Por ejemplo se utilizaron semillas de girasol para descontaminar residuos radiactivos en
una laguna en un experimento piloto en Chernobyl (Ucrania).
[pic]
Fig. 11. Rizofiltración de semillas de girasol
Además de extraer metales del agua esta técnica puede ser utilizada para eliminar
residuos industriales, escorrentía de tierras agrícolas, drenaje de minas de ácidos y
contaminantes radiactivos.
TECNOLOGÍAS DE BIORREMEDIACIÓN
El uso de tecnologías de biorremediación para el tratamiento de sitios contaminados, es
relativamente reciente y presenta varias ventajas respecto de los métodos físico-
químicos tradicionales. Algunas de estas ventajas son: (i) bajos costos de instalación y
operación; (ii) es una tecnología simple y de fácil aplicación; (iii) es un tratamiento
seguro con un mínimo de riesgos a la salud y (iv) es un tratamiento tecnológicamente
efectivo.
De acuerdo con estudios realizados en los Estados Unidos de América y el Reino
Unido, el mercado de la biorremediación para el tratamiento de suelos contaminados se
ha incrementado debido a que los costos pueden reducirse entre 65% y 80%, respecto de
los métodos físico-químicos. La aceptación de la biorremediación como una estrategia
de limpieza viable, en muchos casos, depende de sus costos. Es decir, cuando el método
biológico propuesto es menos costoso que los tratamientos físicos y químicos viables
para el tratamiento de un sitio y de un contaminante en particular. Asimismo, muchas de
las estrategias de biorremediación son competitivas en términos de costos y eficiencia
sobre una matriz contaminada. Entre las tecnologías de biorremediación más comunes,
se encuentran las siguientes:
19. 1. Bioestimulación. Implica la adición de oxígeno y/o nutrientes en el suelo
contaminado con el fin de estimular la actividad de los microorganismos autóctonos y
con ello la biodegradación de los contaminantes.
2. Bioaumentación. Consiste en la adición de microorganismos vivos que tienen la
capacidad de degradar el contaminante en cuestión y así promover su biodegradación o
biotransformación.
3. Biolabranza. El suelo contaminado se mezcla con agentes de volumen y nutrientes, y
se remueve (labra) periódicamente para favorecer su aireación. Durante la biolabranza,
el suelo contaminado se mezcla con suelo limpio.
4. Bioventeo. Consiste en estimular la biodegradación aerobia de un contaminante por
medio del suministro de aire en el sitio contaminado.
5. Fitorremediación. Es un proceso que utiliza plantas para remover, transferir,
estabilizar, concentrar y/o destruir contaminantes (orgánicos e inorgánicos) en suelos o
sedimentos.
6. Biorreactores. Es la tecnología más adecuada para casos en que los peligros
potenciales de descargas y emisiones sean serios. Permite la combinación controlada y
eficiente de procesos químicos, físicos y biológicos, que mejoran y aceleran la
biodegradación.
7. Biodegradación en fase sólida. Este tipo de tecnología generalmente se lleva a cabo
ex situ, e incluye el composteo, las pilas estáticas y las pilas alargadas que se describe
con detalle más adelante.
LAS TECNOLOGÍAS DE BIORREMEDIACIÓN EN MÉXICO
En el mercado ambiental de nuestro país, actualmente existe una cantidad considerable
de empresas nacionales e internacionales que ofrecen diferentes tipos de tecnologías
para la remediación de sitios contaminados. Asimismo, con el propósito de establecer
un control acerca de las tecnologías que se ofrecen y conocer sus posibilidades reales de
éxito, se inició en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México el 18 de agosto de
1997. La aplicación obligatoria de la Licencia Ambiental Única (LAU), para todas
aquellas empresas que realizan trabajos de remediación de suelos. Ello de conformidad
con el acuerdo sectorial publicado en el Diario Oficial de la Federación (DOF) del 11 de
abril de 1997. Posteriormente, se publicó el acuerdo delegatorio respectivo en el DOF
del 3 de diciembre de 1998, y a partir del 4 de enero de 1999 la LAU es emitida por las
delegaciones federales de la SEMARNAT en los estados de Aguascalientes, Baja
California, Coahuila, Chihuahua, México, Guanajuato, Hidalgo, Jalisco, Nuevo León,
Puebla, Querétaro, San Luis Potosí, Sonora, Tamaulipas, Tlaxcala y Veracruz. Para el
resto de los estados, el trámite de la licencia está centralizado.
