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Factores microbiológicos. Es un factor de
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Tecnologías fisicoquímicas


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Inundación de suelos
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Tecnologías biológicas
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A. Interacciones metabólicas-enzimáticas
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B. Interacciones metabólicas-no enzimáticas
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Biosorción (inmovilización microbiana de
metales)
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biológico vivo o muerto y ...
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En general, depende del pH del líquido y de las
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principalmente como una estrategia para la remoción
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Métodos de Biorremediación
1. Micorremediación
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2. Fitorremediación
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nervioso central. También pueden ser cancirógenos,
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4. Biolixiviación
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A través de la biolixiviación, es posible extraer
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Microorganismos
biolixiviantes
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Mesófilos (20 – 40 °C): Thiobacillus (Tf
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5. Cultivo de tierras
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El ser humano ha empleado el cultivo agrícola
como tratamiento de biorremediación del suelo
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pesticidas para aumentar su oxigenación, estimula la
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6. Biorreactor
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Los biorreactores son sistemas de descomposición biológica
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7. Compostaje
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8. Bioaumentación


La bioaumentación se refiere a inocular cepas
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laboratorio ...
9. Rizofiltración


Una modalidad específica de fitorremediación
(biorremediación usando plantas), la rizofiltración se
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El agua contaminada se dispone en piscinas o
estanques, o también se aplica como riego. En
función del problema medioam...
10. Bioestimulación
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La bioestimulación modifica el entorno para estimular
las bacterias "biorremediadoras" existentes e...
Biolixiviación (movilización microbiana
de metales)
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La biorremediación de suelos contaminados con
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recuperarse fácilmente de ambientes contaminados y
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B. Ventajas y limitaciones
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La biolixiviación puede tener varias ventajas sobre la
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El término remediación de suelos se entiende como el conjunto de acciones necesarias para recuperar y reestablecer sus condiciones, con el propósito de que éste pueda ser destinado a alguna de las actividades previstas en el programa de desarrollo urbano o de ordenamiento ecológico que resulte aplicable para la zona respectiva. En la citada norma, el término remediación se utiliza como sinónimo de restauración, reversión, saneamiento, limpieza, rehabilitación y regeneración.

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  1. 1. BIORREMEDIACION DE SUELOS Y ACUIFEROS, BIOLIXIVIACION MICROBIANA DE COBRE Y ORO Ortiz Lopez, Enver 2008024432 Microbiología II
  2. 2. El término tecnología de remediación implica el uso de cualquier operación unitaria o conjunto de ellas, que altere la composición de un contaminante peligroso a través de acciones químicas, físicas o biológicas de manera que reduzcan su toxicidad, movilidad o volumen en la matriz o material contaminado. Las tecnologías de remediación representan una alternativa a la disposición en tierra de residuos peligrosos sin tratamiento y sus posibilidades de éxito, bajo las condiciones específicas de un sitio, pueden variar ampliamente (US EPA 2001).
  3. 3. El término remediación de suelos se entiende como el conjunto de acciones necesarias para recuperar y reestablecer sus condiciones, con el propósito de que éste pueda ser destinado a alguna de las actividades previstas en el programa de desarrollo urbano o de ordenamiento ecológico que resulte aplicable para la zona respectiva. En la citada norma, el término remediación se utiliza como sinónimo de restauración, reversión, saneamiento, limpie za, rehabilitación y regeneración.
  4. 4. Factores interrelacionados entre sí que inciden en la remediación de un suelo
  5. 5. Factores ambientales más importantes para la remediación de un suelo se encuentran las condiciones ambientales y las características fisicoquímicas del suelo.
  6. 6.  i Temperatura. Puede afectar propiedades del contaminante así como la velocidad de un proceso de biorremediación, ya que la velocidad de las reacciones enzimáticas dependen de ésta.  ii Humedad. Una alta humedad en el suelo puede provocar problemas durante la excavación y el transporte así como aumentos en los costos durante el uso de métodos de térmicos. La humedad también puede afectar los procesos de biorremediación debido a que, en general, aunque todos los microorganismos necesitan agua para subsistir, debe existir un balance, ya que si el contenido de agua es muy bajo, la actividad microbiana se detiene, y si es muy alto, disminuye el intercambio gaseoso a través del suelo.
