TECNOLOGIAS Y METODOS QUIMICOS DE REMEDIACIÓN. BIOMARCADORES .METODOS BIOLOGICOS: BIORREACTORES Y BIOFILTROS

   

NOMBRE DOCENTE: NOMBRE ESTUDIANTES:

ANA MARIA ARDILA GINA MENJURA

PAULA SERRANO

NATHALIA MEJIIA

KAREN FLOREZ

MARLON OLARTE

BIOQUIMICA2015

TECNOLOGIAS Y METODOS QUIMICOS DE REMEDIACIÓN. BIOMARCADORES .METODOS BIOLOGICOS: BIORREACTORES Y BIOFILTROS

   

TECNOLOGIAS DE REMEDIACIÓN

      Tecnologías de remediación

El término “tecnología de tratamiento” implica cualquier operación unitaria o serie de operaciones unitarias que altera la composición de una sustancia peligrosa o contaminante a través de acciones químicas, físicas o biológicas de manera que reduzcan la toxicidad, movilidad o volumen del material contaminado (EPA, 2001).

La tecnología de remediación en particular depende, • factores específicos del sitio y de las propiedades

fisicoquímicas del contaminante.• su disponibilidad.• la fiabilidad demostrada o proyectada, de su estado de

desarrollo (laboratorio, escala piloto o gran escala).• costo.

Clasificación de tecnologías de remediación

Las tecnologías de remediación pueden clasificarse de diferentes maneras, en base a los siguientes principios:

1. estrategia de remediación.

2. lugar en que se realiza el proceso de remediación.

3. tipo de tratamiento.

cada una de estas clasificaciones proporciona diferente información acerca de las tecnologías de remediación.

1.Estrategia de remediación.

 Son tres estrategias básicas que pueden usarse separadas o en conjunto, para remediar la mayoría de los sitios contaminados:• Destrucción o modificación de los contaminantes. Este tipo de

tecnologías busca alterar la estructura química del contaminante• Extracción o separación. Los contaminantes se extraen y/o

separan del medio contaminado, aprovechando sus propiedades físicas o químicas (volatilización, solubilidad, carga eléctrica).

• Aislamiento o inmovilización del contaminante. Los contaminantes son estabilizados, solidificados o contenidos con el uso de métodos físicos o químicos

2.Lugar de realización del proceso de remediación

• In situ. Son las aplicaciones en las que el suelo contaminado es tratado, o bien, los contaminantes son removidos del suelo contaminado, sin necesidad de excavar el sitio. Es decir, se realizan en el mismo sito en donde se encuentra la contaminación.

• Ex situ. La realización de este tipo de tecnologías, requiere de excavación, dragado o cualquier otro proceso para remover el suelo contaminado antes de su tratamiento que puede realizarse en el mismo sitio (on site) o fuera de él (off site).

3.Tipo de tratamiento

Esta clasificación se basa en el principio de la tecnología de remediación y se divide en tres tipos de tratamiento:• Tratamientos biológicos (biorremediación). Utilizan las actividades 

metabólicas de ciertos organismos (plantas, hongos, bacterias) para degradar (destrucción),transformar o remover los contaminantes a productos metabólicos inocuos.

• Tratamientos fisicoquímicos. Este tipo de tratamientos, utiliza las propiedades físicas y/o químicas de los contaminantes o del medio contaminado para destruir, separar o contener la contaminación.

• Tratamientos térmicos. Utilizan calor para incrementar la volatilización(separación), quemar, descomponer o fundir (inmovilización) los contaminantes en un suelo.

Tecnologías tradicionales

• Son tecnologías utilizadas comúnmente a gran escala, cuya efectividad ha sido probada. La información disponible acerca de costos y eficiencia es de fácil acceso. Entre las tres tecnologías tradicionales usadas con mayor frecuencia, se encuentran: la incineración in situ y ex situ, la solidificación/estabilización, la extracción de vapores y la desorción térmica.

Tecnologías innovadoras

• Tecnologías innovadoras. Son tecnologías propuestas más recientemente, que pueden encontrarse en diferentes etapas de desarrollo (investigación, escala piloto o gran escala). Su limitado número de aplicaciones genera la falta de datos acercad e sus costos y eficiencias. En general, una tecnología de tratamiento se

considera novedosa si su aplicación a gran escala ha sido limitada.

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METODOS QUIMICOS DE REMEDIACIÓN

Métodos Químicos de Remediación

¿QUE SON?• Los tratamientos fisicoquímicos aprovechan las 

propiedades físicas y/o químicas de los contaminantes o del medio contaminado para destruir, separar o contener la contaminación.