De las tecnologías que ofrecen las empresas que cuentan con permisos para remediar
suelos contaminados, todas están enfocadas exclusivamente a la remediación de sitios
contaminados por compuestos orgánicos. Dentro de los contaminantes tratados con
mayor frecuencia, se encuentran los HTP y los HAP, lodos aceitosos, lodos de
perforación y recortes de perforación. De un total de 57 empresas autorizadas, ninguna
ofrece servicios para la restauración de suelos contaminados por metales (según
informes de la SEMARNAT en el 2002).
De acuerdo con datos proporcionados por 40 empresas autorizadas para remediar suelos
contaminados por diferentes tipos de contaminantes, dentro de las tecnologías más
comúnmente empleadas se encuentran las biológicas (biorremediación, con 48%),
siendo las más utilizadas el composteo y la biolabranza. El lavado de suelos, la
oxidación química y la separación física constituyen otra parte importante de las
tecnologías más empleadas en México (figura 12).
[pic]
20. Figura 12. Tecnologías de remediación para suelos utilizadas en México por empresas
autorizadas. SF: separación física; EV: extracción de vapores; DT: desorción térmica;
C: centrifugación (Fuente: SEMARNAT 2002).
A pesar de que existe información acerca de las tecnologías de biorremediación que se
emplean en México, se aprecian ciertas deficiencias en el manejo y conocimiento de
estos procesos por algunas de las empresas dedicadas a esta actividad. Este hecho se
debe, en parte, a que muchas de estas empresas no cuentan con profesionales en
microbiología y/o biotecnología, debido a que su principal actividad para realizar los
trabajos de biorremediación consiste en importar formulaciones (concentrados
bacterianos o enzimáticos, agentes tenso activos y mezclas de nutrientes, entre otros)
para venderlas en México. Muchos de estos productos, además, carecen de información
acerca del contenido y su eficiencia no se ha demostrado para las condiciones climáticas
de nuestro país.
Algunas empresas venden el servicio de biorremediación completo, en el que se incluye
la excavación del suelo contaminado, el suministro de productos y su aplicación. En
estos casos, los contratistas siguen las instrucciones del fabricante para la aplicación de
los productos, sin entender las bondades y limitaciones de estos procesos a los que
llaman “tecnología”. Afortunadamente, no todo el panorama es negativo, ya que
también existen empresas responsables que cuentan con personal calificado y
capacitado para realizar trabajos de biorremediación.
En este artículo se pretende dar a conocer algunos aspectos generales, así como las
bondades y limitaciones de una de las alternativas tecnológicas de biorremediación que
se ha aplicado con gran éxito a nivel mundial para la restauración de suelos
contaminados por hidrocarburos: la biodegradación en fase sólida, específicamente el
composteo. Se presentan los principales aspectos técnicos, así como las características
generales del composteo, el cual puede tener un amplio campo de aplicación en nuestro
país, debido a sus condiciones climáticas específicas.
EL COMPOSTEO COMO ESTRATEGIA DE BIORREMEDIACIÓN
El composteo es un proceso biológico mediante el cual es posible convertir residuos
orgánicos en materia orgánica estable (composta madura), gracias a la acción de
diversos microorganismos. Las aplicaciones más comunes del composteo incluyen el
tratamiento de residuos agrícolas, de desechos de jardinería y cocina, de residuos
sólidos municipales y de lodos. Sin embargo, desde hace unos 5 años, investigaciones a
nivel laboratorio, piloto y a gran escala, han demostrado que el proceso de composteo,
así como el uso de composta madura, es una solución de bajo costo y tecnológicamente
efectiva para remediar suelos contaminados por residuos orgánicos peligrosos como los
HTP, solventes, explosivos, pesticidas e HAP.
Los principios básicos del composteo de residuos peligrosos o contaminantes orgánicos,
son los mismos que para el composteo de desechos no peligrosos. En ambos casos, es
necesario optimizar cinco parámetros: la aireación, la temperatura, el contenido de
humedad, la relación carbono/nitrógeno (C/N) y el pH. Debido a que los contaminantes
orgánicos comúnmente no se encuentran en concentraciones suficientes para soportar un
proceso de composteo, el material contaminado debe mezclarse con sustancias
orgánicas sólidas biodegradables como aserrín, paja, bagazo, estiércol, composta
madura y desechos agrícolas. Estos materiales son conocidos como agentes de volumen
y se utilizan en el proceso de composteo con tres finalidades básicas: a) asegurar la
generación del calor necesario para el proceso; b) mejorar el balance y disponibilidad de
nutrientes (C/N) para la actividad microbiana y c) aumentar la porosidad de la composta
y con esto la aireación y capacidad de retención de agua.
