Bio Remediacion

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS AGRCOLAS INSTITUTO SUPERIOR DE POSTGRADO MAESTRA EN GESTIN EMPRESARIAL DEL AGROECOTURISMO MODULO IV ECOLOGA

BIO-REMEDIACIN

INSTRUCTOR: DR. JESS INCA ALUMNA: ING. ALBA CHVEZ

QUITO D.M., 30 DE SEPTIEMBRE DEL 2009

Ing. Agrop. Alba Chvez A.

Bio-remediacin

septiembre 2009

BIO-REMEDIACIN Objetivo Generaly

Entender claramente los procesos de Bio-remediacin y sus aplicaciones.

Objetivos Especficosy y y y y

Definir los procesos biolgicos naturales de las plantas Mediante el uso de Bio-remediacin dar un apoyo a la agricultura Determinar las formas posibles de descontaminacin in-situ Realizar un estudio de las labores a realizarse para evitar la perturbacin de los lugares a descontaminarse y sus alrededores Fomentar el cuidado del ambiente, tanto plantas, rboles y animales que contribuyen a mantener el equilibrio del medio.

INTRODUCCIN El crecimiento de la poblacin y el avance de las actividades industriales a partir del siglo XIX trajeron serios problemas de contaminacin ambiental. Desde entonces, los pases generan ms desperdicios, muchos de ellos no biodegradables o que se degradan muy lentamente en la naturaleza, lo que provoca su acumulacin en el ambiente sin tener un destino seguro o un tratamiento adecuado. De este modo, en lugares donde no existe control sobre la emisin y el tratamiento de los desechos, es factible encontrar una amplia gama de contaminantes. Habitualmente, los casos de contaminacin que reciben mayor atencin en la prensa son los derrames de petrleo. Pero, en el mundo constantemente estn sucediendo acontecimientos de impacto negativo sobre el medio ambiente, incluso en el entorno directo, generados por un gran abanico de agentes contaminantes que son liberados al ambiente. Un ejemplo lo constituyen algunas industrias qumicas que producen compuestos cuya estructura qumica difiere de los compuestos naturales, y que son utilizados como refrigerantes, disolventes, plaguicidas, plsticos y detergentes. El problema principal de estos compuestos es que son resistentes a la biodegradacin, por lo cual se acumulan y persisten en el ambiente y lo perjudica tanto como a los seres vivos, entre ellos el ser humano. En las ltimas dcadas, entre las tcnicas empleadas para contrarrestar los efectos de los contaminantes, se comenz a utilizar una prctica llamada Bio-remediacin. El trmino Bioremediacin fue acuado a principios de la dcada de los 80, y proviene del concepto de remediacin, que hace referencia a la aplicacin de estrategias fsico-qumicas para evitar el dao y la contaminacin en suelos. Los cientficos se dieron cuenta que era posible aplicar estrategias de remediacin que fuesen biolgicas, basadas esencialmente en la observacin de la capacidad de los microorganismos de degradar en forma natural ciertos compuestos contaminantes. Entonces, la Bio-remediacin surge como una rama de la biotecnologa que busca resolver los problemas de contaminacin mediante el uso de seres vivos (microorganismos como hongos o bacterias y plantas) capaces de degradar compuestos que provocan desequilibrio en el medio ambiente, ya sea suelo, sedimento, fango o mar.

Ing. Agrop. Alba Chvez A.

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Fig. 1. Bacteria Pseudomona aeruginosa degradadora de Hidrocarburos

Los organismos que se utilizan para estos fines estn presentes en el medio. Tal es el caso de bacterias como Lactobacillus, Bacillus, Spirillum, Pseudomonas o de hongos como Aspergillus, Penicillium, Candida, Mucor. Estos organismos se han utilizado para eliminar el vertido producido en el mar o en las playas como consecuencia de mareas negras, tal es el caso de la limpieza de 10.000 m de playa del Parque Nacional de las Islas Atlnticas que sufri los efectos de la marea negra. Este tipo de bacterias tambin fueron utilizadas en la limpieza de 110 millas de playa en el vertido del Exxon Valdez en Alaska en Marzo de 1989. Estas bacterias eliminan los hidrocarburos al digerirlos en su metabolismo.

Fig. 2. Marea negra del Prestige

Tambin existen bacterias quimioautotrficas, que actan a pH cidos y temperaturas elevadas, que eliminan minerales sulfurados al utilizarlos como sustrato para la obtencin de energa. Estas mismas bacterias pueden utilizarse en la recuperacin de fsforo y de metales asociados a xidos, para ello ha de generarse un medio cido, para que las bacterias puedan actuar.