  7. 7.  iii Tipo de suelo. La capacidad de retención de agua de un suelo varía en función de las fracciones orgánicas y minerales. En general, los materiales no consolidados (arenas y gravas finas) son más fáciles de tratar. Asimismo, a mayor tamaño de partícula en la fracción mineral, la permeabilidad y la aireación son mayores. La capacidad de retención de agua en un suelo aumenta proporcionalmente al contenido de materia orgánica. Un suelo con alto contenido húmico disminuye la movilidad de compuestos orgánicos y con ello la eficiencia de ciertas tecnologías, como el lavado de suelos.
  8. 8.  iv pH. El pH afecta la solubilidad y disponibilidad de macro y micro- nutrientes, la movilidad de metales y la reactividad de minerales. Generalmente, los metales son móviles a pH bajo, en forma de especies iónicas libres o como órgano-metales solubles; al pH alcalino forman carbonatos o fosfatos minerales insolubles. La actividad y crecimiento microbianos son fuertemente afectados por el pH. La mayoría de las bacterias tienen un rango óptimo de 6.5 a 8.5; si el suelo es ácido se favorece el crecimiento de hongos.
  9. 9.  v Aceptores de electrones. Su presencia es importante para la aplicación de tecnologías de biorremediación. La mayoría de estos son compuestos inorgánicos oxidados, como O2, NO3 2-, Mn4+, Fe3+, SO4 2- y CO2.  vi Potencial redox. Mide la oxidación relativa de una solución acuosa y normalmente se encuentra controlado por el contenido de humedad del suelo. En ambientes anaerobios reducidos, los metales precipitan debido a la presencia de iones ferrosos y carbonatos; en cambio, bajo condiciones oxidantes, los metales se hacen más solubles.
  10. 10.  vii Permeabilidad. Se refiere a la facilidad o dificultad con la que un líquido puede fiuir a través de un medio permeable. La permeabilidad de un suelo es uno de los factores que controla la efectividad de tecnologías in situ. En general, una baja permeabilidad en el suelo disminuye la efectividad de la mayoría de las tecnologías de remediación.
  11. 11. Características de los contaminantes. La naturaleza y características del contaminante es otra variable de suma importancia para el éxito o fracaso de un proceso de remediación. Dentro de las más importantes se encuentran: toxicidad, concentración, disponibilidad, solubilidad y sorción del contaminante a las superficies sólidas.
  12. 12.  i Toxicidad. El factor clave para decidir la remediación de un sitio es la toxicidad para los seres vivos. La descarga de químicos tóxicos a un suelo implica, entre muchos otros problemas, que son generalmente resistentes a la biodegradación. La biorremediación se inhibe si un químico es tóxico para organismos degradadores.
  13. 13.  ii Concentración. La concentración de un compuesto en un suelo es un factor de gran importancia para definir el uso de una tecnología de remediación en particular. En general, altas concentraciones inhiben la actividad microbiana; sin embargo, la inhibitoria depende de la estructura del contaminante. Algunos químicos pueden ser inhibitorios en baja concentración (µg g-1 de suelo seco), mientras que otros pueden serlo en cantidades mayores (µg g-1 de suelo seco).
  14. 14.  iii Solubilidad. Es la cantidad de un elemento o compuesto que puede disolverse en agua. Los químicos difieren significativamente entre sí en cuanto a su solubilidad en agua. En general, ésta disminuye al aumentar el tamaño de la molécula y los compuestos polares son más solubles que los no polares. Mientras mayor es la solubilidad de un compuesto, mayor es su biodisponibilidad.
  15. 15.  iv Sorción. La sorción de un químico a la matriz sólida del suelo afecta su solubilidad y su biodisponibilidad. La sorción incluye la adsorción (retención superficial) y la absorción (captación hacia el interior de la matriz). Los cationes generalmente son sorbidos en sitios de intercambio catiónico en minerales arcillosos o superficies húmicas, mientras que los compuestos aniónicos y no iónicos quedan sorbidos en la materia orgánica. La sorción de un contaminante a las partículas del suelo puede no sólo provocar la falta de biodisponibilidad, sino que también dificultar su extracción química.