21. Las estrategias de biorremediación por composteo, se basan en la adición y mezclado de
los componentes primarios de una composta (agentes de volumen) con el suelo
contaminado, de manera que conforme la composta madura, los contaminantes son
degradados por la microflora activa dentro de la mezcla. Los sistemas de composteo
incluyen fosas en el suelo, reactores cerrados (tambores rotatorios, tanques circulares),
recipientes abiertos, silos, biopilas alargadas y biopilas estáticas.
EL REINO DE LOS HONGOS
Los hongos son organismos eucariontes uni o pluricelulares que se desarrollan en
sitios húmedos y con poca luz. Las células de los segundos se agrupan en filamentos
llamados hífas que en conjunto recibe el nombre de micelio.
Antiguamente, los hongos se incluían en el reino Plantae, pero por carecer de clorofila y
tener una composición química diferente en la pared celular, se clasificaron en reinos
diferentes.
La nutrición de los hongos es heterótrofa, es decir, que no pueden producir sus propios
alimentos como lo hacen las plantas. Descomponen la materia orgánica por medio de
enzimas, absorbiendo las sustancias nutritivas. La reproducción puede ser asexual o
sexual, principalmente por esporas.
La mayor parte de los hongos son saprofitos; algunos se consideran parásitos; otros
mutualistas (que se asocian con otros seres en beneficio mutuo, como ocurre con los
líquenes).
Características de los hongos
! Eucariontes (con pared celular)
! Sin tejido vascular
! Se reproducen principalmente por medio de esporas, que son diseminadas por el
viento y pueden ser sexuadas o asexuadas.
! No tienen movimiento
! Pueden ser uni o multicelulares
! La pared celular esta formada de quitina; en las plantas es celulosa.
! Son heterotróficos, se alimentan de materia orgánica. Los organismos autotróficos,
producen sus alimentos por medio de la fotosíntesis
! Los animales, también heterotróficos, primero ingieren y después digieren. Los
hongos primero digieren y después ingieren.
Tipos de hongos
Los dos tipo de hongos q vamos a utilizar en esta investigación son el hongo
Aspergillus y el hongo Trichoderma.
22. El Aspergillus es un género de alrededor de 200 hongos (mohos), y es ubicuo. Los
hongos se pueden clasificar en dos formas morfológicas básicas: las levaduras y las
hifas. El Aspergillus es un hongo filamentoso (compuesto de cadenas de células,
llamadas hifas), el tipo de hongos opuesto a las levaduras, éstas últimas compuestas de
una sola célula redondeada. El hábitat natural del Aspergillus son el heno y el
compostaje.
En 1729 el Aspergillus fue catalogado por primera vez por el biólogo italiano Pier
Antonio Micheli. Micheli usó el nombre "Aspergillum" por parecerse el hongo al
instrumento usado para dispersar agua bendita.[1] La descripción hecha por Micheli de
este género de hongo en su obra Nova Plantarum Genera tiene importancia histórica, al
ser reconocido como el punto inicial de la ciencia de la micología.
La estructura microscópica del Aspergillus es única. Tienen hifas tabiculares y
conidioforas cuya cabeza está localizada en el extremo de un hifa, compuesta por una
vesícula rodeada por una corona de fiálides en forma de botella directamente insertadas
sobre la vesícula.[8] De las fiálides se desprenden las esporas (conidios). Otras
estructuras se encuentran en ciertas especies y no en otras, por ejemplo, las células de
Hüle
[pic]
Fig. 13. Mitospora de Aspergillus flavus
Trichoderma sp. es un hongo saprofito, antagonista de patógenos vegetales que se
encuentra presente en la mayoría de los suelos. Activa el crecimiento radicular de las
plantas, es capaz de colonizar y crecer en las raíces a medida que éstas se desarrollan y
aumenta la resistencia del cultivo frente al ataque de posibles patógenos.
[pic]
Fig. 14. Mitospora de Trichoderma sp.
MATERIALES Y METODOS
MATERIALES
1 Mazo
1 Mortero
1 Maya (tamiz) de 1 mm de diámetro
1 balanza granataria
1 Vaso de precipitado de 500 ml
1 Matraz erlenmeyer de 500 ml
33 vasos de precipitado de 250 ml
23. 1 Soporte universal con pinzas
1 Matraz de bola aforado
1 Bureta para titular
2 frascos de vidrio con tapa de 250 ml
1 Frasco de dilución
3 Tubos de ensayo
1 Varilla de vidrio para rastrillar
1 Soporte para el rastrilleo
3 Pipetas de 0.5 ml
1 Probeta de 100 ml
1 Rejilla para tubos de ensayo
3 cajas de petri
3 Agitadores
1 Mechero de bunsen
Equipo soxhlet
Papel filtro
Papel aluminio
Pinza de disección
Lentes de protección
Batas
Cubre bocas
Franela
Algodón
Cerillos
Alcohol
24. REACTIVOS
500 gr de suelo contaminado con HTP
500 gr de suelo limpio
100 ml de agua destilada
2 ml de cloruro de bario al 2 %
2 gotas de fenolftaleína al 1 %
5 ml de hidróxido de potasio estéril a 1 N
Acido clorhídrico a 0.1 N
90 ml de solvente diclometano
LOCALIZACION DEL ÁREA DE ESTUDIO.