Ing. Agrop. Alba Chvez A.

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Fig. 3. Esquema de Bio-remediacin

Todos estos organismos son susceptibles de seleccin, de mejora y de manipulacin mediante tcnicas de ingeniera gentica. Esto plantea numerosas dudas e inquietudes debido al escaso conocimiento que se tiene de las interacciones que puedan existir con los organismos modificados genticamente, tanto entre s como entre ellos y el medio. Debe existir un control muy estricto de estos organismos cuando han sido manipulados mediante tcnicas de ingeniera gentica dado que pueden competir de forma ventajosa con los organismos del medio desplazndolos, ocasionando con esto alteraciones en las redes trficas. Asimismo existe el riesgo de que una proliferacin de estos organismos pueda causar daos en las instalaciones humanas, de no existir controles, como es el caso de los depsitos de combustible, tanques de combustible, yacimientos de hidrocarburos que puedan ser contaminados con bacterias devoradoras de petrleo. Tipos de Bio-remediacin En los procesos de Bio-remediacin generalmente se emplean mezclas de ciertos microorganismos o plantas capaces de degradar o acumular sustancias contaminantes tales como metales pesados y compuestos orgnicos derivados de petrleo o sintticos. Bsicamente, los procesos de Bio-remediacin pueden ser de tres tipos:

Fig. 4: Diferentes modos de Bio-remediacin.

Ing. Agrop. Alba Chvez A.

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1. Degradacin enzimtica Este tipo de degradacin 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 genticamente que son comercializadas por las empresas biotecnolgicas. Por ejemplo, existe un amplio nmero de industrias de procesamiento de alimentos que producen residuos que necesariamente deben ser posteriormente tratados. En estos casos, se aplican grupos de enzimas que hidrolizar (rompen) polmeros complejos para luego terminar de degradarlos con el uso de microorganismos. Un ejemplo lo constituyen las enzimas lipasas (que degradan lpidos) que se usan junto a cultivos bacterianos para eliminar los depsitos de grasa procedentes de las paredes de las tuberas que transportan los efluentes. Otras enzimas que rompen polmeros utilizados de forma similar son las celulosas, proteinasas y amilasas, que degradan celulosa, protenas y almidn, respectivamente. Adems de hidrolizar estos polmeros, existen enzimas capaces de degradar compuestos altamente txicos. 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 degradacin de fenoles y aminas a romticas presentes en aguas residuales de muchas industrias. 2. Remediacin microbiana En este tipo de remediacin se usan microorganismos directamente en el foco de la contaminacin. Los microorganismos utilizados en Bio-remediacin pueden ser los ya existentes (autctonos) en el sitio contaminado o pueden provenir de otros ecosistemas, en cuyo caso deben ser agregados o inoculados. La descontaminacin se produce debido a la capacidad natural que tienen ciertos organismos de transformar molculas orgnicas en sustancias ms pequeas, que resultan menos txicas. El hombre ha aprendido a aprovechar estos procesos meta blicos de los microorganismos, de esta forma, los microorganismos que pueden degradar compuestos txicos para el ambiente y convertirlos en compuestos inocuos o menos txicos, se aprovechan en el proceso de Bioremediacin. De esta forma, reducen la polucin de los sistemas acuticos y terrestres. La gran diversidad de microorganismos existente ofrece muchos recursos para limpiar el medio ambiente y, en la actualidad, esta rea est siendo objeto de intensa investigacin. Existen, por ejemplo, bacterias y hongos que pueden degradar con relativa facilidad petrleo y sus derivados, benceno, tolueno, acetona, pesticidas, herbicidas, teres, 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 ms fcilmente. Las actividades microbianas en el proceso de Bio-remediacin se pueden resumir en el siguiente esquema:

Ing. Agrop. Alba Chvez A.

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Fig. 5: METABOLISMO MICROBIANO . Los microorganismos ingieren contaminantes como fuente de carbono y algunos nutrientes como fsforo y nitrgeno. La digestin de estos compuestos en sustancias ms simples como parte del metabolismo del microorganismo, puede resultar en la degradacin del compuesto en forma parcial (transformacin) o total a dixido de carbono (CO 2) y agua (H 2O).

3. Remediacin con plantas (fitorremediacin) La fitorremediacin 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 orgnicos y radioactivos. La fitorremediacin ofrece algunas ventajas y desventajas frente a los otros tipos de Bioremediacin: Ventajas: Las plantas pueden ser utilizadas como bombas ex