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Principios de biorremediación - tipos de biorremediación, contaminates susceptibles de ser tratados



BIORREMEDIACIÓN
Introducción
En Colombia se encuentran un sinnúmero de sitios con diferentes niveles de impacto ambiental, resultado de la actividad petrolera, el uso indiscriminado de agroquímicos y el mal tratamiento de las aguas residuales. En este contexto se debe resaltar el valor de desarrollar tecnologías de biorremediación como alternativas para la recuperación de ecosistemas impactados.
La misma industria petrolera en el mundo ha empezado investigaciones en esta area en los últimos años, esto se ve reflejado en la gran cantidad de artículos publicados haciendo referencia a la biorremediación como una alternativa viable para la recuperación de suelos y aguas subterraneas contaminados; en Colombia, la Empresa Colombiana de Petróleos (ECOPETROL), con ayuda del Instituto Colombiano del Petróleo (ICP), ha empezado a buscar medidas efectivas en términos de costo/beneficio para recuperar algunos de los sitios contaminados mas problematicos en el país.


La biorremediación es la aplicación de ingeniería de los procesos microbiológicos para limpiar el suelo o el agua subterranea contaminada con productos químicos como pesticidas y desechos, se ha convertido en una opción viable correctiva enfocada para hacer frente a estos problemas ambientales. Esta técnica resulta atractiva porque tiene el potencial de eliminar permanentemente los contaminantes a través de la transformación bioquímica o la mineralización, evitar el químico agresivo y de tratamiento físico; operar in situ, y ser rentable. Aunque se han logrado avances en la comprensión de muchos de losfenómenos basicos que subyacen en la biorremediación, como el esclarecimiento de las vías de degradación bioquímica y la identificación de bacterias autóctonas capaz de biodegradar contaminantes, sigue siendo difícil diseñar a nivel de campo las aplicaciones de la biorremediación.
Antecedentes
A mediados del siglo XX se desarrollaron las primeras investigaciones encaminadas a estudiar el potencial de los microorganismos para biodegradar contaminantes. Las primeras patentes, fundamentalmente para remediación de vertidos de gasolina, aparecen en los años 70. En los años 80 se generalizó el uso del aire y peróxidos para suministrar oxígeno a las zonas contaminadas mejorando la eficiencia de los procesos degradativos.


Durante los años 90 el desarrollo de las técnicas de 'air sparging' (burbujeo de oxígeno) hizo posible la biorremediación en zonas por debajo del nivel freatico. Al mismo tiempo, la implementación en la practica de aproximaciones experimentales en el laboratorio permitió el tratamiento de hidrocarburos clorados, los primeros intentos con metales pesados, el trabajo en ambientes anaerobios, etc. Paralelamente, se desarrollaron métodos de ingeniería que mejoraron los rendimientos de las técnicas mas populares para suelos contaminados ('landfarming', 'composting', etc.).

TIPOS DE BIORREMEDIACIÓN
Según el modo de aplicación de las técnicas, la biorremediación puede ser:
* Biorremediación “in situ”: Trata las aguas, suelos o arenas contaminadas sin sacarlas del lugar en el que se encuentran.
* Biorremediación “ex situ”: Los procesos de tratamiento sellevan a cabo tras la excavación del medio contaminado, bien en simples biorreactores (técnicas de “bioslurry” para suelos), en plantas de tratamiento (técnicas “pump & treat”), en biopilas, o sobre laminas impermeables (“landfarming” ex situ), etc.
La diferencia entre estos procedimientos radica en que los procesos de biorremediación “ex –situ” tienen la posibilidad de optimizar mejor los parametros microbiológicos y se tiene mejor control de las variables del proceso (temperatura, tiempos, etc)
De acuerdo a la comunidad microbiana los tipos de biorremediación son:
* Atenuación natural (biorremediación natural o intrínseca): es la llevada a cabo por los organismos autóctonos del medio afectado por lo que depende de las habilidades metabólicas de éstos. Basicamente se distinguen dos modelos: aeróbica y anaeróbica.
* Bioestimulación: introducción de modificaciones en el medio ambiente (aporte de nutrientes, aireación, etc) para favorecer la biorremediación intrínseca. En muchos casos sera suficiente añadir aceptores de electrones (oxígeno, nitratos, etc) pero en otros hay que aportar nutrientes (como N y P), ajustar el pH, aportar cometabolitos, etc.
* Bioaumentación: consiste en la adición de microorganismos especializados al medio con el fin de potenciar la remediación.
Microorganismos utilizados en biorremediación
Un compuesto xenobiótico (del griego xenos: extraño) es aquel que no se encuentra de forma natural en los diferentes ecosistemas se obtienen por síntesis química y llega a los ecosistemas (suelo y agua) por la actividadantropogénica urbana o industrial. Éstos pueden ser degradados por organismo vivos (grupos microbianos), tal como se muestra en la tabla 1.