• Este tipo de tecnologías generalmente son efectivas en cuanto a costos y pueden concluirse en periodos cortos, en comparación con las tecnologías de biorremediación.

Métodos químicos de remediación aplicados en el agua

OXIDACIÓN QUÍMICA Entre las técnicas de oxidación directa de los contaminantes orgánicos están la ozonación directa, la cloración y el permanganato potásico. El tratamiento se suele hacer in situ en fase líquida (zona saturada, o partes inundadas de la zona vadosa). Como los oxidantes no son selectivos reaccionan con toda la materia orgánica presente. Ocurre que los terrenos y las aguas subterráneas de alto COT poseen una elevada demanda de oxidante, aunque la real del contaminante sea baja. La heterogeneidad del terreno también afecta la eficacia de cualquier estrategia de oxidación in situ.

Son una metodología  in situ para  la  remediación de    agua contaminada.•Estas  barreras  no  son  barreras  físicas      para  el  flujo.  Son barreras  con  material    capaz  de    reaccionar  con  los contaminantes del agua subterránea. •Para  aumentar  la  eficiencia  de  la  pared  reactiva,  esta puede ser construida de tal modo que el agua subterránea converja  con  el  medio  reactivo.  El  arreglo  resultante  es llamado traza de convergencia.Principios activos:Hierro granuladoCarbón activoCaliza

Barreras Reactivas Permeables

Métodos químicos aplicados al suelo

Remediación electrocinética (RE)

 La remediación electrocinética es una tecnología en desarrollo que aprovecha las propiedades conductivas del suelo, cuyo objetivo es separar y extraer contaminantes orgánicos e inorgánicos (metales) de suelos, lodos y sedimentos, con el uso de un campo eléctrico que permite remover las especies cargadas (iones). Implica la aplicación de una corriente directa de baja intensidad entre un electrodo positivo y uno negativo. 

• Lavado de suelos. Los contaminantes sorbidos en las partículas finas 

del suelo son removidos con el uso de soluciones acuosas en un suelo excavado. De esta manera se reduce el volumen del material contaminado, ya que las partículas finas son extraídas del resto del suelo. 

• Extracción por solventes. Este tipo de procesos, utiliza solventes orgánicos 

para disolver los contaminantes y así removerlos del suelo

Tratamiento Químico(oxido-reducción)

Típicamente involucra reacciones de oxidación-reducción (redox) que convierten químicamente compuestos tóxicos o peligrosos a compuestos menos tóxicos o no peligrosos, que son más estables, menos móviles o inertes. Los agentes oxidantes más usados para tratar contaminantes peligrosos en el suelo, son el ozono, peróxido de hidrógeno, hipocloritos, cloro, dióxido de cloro y el reactivo de Fenton (peróxido de hidrógeno y hierro). Este método puede aplicarse in situ o ex situ en suelos, lodos, sedimentos y otros sólidos.

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METODOS BIOLOGICOS

BIORREMEDIACIÓN

• El término biorremediación se utiliza para describir una variedad de sistemas que utilizan organismos 

vivos para degradar, transformar o remover compuestos orgánicos tóxicos a productos 

metabólicos inocuos o menos tóxicos. 

Esta estrategia biológica depende de 

las actividades catabólicas de los organismos, y por consiguiente de su 

capacidad para utilizar los contaminantes como fuente de 

alimento y energía

IN SITU:• Son las aplicaciones en las que el suelo contaminado es 

tratado, o bien, los contaminantes son removidos del suelo contaminado, sin necesidad de excavar el sitio. Es decir, se realizan en el mismo sitio en donde se encuentra la contaminación.

EX SITU:• La realización de este tipo de tecnología, requiere 

excavación o cualquier otro proceso para remover el suelo contaminado antes de su tratamiento que puede realizarse en el mismo sitio o fuera de él.

BIORREACTOR

• Un biorreactor es un recipiente o sistema que mantiene un ambiente biológicamente activo. Busca mantener ciertas condiciones ambientales propicias (pH, temperatura, concentración de oxígeno, etcétera) al organismo que se cultiva.

BIOFILTRACION • La biofiltración se define como todo proceso biológico 

utilizado para el control o tratamiento de compuestos volátiles orgánicos e inorgánicos presentes en la fase gaseosa. En la biofiltración, los microorganismos son los responsables de la degradación biológica de los contaminantes volátiles 

contenidos en corrientes de aire residual.

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BIOMARCADORES

¿Qué son los biomarcadores?

La  presencia    de  un  xenobiótico en  un  fluido  biológico  y/o  las alteraciones  inducidas  por  el mismo sobre los componentes celulares  o  bioquímicos  o  sobre procesos, estructuras o funciones en  un  organismo  vivo,  que  son cuantificables  en  un  sistema biológico o muestra.