  16. 16.  v Volatilidad. Es la tendencia de un compuesto o un elemento para moverse de una fase líquida o sólida a una gaseosa. Entre los metales, el Hg y el Se tienen formas volátiles.  vi Polaridad y carga iónica. Los compuestos no polares tienden a ser hidrofóbicos y se concentran en la materia orgánica del suelo. Los compuestos no polares generalmente tienen menor movilidad en el suelo que los polares. La carga iónica determina la capacidad de un compuesto para su adsorción en un sólido.
  17. 17. Factores microbiológicos. Es un factor de importancia para la aplicación de tecnologías biológicas. Este tipo de factores implica la verificación de la existencia de poblaciones de microorganismos degradadores, es decir, si existen grupos microbianos capaces de degradar o transformar el contaminante y si estos se encuentran en número suficiente.
  18. 18. Las poblaciones microbianas pueden encontrarse en número suficiente en el sitio a tratar (autóctonas o nativas) o bien pueden adicionarse poblaciones nativas aumentadas en laboratorio u organismos genéticamente modificados.
  19. 19. Ventajas y desventajas de las tecnologías de remediación in situ y ex situ
  20. 20. Alteración de propiedades del contaminante
  21. 21. A diferencia de los contaminantes orgánicos, los metales no pueden descomponerse por vía biológica, física ni química, de manera que la remediación de sitios contaminados con metales o metaloides se limita a la alteración de su solubilidad, movilidad y/o toxicidad, básicamente a través de cambios en su estado de valencia, favoreciendo su inmovilización (quelación) y/o movilización (disolución) (Stephen y Macnaughton 1999, Bosecker 2001). De esta manera, es posible favorecer la remoción o concentración de los metales para su posterior extracción (Lovley y Coates 1997, Gadd 2000, Barkay y Schaefer 2001).
  22. 22.  Inmovilización o separación. Por medio de estos procesos es posible concentrar EPT en suelos contaminados a través de su inmovilización, previniendo su dispersión, y puede emplearse para la remoción de EPT de superficies y cuerpos de agua (Lovley y Coates 1997). El producto final concentrado puede disponerse de manera controlada o reciclarse para la recuperación de metales; dependiendo de la matriz en la que el metal se encuentre, se necesitan uno o más pasos para su tratamiento (Beaudette et al. 2002; Diels et al. 2002). Este tipo de tecnologías incluye la contención de contaminantes con el uso de cubiertas, métodos de S/E (microencapsulación, vitrificación, etc.) y fitorremediación.
  23. 23.  Movilización o disolución. Los EPT presentes en suelos, sedimentos o residuos sólidos pueden removerse de la matriz sólida a través de su disolución en una fase acuosa, para su posterior concentración, con el uso de estrategias de bombeotratamiento (Beaudette et al. 2002, Diels et al. 2002). Entre las tecnologías que pueden clasificarse dentro de estos procesos, se encuentran: lavado e inundación de suelos, extracción química y biolixiviación.
  24. 24. Tecnologías fisicoquímicas
  25. 25.  Los tratamientos fisicoquímicos utilizan las propiedades físicas y/o químicas de los contaminantes o del medio contaminado para transformar, separar o inmovilizar el contaminante. Son tratamientos económicamente factibles y la mayoría se encuentra disponible comercialmente, por lo cual son las técnicas más empleadas para la remediación de diferentes matrices contaminadas con residuos peligrosos desde hace décadas.  Estas tecnologías involucran una variedad de procesos como: filtración, neutralización, precipitación oxidación/reducción, sorción, evaporación y fioculación, entre otros. Algunos de estos procesos pueden emplearse para el tratamiento de suelos contaminados con EPT, por ejemplo: oxidación/reducción (transformación), lavado de suelos (separación) y solidificación/extracción (inmovilización) (Van Deuren et al. 2002).
  26. 26.  Aunque las tecnologías fisicoquímicas pueden desarrollarse in situ o ex situ, la principal desventaja de su aplicación en la remediación de sitios contaminados con metales radica en que, la mayoría, requiere de la excavación del suelo y de al menos un proceso secundario de tratamiento o disposición final del contaminante transformado, separado o inmovilizado, incrementándose los costos del tratamiento. En esta sección se describen cinco tecnologías que pueden aplicarse en sitios contaminados con metales: inundación de suelos, lavado de suelos, extracción química, solidificación/ estabilización y electrorremediación.