Los criterios para seleccionar los suelos a utilizar en esta investigación serán que
presenten algunas similitudes en sus propiedades físico-químicas y presencia de niveles
de contaminación. Se utilizarán, suelos provenientes del ejido José Narciso Robirosa del
municipio de Huimanguillo, Tabasco, localizado en las coordenadas 18°04'54”N y
94°02'31”O ubicado al sureste de la petroquímica la Venta Tabasco (contaminado con
petróleo) y suelo proveniente del ejido Arroyo Hondo Santa Teresa en Cárdenas,
Tabasco. (Sin contaminación) localizada en las coordenadas 18°0'0”N y 93°25'0”W.
ANALISIS EN LABORATORIO.
Esta investigación se desarrollará en condiciones in-vitro en el laboratorio de la
Universidad Popular de la Chontalpa. Se utilizaran suelos de 25000 a 50000 mgkg-1 de
HTP (Hidrocarburos Totales de Petróleo) y 78000 mgkg-1 de HTP de petróleo
intemperizado. Se necesitará de un consorcio de hogos aspergillus y trichoderma
tomados del cepario del laboratorio de microbiología del suelo del colegio de
posgraduados campus tabasco, y se aislarán en suelo contaminado con 78000 mgkg-1
de HTP provenientes de la Venta Tabasco.
• PREPARACION DE SUELO Y UNIDADES EXPERIMENTALES
Los suelos será secados bajo sombra, se moleran con mazo y mortero, se tamizaran con
una maya de 1 mm de diámetro. Se pesarán 100 gr de suelo para cada unidad
experimental.
La unidad experimental consistirá en un frasco de vidrio con tapa, con una capacidad de
250 ml. El suelo del sitio 1 (suelo limpio) será utilizado para unidades experimentales
testigo y también para las unidades experimentales que se requerirán contaminar con
25000 mgkg-1 y 50000 mgkg-1 de HTP. Para las unidades experimentales con 78000
mgkg-1 de HTP de petróleo intemperizado se utilizará el suelo del sitio 2 (suelo
25. intemperizado). Se incorporará un consorcio de hongos aspergillus y trichoderma
adicionando 30 ml de inóculo de este consorcio a las unidades experimentales según los
tratamientos.
• TAMAÑO DE LA POBLACIÓN DE HONGOS
El tamaño de la población de hongos se evaluará a las 96, 720 y 1440 horas. Se
cuantificará a través del método de dilución seriada en agar sólido (Magidagan, 1998);
que consiste en tomar 10 gr de suelo (homogéneo) de cada tratamiento, el cual se
colocara en el frasco de 90 ml de H2O estéril. Este se agitará en el agitador mecánico a
124 revoluciones por minuto (rpm) con movimiento lineal durante 10 min y se
realizaran diluciones seriadas de 102, 103 y 104. Se tomaran alícuotas de 0.1 ml de cada
dilución, ésta se colorará sobre la superficie del medio de cultivo, con tres repeticiones
por dilución. El medio de cultivo será de patata dextrosa agar (PDA). El 0.1 ml de la
dilución colocado sobre el medio de cultivo en la caja de petri, se rastrillará con una
varilla de vidrio, una vez terminado se procederá a incubar a 30 °C por 98 horas, para
posteriormente realizar la evaluación de las unidades formadoras de colonias por el tipo
de hongo.
Una vez obtenidos los resultados se aplicará la siguiente formula para saber las unidades
formadoras de colonias del consorcio y el tipo de hongos.
UFC = # de colonias x diluc x 10 g
PSS
Donde:
UFC = unidades formadoras de colonias
Diluc = dilución
PPS = peso de suelo seco
• PORCENTAJE DE DEGRADACIÓN DE HTP.