ENTOX/TIWET  (The  Faculty  of  the  Department  of  Environmental  Toxicology  and    The  Institute  of  Wildlife  and  Environmental Toxicology-Clemson  University)  (1996).  Aquatic  and  Terrestrial  Ecotoxicology.  In:  Klaassen  CD  (ed).  Casarett  and  Doull’s  Toxicology. McGraw-Hill, USA, pp. 883-905

CLASIFICACIÓN

Biomarcadores de exposición

Puede ser un compuesto exógeno (o un metabolito) dentro del organismo  que refleja la exposición de éste a un xenobiótico.Ej.la 

concentración de bifenilos policlorados (PCBs) en sangre refleja la cifra acumulada en los principales órganos de depósito tejido graso

SELECTIVOS

medida directa del tóxico o sus metabolitos en fluidos biológicos (p. ej. plomo en sangre

NO SELECTIVOS

 constituyen un grupo de indicadores inespecíficos de exposición (p.ej. tioéteres en orina como indicadores de exposición a sustancias electrófilas y, por tanto, reflejo 

de la absorción de sustancias mutagénicas y cancerígenas)

Biomarcadores de susceptibilidad

Sirven como indicadores de sensibilidad individual al efecto de un xenobiótico o grupo de compuestos tóxicos Se deben generalmente a 

factores genéticos, reconocibles por estudios de ADN y sus fragmentos de restricción (RFLPs), clonado de  genes e investigación de polimorfismos de 

actividades enzimáticas

marcadores de polimorfismos de sistemas activadores

permiten la medida de actividad  de los enzimas del citocromo P-450. Las 

hemoproteínas conocidas como citocromos P450 (CYP) están implicadas en la toxicidad 

de numerosos xenobióticos.

marcadores de polimorfismos de sistemas detoxificadores

 son medidas de actividad de enzimas tales como la glutatión-S-transferasa, la 

acetiltransferasa, la sulfotransferasa, la glucuroniltransferasa o la paraoxonasa. Por el momento, la predisposición al cáncer ha 

sido correlacionada con polimorfismos genéticos de las N

Biomarcadores de respuesta (o efecto)

indicativo de cambios bioquímicos en un organismo como resultado de la exposición a  xenobióticos.Incluyen modificaciones en 

la composición celular sanguínea, alteraciones en actividades enzimáticas, etc.

Hernández G, Fernado.(n.d).”El papel de los biomarcadores en toxicología humana”.Disponible en: http://www.ugr.es/~fgil/biomarcadoresrevtoxicol.pdf.

¿Para que se utilizan?

Detectar  la  presencia  de  una exposición

Determinar  las  consecuencias biológicas de la exposición

Detectar  los  estados  iniciales  e intermedios de un proceso patológico

Identificar  a  los  individuos  sensibles de una población

Fundamentar  la  decisión  de intervenir,  tanto  a  nivel  individual como ambiental

Permiten tratamientos más efectivos

NOTA:Los  biomarcadores  más  útiles  son los  que  se  pueden  obtener menos invasivamente,  por  eso  es  que  se prefieren  los  que  se  encuentran  en sangre.Cabré. Robert.(mayo 18 del 2012). ”¿Que son y qué función tienen los biomarcadores en el organismo?”.Disponible 

en: http://robertcabre.com/2012/05/18/que-son-y-que-funcion-tienen-los-biomarcadores-en-el-organismo/

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APLICACIONES AMBIENTALES

• Remoción  o  destrucción  de contaminantes  por:  organismos vivos o sus enzimas producidas

BIO-REMEDIACION

esHONGO

BACTERIAS

PLANTA

ALGAS

como

BIOAUMENTACION EN H2O RESIDUALES

• EXTRACTORAS DE ACEITE:

En los cultivos de palma de aceite la problemática esta en  la  alta  contaminación del agua por grasas y MO, para  reducir  esta contaminación se pasa por lagunas  de  oxidación  (30-90 días)

Se genera una capa de grasa en  la  superficie,  empieza  el proceso  de  descomposición anaeróbica  que  genera malos olores.

Finalmente  los microorganismos  utilizan  el contaminante  para  obtener grandes  cantidades  de biomasa.

https://www.youtube.com/watch?v=c1CMbKdSW_g 

APLICACIONES AMBIENTALES

EN COLOMBIA

1. RECUPERACION DE MERCURIO EN EFLUENTES LIQUIDOS CON

BROMELIACEAS-TILANDSIAMETODO ARTESANAL:Los  túneles  están  sostenidos  con  madera  y  están  mal  diseñados,  no  tienen iluminación  eléctrica,  muy  pocos  tienen  ventilación.    El  material  estéril  es arrojado desde la bocamina por las pendientes afectando los ríos y quebradas, en  muchos  casos  utilizan  pólvora  para  realizar  las  voladuras  poniendo  en riesgo  al  personal.  En  ocasiones  se  usa  excavadoras  para  realizar  los  túneles ocasionando daños al ecosistema.