  27. 27. Inundación de suelos
  28. 28.  El proceso comienza con la perforación de pozos de inyección y de extracción en el sitio contaminado. Es importante que los pozos de extracción se ubiquen en el lugar más bajo del sitio; si éste no existe, deben colocarse a un nivel más bajo que el pozo de inyección. La solución se introduce en los pozos de inyección por bombeo, en donde la solución pasa a través del suelo contaminado, disolviendo, suspendiendo y arrastrando los contaminantes. La solución con los contaminantes se colecta en el pozo de extracción y finalmente se succiona y envía a una planta de tratamiento de aguas; el agua tratada puede reutilizarse en el proceso.
  29. 29.  La eficiencia de remoción de metales en suelos mediante esta técnica, al igual que la de lavado de suelos, puede incrementarse con el uso de agentes quelantes, ácidos o bases. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir drásticamente con el uso de ciertos aditivos (sur- factantes) que pueden adherirse a las partículas del suelo, limitando así la transferencia del metal a la fase líquida. Un alto contenido de materia orgánica en el suelo también afecta la eficiencia del proceso (Van Deuren et al. 2002, US EPA 1996).
  30. 30.  Ventajas y limitaciones Entre las principales ventajas de esta técnica pueden destacarse: (i) bajos costos; (ii) no es necesario excavar el suelo; y (iii) no se requiere de infraestructura sofisticada. Sin embargo, el empleo del proceso puede afectar los mantos acuíferos cuando no se prevé su ubicación, cuando el suelo es muy permeable y si el tiempo de residencia de la fase acuosa es muy prolongado. Algunas otras limitaciones de esta tecnología son (US EPA 2001, Van Deuren et al. 2002): En general, no se aplica en suelos con mezclas complejas de contaminantes.  Una alta cantidad de materia orgánica en el suelo dificulta el proceso de separación.  Requiere de grandes cantidades de agua y que los contaminantes sean solubles.  Se requiere de uno o varios procesos secundarios para el tratamiento de aguas residuales y partículas 
  31. 31. Tecnologías biológicas
  32. 32.  El término biorremediación se utiliza para describir una variedad de sistemas que utilizan el potencial metabólico de organismos vivos (plantas, hongos y bacterias, entre otros) para limpiar ambientes contaminados (Van Deuren et al. 2002, Watanabe 2001).  La biorremediación de un suelo implica su descontaminación por vía biológica. En el caso de sitios contaminados con metales, los microorganismos pueden modificar su movilidad en el ambiente a través de cambios en sus características físicas o químicas (Lovley y Coates 1997).
  33. 33. A. Interacciones metabólicas-enzimáticas  i Captación de metales traza para su incorporación a metaloenzimas o su utilización en la activación de enzimas. Ocurre en todos los microorganismos, los metales deben estar en forma iónica. ii Utilización de metales o metaloides como donadores o aceptores de electrones en el metabolismo energético (deben satisfacer las demandas energéticas del organismo) Ocurre en eubacterias y arqueobacterias, su utilización por eucariotes no se conoce.  iii Detoxificación enzimática de especies metálicas tóxicas. Las especies tóxicas son convertidas a formas con menor o nula toxicidad por oxidación o reducción enzimática.  iv Biocorrosión enzimática anaerobia. La superficie del metal es colonizada por bio-películas formadas por diferentes tipos de bacterias, algunos de cuyos productos metabólicos pueden ser corrosivos.
  34. 34. B. Interacciones metabólicas-no enzimáticas  i Los microorganismos eucarióticos y procarióticos (vivos o muertos) tienen la capacidad de acumular metales a través de su unión como cationes a la superficie celular en un proceso pasivo.  ii Algunos hongos y bacterias pueden promover la lixiviación selectiva y no selectiva (bioloxiviación) de uno o más constituyentes metálicos de minerales, junto con otros productos metabólicos.  iii Ciertos microorganismos excretan productos metabólicos inorgánicos (sulfuros, carbonatos, fosfatos) en su metabolismo respiratorio y así precipitar iones de metales tóxicos.