Esta variable se evaluará al inicio y a la 1400 horas. Los hidrocarburos de cada muestra
se extraerán mediante el equipo Soxhlet por el método de la EPA (agencia de protección
ambiental de Estados Unidos) 3540C que consiste en pesar 10 gr de muestra de suelo
(para cada uno de los diferentes tratamientos), estas muestras se colocan en el equipo
soxhlet con 90 ml de solvente diclorometano a una temperatura constante de 45 °C
durante 8 horas que es el tiempo de duración para llevar a cabo de extracción de dichas
muestras.
Las muestras obtenidas se pesaran en una balanza y se sacaran los resultados por
diferencia de peso (Escalante, 2002).
• PORCENTAJE DE HUMEDAD.
Esta variable se evaluará al inicio y cada 30 días. Se utilizará el método gravimétrico
(Botello y Villanueva. 1978) que consiste en medir el contenido de humedad por
diferencia en peso, se toma 10 gr de muestra (material húmedo) se realiza peso inicial
en una balanza granataria, posteriormente, porteriormente se mete a secar en la estufa a
105 °C por 78 horas. Para ralizar el calculo de humedad de porcentaje de humedad se
26. tomarán los resultados obtenidos de los tratamientos y se transformaran conforme a la
siguiente formula:
% Hum = P.Sh – P.S.S X 100
P.Sh
Donde:
% Hum = porciento de humedad
P.Sh = peso de suelo húmedo
P.S.S = peso de suelo seco
• CUANTIFICACION DEL METABOLISMO AERÓBICO DEL SUELO
Esta variable se cuantificará utilizando una técnica volumétrica en donde se determinará
la cantidad de CO2 producido (García, 1981). Para ello se utilizarán las unidades
experimentales de los tratamientos a utilizar para evaluar las variables de porciento de
degradación, población de consorcio de hongos y porcentaje de humedad.
A cada unidad experimental se le introducirá un frasco de vidrio de 5 ml de hidróxido
de potasio y una tira de papel filtro, los frascos se taparán y se cubrirán con papel
aluminio para asegurar las unidades experimentales.
A las 96, 720 y 1440 horas se evaluarán la producción de CO2. Para esta evaluación se
colocarán todos los frascos en la mesa y con una pinza estéril se retirará el frasco con
hidróxido de potasio, colocando este en un vaso de precitado y se le adicionarán 5 ml de
agua estéril, 2 ml de cloruro de bario y 2 gotas de fenolftaleína, para posteriormente
proceder a su titulación con ácido clorhídrico.
CRONOGRAMA
BIBLIOGRAFIA
Alonso, T.M.E. 2002. Biología. Edit. Mcgraw-Hill Interamericana S.A. de C.V.
México DF. 470 p.
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GLOSARIO
Alícuota: Es el volumen o cantidad de masa que se va a emplear en una prueba de
plataforma o de laboratorio. Normalmente las alícuotas son el resultado de repartir un
volumen inicial en varias partes iguales. Se suele medir en mililítros (mL) o gramos
diluidos (g).
Biopilas: Las biopilas constituyen una tecnología de biorremediación ex situ en la cual
el suelo contaminado con hidrocarburos es extraído y dispuesto en un área de
tratamiento o piscina previamente excavada para su descontaminación con
microorganismos.
Composteo: es un proceso por medio del cual materia biodegradable se mezcla para
convertirse en un abono humífero estabilizado gracias al trabajo de organismos
biológicos que viven bajo condiciones controladas.
Cuantificación: es el proceso de convertir un objeto a un grupo de valores discretos,
como por ejemplo un número entero. Dependiendo del campo de estudio, el término
cuantificación puede tomar diferentes definiciones.
Humífero: rico en humus.
Humus: es la sustancia compuesta por productos orgánicos, de naturaleza coloidal, que
proviene de la descomposición de los restos orgánicos (hongos y bacterias). Se
caracteriza por su color negruzco debido a la gran cantidad de carbono que contiene. Se
encuentra principalmente en las partes altas de los suelos con actividad orgánica.
Inóculo: Diáspora de los hongos que forman simbiosis mutualística con las raíces de las
plantas.
Microflora: Representada por hongos, algas unicelulares y vegetales microscópicos que
se encuentran en un suelo.
Patata Dextrosa Agar (PDA): es un medio de cultivo selectivo aprovechando las
condiciones acidas del medio una vez reconstituido, y que alcanza el ph 5,6 aunque en
28. condiciones de excesiva contaminación bacteriana se puede potenciar el efecto del ph
acidifican.
Rizosfera: es una parte del suelo inmediata a las raíces donde tiene lugar una interacción
dinámica con los microorganismos.
Tamizar: es pasar por el tamiz, es decir filtrar una mezcla para que caigan al plato sólo
las partes más finas