Tabla 1. Microorganismos utilizados en la biorremediación de suelos y aguas
GRUPO | GENERO |
Bacterias | Alcaligenes sp |
| Arthrobacter sp. |
| Bacillus sp. |
| Corynebacterium sp. |
| Mycrobacterium sp. |
| Nocardia sp. |
| Pseudomonas sp. |
Hongos | Aspergillus sp. |
| Penicillium sp. |
| Rhizopus sp. |
| Phanerochaete sp. |
| Pleurotus sp. |
Algas | Saccharomyces sp. |
| Candida sp. |
| Chlorella sp. |
| Dunaliella sp. |
| Chlamydomonas sp. |

De todos los organismos vivos que se utilizan en las tecnologías de biorremediación, son las bacterias el grupo microbiano mas importante debido a la gran variedad de géneros y especies y a la versatilidad metabólica que poseen. Un gran número de bacterias son capaces de metabolizar compuestos xenobióticos como fuente de carbono en cultivos puros (Abalos y col., 2004), sin embargo no siempre una simple bacteria posee toda la capacidad enzimatica necesaria para degradar uno o varios compuestos organicos contaminantes del ecosistema. Las poblaciones mixtas o consorcios microbianos tienen mayor poder biodegradativo porque la información genética que codifica al sistema enzimatico del consorcio o la población mixta es mas completa y por tanto es mas probable la degradación de las mezclas complejas de xenobióticos presentes de un area dañada (Schlegel, 1997; Napoles, 2005; Viñas, 2005; Núñez y col., 2004).


Los géneros bacterianosdegradadores mas usados son los Alcaligenes, Arthrobacter, Bacillus, Nocardia y Pseudomonas spp (Leahy y Colwell, 1990).
CONTAMINATES SUSCEPTIBLES DE SER TRATADOS
Contaminantes en el Suelo
Los contaminantes del suelo se pueden dividir en dos grandes grupos:
Organicos: Se encuentran principalmente compuestos del grupo BTEX (benceno, tolueno, etilbenceno y xileno), fenoles, policlorobifenilos (PCBs), hidrocarburos policíclicos aromaticos (PAHs) y plaguicidas (Orozco y col., 2004).
Estos contaminantes organicos pueden encontrarse en el suelo de cuatro formas distintas: vapor, disolución acuosa, líquido no acuoso y adsorbidos en los sólidos y coloides. La migración de un compuesto organico en el suelo es muy difícil de predecir ya que intervienen una gran variedad de factores, tanto del suelo (estructura, parametros físicos, químicos y microbiológicos) como del propio contaminante (solubilidad, adsorción, viscosidad, volatilidad, actividad biológica, reactividad química) (Orozco y col., 2004; Napoles, 2005).
Inorganicos: Se destacan los metales pesados; las cuales se pueden clasificar en dos grupos:
* Tóxicos a altas concentraciones: cobre, zinc, manganeso, hierro y cromo.
* Tóxicos a bajas concentraciones: cadmio, mercurio, plomo, níquel, selenio, arsénico.
Contaminantes en sistemas acuosos
A medida que la población crece se incrementa la necesidad de agua, ransformandose en un elemento esencial para el desarrollo. El problema del agua depende de la mala gestión y distribución de los recursos hídricos y sus métodos.

Existen varios tipos de contaminantes delas aguas superficiales y subterraneas y por su naturaleza se pueden clasificar en:
Químicos: sales inorganicas, acidos o alcalis, compuestos organicos, radioactivos, hidrocarburos, plaguicidas y otros tóxicos.
Físicos: sólidos y líquidos flotantes, materiales que producen espumas, aguas calientes, materiales suspendidos y sedimentados.
Biológicos: bacterias patógenas, virus, algas, protozoos y parasitos.
La contaminación biológica es muy frecuente en zonas de gran insalubridad, principalmente en los países subdesarrollados, donde se puede desencadenar una epidemia en un período corto de tiempo.
Su control o prevención es relativamente facil en comparación con la contaminación física o química.
CONCLUSIONES
La tecnología de biorremediación tiene un gran potencial en la recuperación de suelos y aguas contaminadas y ademas es menos costoso que otras alternativas de restauración ya que son técnicas de descontaminación basadas en los procesos de biodegradación y son facilmente aplicables.
A pesar que han sido ampliamente estudiadas es indispensable estar en constante evolución y se hace cada vez mas necesario el descubrimiento, la investigación y el estudio de nuevos microorganismos los cuales pueden ser potencialmente útiles en la biorremediación.
Esto se puede lograr con el estudio previo de los parametros de degradación en el laboratorio sobre muestras creando condiciones analogas a las del medio natural, esta metodología ha sido adoptada por los recientes estudios constituyendo una fuente de información valiosa para la aplicación en la biorremediación.





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