  35. 35. Biosorción (inmovilización microbiana de metales)
  36. 36.  La biosorción es la separación pasiva de metales y metaloides por interacciones con material biológico vivo o muerto y es, hasta ahora, el acercamiento más práctico y ampliamente usado para la biorremediación de metales (Barkay y Schaefer 2001).  Implica mecanismos físico-químicos por los que las especies metálicas son sorbidas y/o acomplejadas en biomasa o productos microbianos (Gadd, 2000). Los procesos de biosorción son, esencialmente, pseudo-procesos de intercambio iónico, en los cuales los iones metálicos son intercambiados hacia componentes de carga opuesta unidos a la biomasa o a una resina.
  37. 37.  En general, depende del pH del líquido y de las características químicas del metal (Eccles 1999). Un ejemplo de biosorción es la remoción de Pb y Cd a partir de soluciones muy diluidas, con el uso de biomasa seca de algunas especies de algas cafés como Ascophyllum y Sargassum, que pueden acumular más de 30% (peso seco) del metal en la biomasa.  También se ha reportado que el micelio de hongos de uso industrial, como Rhizopus y Absidia, son excelentes biosorbentes para Pb, Cd, Cu y Zn y también tienen la capacidad para atrapar otros metales pesados hasta en un 25% del peso seco de la biomasa (Volesky y Holan 1995).
  38. 38.  Hasta ahora esta tecnología se ha evaluado principalmente como una estrategia para la remoción de metales de corrientes de residuos y para el tratamiento de aguas, pero es un proceso con aplicaciones promisorias para la concentración de metales en suelos.  Al respecto, se ha sugerido que la estimulación del crecimiento de microorganismos nativos con capacidad para la biosorción de metales es una estrategia útil para inmovilizar metales en suelos y así evitar la contaminación de cuerpos de agua (Lovley y Coates 1997, Barkay y Schaefer 2001).
  39. 39.  Aunque ciertas sustancias poliméricas extracelulares son importantes para la biosorción de metales, se ha demostrado que su composición y su capacidad para la sorción dependen del organismo, del metal y de las condiciones (pH, Eh), ofreciendo posibilidades para manipular las aplicaciones de la biosorción.  Por ejemplo, en suelos arenosos, es posible la disolución de metales mediada por sideróforos3 por Alcali- genis eutrophus.  Los metales disueltos se adsorben en la biomasa y/o se precipitan, para posteriormente separar la biomasa (en fase acuosa) del suelo por un proceso de fioculación.  Este proceso da como resultado una considerable disminución en la biodisponibilidad de Cd, Zn y Pb (Gadd 2000, Beaudette et al. 2002).
  40. 40. Métodos de Biorremediación
  41. 41. 1. Micorremediación  La micorremediación es una forma de biorremediación en la que se emplean hongos para descontaminar un área, en concreto a través del uso de micelios, el cuerpo vegetativo del hongo, difícil de estudiar debido a su carácter subterráneo y fragilidad.  En *faircompanies ya hemos hablado de las posibilidades de la micología como herramienta para la biorremediación, a través de trabajos como el del estadounidense Paul Stamets, convencido de que los micelios pueden salvar el mundo y, de paso, la civilización humana. Los micelios son la maraña de conductos filamentosos que conforman la parte subterránea del hongo, con un aspecto a caballo entre un sistema nervioso primigenio y las raíces de una planta.
  42. 42.  Uno de los roles del reino de los fungi en los ecosistemas es la descomposición de la materia orgániza que a continuación nutre a árboles y el resto de plantas, llevado a cabo por los micelios, la parte no visible de los hongos y setas (un mero "fruto").  Los micelios segregan encimas extracelulares y ácidos capaces de descomponer la celulosa y la lignina, componentes estructurales de la fibra vegetal. Gracias a su tarea, los ecosistemas procesan con mucha mayor rapidez y efectividad la materia orgánica muerte y la convierten en nutrientes para las plantas, con las que se asocian.  Debido a su capacidad para descomponer materia orgánica, los micelios pueden ser empleados para transformar hidrocarburos e incluso gases nerviosos (como el VX y el sarín) en fertilizante orgánico, de un modo económico.