Daños  ocasionados:  talan  bosques,  la  maquinaria  retira  la  capa    vegetal,  los residuos son descargados en los ríos 

PRODUCCION MAS LIMPIA (PLM):

a. TRITURACION Y MOLIENDA:  luego de extraer el material de  la montaña se usas  trituradoras  de  mandíbula,  luego  es  depositado  en  unos  barriles  para prevenir la pérdida de mercurio durante el proceso de amalgamación.b. CONCENTRACIÓN GRAVIMÉTRICA: separa los minerales pesados.c. USO DEL HIDROSEPARADOR: recupera una parte de la amalgama generada en la gravimetría.d. MESAS CONCENTRADAS: descarga y separación de productos.e. PLANCHAS AMALGAMADORAS: separa oro y mercurio.f. USO DE CANALETAS: el agua separa los materiales pesados hacia afuera.g. En  forma  de  columna  de  vidrio  se  adiciona  carbón  activado,  algas  y bromeliáceas,  se  pasa  la    solución  en  contracorriente  por  medio  de  una bomba. La principal variable del proceso es la altura de la columna.

Consiste  en  la  recuperación  de  mercurio  por  medio  de  estas  algas,  cuya principal  ventaja  es  que  no  requiere  de  cuidados  especiales  para  la conservación  de  las  algas,  ya  que  estas  también  cumplen  su  labor  incluso muertas,  la desventaja del método es su baja eficiencia, por  lo que debe ser utilizado en combinación con otros métodos. 

2. Recuperación de mercurio en efluentes líquidos con

Sargassumsp

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS TIPOS DE TRATAMIENTOS

CONCLUSIONES• Para concluir, se puede  considerar el uso de una tecnología de 

remediación para un sitio especifico,  contando con información del sitio (repeticiones presentadas del desastre en años, meses,dias,semanas anteriores) y su caracterización(condiciones ambientales en el momento del desastre y durante el proceso de descontaminacion debido a los comportamientos fisicoquimicos cambiantes ), así como la del contaminante a tratar. Posteriormente , la tecnología puede elegirse con base en sus costos y a la disponibilidad de materiales y equipo para realizar el tratamiento.

• Los métodos biológicos pueden ser utilizados cuando se tiene suficiente tiempo para su aplicación y cuyo objetivo es  que no  haya generación de mas desechos, lo cual obliga a tratar su disposición. 

• las tecnologias de remediación fisicoquimicas pueden utilizarse para tratar sitios con caracteristicas geologicas complicadas ,sus costros no son elevados y los tiempos de limpieza son de corto a mediano plazo.

• Las  tecnologias  termicas existe  la posibilidad de disminuir  los tiempos de limpieza pero representa gran costo acomparación de los demas porque se necesra excavar el sitio contaminado.

• En  cuanto  a  las  tecnologias  ambientalmente  amigables  y  con costo  no  tan  elevado  se  pueden  considerar  las  de biorremediacion, las cuales apesar de que se ha limitado para el  tratamiento  de  compuestos  organicos  biodegradables algunas  pueden    separar(fitorremediación  o  dirnminuir  la toxicidad(biodegradación) de algunos compuestos  inorganicos no biodegradables.

• En consecuencia se puede tener en cuenta una vision general del tema tratado la cual  da a conocer que  cuando un sitio se encuentra contaminado con mas de un tipo de contaminante, es necesario utilizar una combinacion de varias tecnologias de remediación  que  es  lo  que  se  conoce  como  tren  de tratamiento.

https://www.youtube.com/watch?v=m1rnIP38jjs 

BIORREACTOR

BIOFILTRO CACERO https://www.youtube.com/watch?v=xlrthP9PfN8 

BIOMARCADORES MOLECULARES EN ESTUDIOS AMBIENTALEShttps://www.youtube.com/watch?v=U6QgXYAWgjY 

Biorremediación en fase sólida (composteo)https://www.youtube.com/watch?v=rA2FbRrBQJ0 

BIOESTIMULACIONhttps://www.youtube.com/watch?v=pqfrrwmWbIA 

FITOREMEDIACION ACUATICAhttps://www.youtube.com/watch?v=MCV4yL0ac_A 

BIOREMEDIACIONhttps://www.youtube.com/watch?v=WgoYG9R-fCQ 

BIOLABRANZA