  43. 43. 2. Fitorremediación  La fitorremediación se refiere al tratamiento de problemas medioambientales mediante el uso de plantas, un proceso más sencillo y mucho menos costoso que modalidades tradicionales, como excavar el material contaminante y depositarlo en un lugar controlado. Asimismo, como el resto de modalidades de biorremediación, se evita el impacto ecológico de la maquinaria y el transporte de las sustancias peligrosas, que además deben ser almacenadas y no desaparecen.  En cambio, la fitorremediación usa plantas que absorben del suelo las sustancias contaminantes. Se han usado técnicas de restauración medioambiental con plantas en distintas situaciones: tanto cuando la contaminación se concentra en el suelo como el agua o incluso el aire.
  44. 44.  Se emplean en el proceso plantas con la habilidad de absorber y acto seguido degradar o eliminar pesticidas, solventes, explosivos, hidrocarburos y sus derivados, así como otras sustancias tóxicas tales como restos de metales pesados. La fitorremediación se ha usado con éxito para restaurar el suelo de minas abandonadas, incluyendo minas de carbón, donde abundan sustancias tóxicas como los bifenilos policlorados o PCB.
  45. 45. 3. Bioventilación  La bioventilación se sirve de microorganismos para descomponer sustancias tóxicas que han sido absorbidas por el agua. El objetivo de esta práctica es estimular a las bacterias ya presentes en el área degradada, para así acelerar la biodegradación de los hidrocarburos. Consiste en insuflar oxígeno y, si es necesario, añadir nutrientes para facilitar el crecimiento bacteriano.  El oxígeno es inducido a través de una inyección directa de aire en el lugar donde se ha producido la contaminación. Se emplea con éxito como asistencia para acelerar la degradación de residuos de crudo, aunque también para disipar compuestos orgánicos volátiles (VOC en sus siglas en inglés), vapores o gases presentes en combustibles fósiles, disolventes y pinturas.
  46. 46.  Los VOC son liposolubles y afectan al sistema nervioso central. También pueden ser cancirógenos, como el benceno. De ahí la conveniencia y premura de reducir su presencia en zonas contaminadas.
  47. 47. 4. Biolixiviación  A través de la biolixiviación, es posible extraer metales específicos de los minerales en que están encastados, un método con mucho menos impacto que la lixiviación tradicional, en la que se emplea cianuro, especialmente tóxico para la vida.  La biolixiviación gana terreno entre las técnicas de minería más prometedoras para el futuro, debido a su menor impacto ecológico y a la ausencia de contaminación del suelo. La biohidrometalurgia, práctica minera que engloba a la biolixiviación, se usa para obtener cobre, zin, arsénico, antimonio, níquel, molibdeno, oro, plata y cobalto.
  48. 48. Microorganismos biolixiviantes  Mesófilos (20 – 40 °C): Thiobacillus (Tf y Tt) y Leptospirillium (Lf ).  Termófilos moderados (40 – 55 °C): Sulfobacillus (S. thermosulfidooxidans).  Termófilos extremos (> 55 °C): Sulfolobus acidanus (S. acidocaldarius y S. brierleyi), Metallosphaera y Sulfurococcus.
  49. 49. 5. Cultivo de tierras  El ser humano ha empleado el cultivo agrícola como tratamiento de biorremediación del suelo superficial desde tiempos inmemoriales. El proceso es tan sencillo como efectivo: suelos contaminados por purines, sedimentos o lodos tóxicos, se incorporan a la superficie del suelo cultivable, que es arado en varias ocasiones para airear la nueva composición.  Se ha usado con éxito durante años para disipar altas concentraciones de hidrocarburos y pesticidas, sin usar más equipamiento que el usado en cualquier explotación agraria convencional, desde un arado con tiro animal a un sofisticado tractor.
  50. 50.  La mezcla y arado de suelos con hidrocarburos y pesticidas para aumentar su oxigenación, estimula la flora microbiana que acelerará, con la ayuda de la cosecha elegida, la degradación de componentes tóxicos para el medio ambiente.  Cuanto mayor el peso molecular de un suelo mixto (cuanto más elevada la concentración de hidrocarburos), mayor lentitud en el proceso de degradación. Los compuestos más clorados y nitrados son más difíciles y lentos de biodegradar mediante el cultivo de tierras.
  51. 51. 6. Biorreactor  Los biorreactores son sistemas de descomposición biológica más complejos que un compostador casero, aplicados a escala industrial. En sentido estricto, son meros recipientes que mantienen un ambiente biológicamente activo, como un compostador doméstico o una cuba en la que fermenta un vino o un licor.  Su interior ha sido diseñado para facilitar y aumentar el efecto de procesos químicos generados por microorganismos en contacto con sustancias químicas, a través de procesos aeróbicos (ecosistemas controlados en los que el oxígeno está presente) o anaeróbicos (sin oxígeno).  Su diseño suele ser cilíndrico y de acero inoxidable con tamaños que varían desde apenas unos mililitros a varios metros cúbicos. Son utilizados para convertir aguas negras y grises o purines de explotaciones agropecuarias en fertilizante biológico.
  52. 52.  Su diseño suele ser cilíndrico y de acero inoxidable con tamaños que varían desde apenas unos mililitros a varios metros cúbicos. Son utilizados para convertir aguas negras y grises o purines de explotaciones agropecuarias en fertilizante biológico.
  53. 53. 7. Compostaje  El compost no es más que estiércol orgánico. El compostaje convierte residuos orgánicos en fertilizante orgánico, especialmente indicado para reinstaurar la riqueza en suelos empobrecidos con el uso agrícola o procesos de erosión. Se ha empleado desde el propio nacimiento de la agricultura, en lugares como el creciente fértil, donde se han hallado evidencias de fertilización consciente de cosechas con restos orgánicos humanos, animales y vegetales.  Consiste en estimular la descomposición aeróbica (con alta presencia de óxigeno) de la materia orgánica, en contraposición con métodos anaeróbicos. Hay técnicas que aceleran la descomposición empleando lombrices especialmente efectivas procesando material orgánico (vermicompostaje). Compostar permite reinstaurar el ciclo natural a cualquier escala, desde un hogar hasta una explotación agraria orgánica.
  54. 54.  Es un método de biorremediación al alcance de cualquiera de nosotros. Compostar implica someter la materia orgánica (en un entorno urbano, restos orgánicos de la cocina o restos de la jardinería) a un proceso de transformacióm natural para obtener abono natural. Por el camino, residuos potencialmente dañinos para el medio ambiente se transforman en fertilizante que enriquece un jardín, un huerto o una granja.  Además de su función como fertilizante, mejora la composición de la tierra, ya que aporta humus que compensan la pérdida de nutrientes de terrarios situados en entornos urbanos. Repara, en definitiva, el equilibrio de suelos dañados.
  55. 55. 8. Bioaumentación  La bioaumentación se refiere a inocular cepas microbianas que han sido modificadas en el laboratorio para tratar con mayor rapidez y eficacia suelos y agua contaminada. El proceso se inicia a menudo en el propio medio contaminado, donde se toman muestras microbianas.  Si las variedades de bacterias ya presentes son capaces de restaurar el lugar contaminado, se opta por estimular su crecimiento. En ocasiones, no obstante, los microorganismos existentes no tienen la capacidad de remediación, momento en el que se introducen variedades exógenas modificadas.  La bioaumentación es utilizada en complejos municipales de tratamiento de aguas residuales, para acelerar la depuración de residuos tóxicos a través de
  56. 56. 9. Rizofiltración  Una modalidad específica de fitorremediación (biorremediación usando plantas), la rizofiltración se sirve del filtrado de agua a través de raíces para eliminar sustancias tóxicas o exceso de nutrientes.  A diferencia de otras técnicas de fitorremediación, la rizofiltración emplea plantas cultivadas hidropónicamente (sin tierra, sólo con un suero enriquecido que incorpora todos los nutrientes necesarios para la planta), para absorber con sus raíces la toxicidad concentrada en el agua.
  57. 57.  El agua contaminada se dispone en piscinas o estanques, o también se aplica como riego. En función del problema medioambiental que tratar, el cultivo hidropónico es trasladado a un emplazamiento contaminado, o bien el agua tóxica es transportada a un lugar de cultivo y tratamiento centralizado.
  58. 58. 10. Bioestimulación  La bioestimulación modifica el entorno para estimular las bacterias "biorremediadoras" existentes en el medio -aquellas con capacidad para restaurar un entorno con elevada toxicidad-.  Se emplean distintas técnicas para modificar el entorno que restaurar, entre ellos la inyección de nutrientes que estimulan el crecimiento de los microorganismos responsables de la restauración; o también técnicas de bioaumentación (inocular cepas microbianas genéticamente modificadas y con mayor capacidad para restaurar entornos con alta concentración tóxica).  Es un método conocido y efectivo para tratar aguas y subsuelo que han padecido vertidos de hidrocarburos.
  59. 59. Biolixiviación (movilización microbiana de metales)
  60. 60.  La biorremediación de suelos contaminados con metales por lixiviación microbiana o biolixiviación es una tecnología relativamente nueva, simple y efectiva, utilizada para la extracción de metales a partir de minerales y/o concentrados que los contienen.  La recuperación a partir de minerales de azufre o de hierro, se basa en la actividad de bacterias quimiolitotróficas que oxidan hierro y azufre (hierro- y sulfa-oxidantes, respectivamente), Thiobacillus ferrooxidans, T. thiooxidans y Leptospirillum ferrooxidans, las cuales convierten sulfuros metálicos insolubles (S0) a sulfatos solubles y ácido sulfúrico (Bosecker 2001).
  61. 61.  Esta disolución hace que los metales puedan recuperarse fácilmente de ambientes contaminados y suelos superficiales, usando estrategias de remediación de bombeo-tratamiento (Lovley y Coates 1997).  Otra opción factible para el tratamiento de sitios contaminados y recuperación de metales a partir de minerales que no contienen azufre (como carbonatos y silicatos metálicos), es la biolixiviación heterótrofa.
  62. 62.  En este caso, la extracción de metales se lleva a cabo, principalmente, por hongos en un proceso mediado por la producción de ácidos orgánicos y de compuestos quelantes y acomplejantes excretados al medio, que proveen una fuente de protones y aniones que acomplejan metales.  En el suelo, la biolixiviación heterótrofa de metales es más importante que la autótrofa (por bacterias). La lixiviación heterótrofa puede también infiuir sobre otras tecnologías de tratamiento para suelos contaminados, a través de la translocación fúngica de ciertos metales (Cs, Zn y Cd), lo que puede conducir a su separación y concentración en regiones específicas del micelio y/o cuerpos fructíferos (Gadd 2000, Bosecker 2001).
  63. 63.  A. Aplicaciones prácticas La biolixiviación tiene gran potencial para la remediación de materiales contaminados con metales pesados. La lixiviación de minerales por BSO es un proceso bioindustrial establecido (sección 4.4.7) y, aunque el mayor interés surge desde una perspectiva hidrometalúrgica, también es posible la lixiviación de metales que se encuentran como contaminantes de suelos y otras matrices.  El principio de la biolixiviación puede aplicarse como bio-beneficio, un proceso en el que un mineral se enriquece en cuanto al contenido de sus componentes metálicos de valor por la remoción selectiva de componentes indeseables.
  64. 64.  La biolixiviación de Cu a partir de minerales con azufre se ha practicado de manera empírica por muchos siglos con el uso de T. ferrooxidans y L. ferrooxidans. Actualmente, el proceso se emplea a escala industrial para la recuperación de oro a partir de minerales azufrados con T. ferrooxidans. La extracción de metales como el Co, Mo, Ni, Pb y Zn a partir de minerales por biolixiviación es técnicamente viable (Ehrlich 1997).
  65. 65. B. Ventajas y limitaciones  La biolixiviación puede tener varias ventajas sobre la lixiviación química (Brombacher et al. 1997, Bosecker 2001): . La lixiviación química puede alcanzar altos costos debido al transporte del ácido. . El sulfuro necesario para la producción bacteriana de ácido se encuentra disponible a bajos costos. . La remoción de contaminantes del suelo puede disminuir significativamente los costos de disposición y, además, puede permitir la recuperación de metales preciosos. . Tiene grandes ventajas económicas debido a sus bajos costos en capital y energía, a su alta fiexibilidad, puede usarse on site y no causa contaminación ambiental. . Como consecuencia de la producción de ácido sulfúrico durante el crecimiento de T. thiooxidans, el pH del lixiviado disminuye gradualmente, de manera que los metales que pasan por la solución a diferentes tasas, pueden separarse selectivamente.

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