BIORREMEDIACIÓN

«BIORREMEDIACION»

CURSO: INGENIERIA AMBIENTAL

PRESENTADO POR: CONDORI QUISPE CARLOS EDUARDO HUAMAN MALLQUI, JULIA CRISTINA LEYVA MAYO HEYDIE NAOMI MALDONADO NATIVIDAD ALONSO PINTO QUISPE MEDARDO REVOREDO CORNEJO ALESSANDRO UCULMANA NAVARRO GIAN MARCO ZAVALA HUAMAN JORGE

BIORREMEDIACION La biorr iorrem eme ediaci iación ón es una te tecn cnoolog logía qu quee utili tiliza za el po pote tenncia cial meta tabbólico lico de los los micro icrooorga rganismo ismoss para transformar contaminantes orgánicos en compuestos más simples poco o nada cont co ntam amin inan ante tes, s, y, po porr ta tant nto, o, se pu pued edee ut utililiz izar ar pa para ra limp limpia iarr terr terren enos os o ag agua uass co cont ntam amin inad adas as..

TIPOS DE BIORREMEDIACIÓN

Degradación enzimática

BIORREMEDIACION

Remediación microbiana

Fitorremediación

BIORREMEDIACIÓN ENZIMÁTICA En este tipo de remediación, el residuo, como sustrato, tiene que entrar primero en contacto con la parte más externa de la célula, es decir consiste en el empleo de enzimas en el sitio contaminado con el fin de degradar las sustancias nocivas en el medio, en este caso el agua.

ENZIMAS 

Son sustancias de naturaleza proteica que se destacan por catalizar reacciones bioquímicas, dichas reacciones se dan espontáneamente, pero a baja velocidad, y con la ayuda de las enzimas la velocidad de reacción incrementa. Fuente: biotecnología blanca industrial

FUNCIÓN DE ENZIMAS

Fuente: McCutcheon, PBI Bulletin, 1998

VENTAJAS DE LA BIORREMEDIACIÓN ENZIMÁTICA

APLICACIONES DE BIORREMEDIACIÓN ENZIMÁTICA 

Una aplicación es para la biorremediación de aguas contaminadas con compuestos fenólicos, la enzima utilizada es la peroxidasa. Según Villegas, Rosas (2003) en su trabajo experimental, obtuvo una gran eficiencia de remoción de compuestos fenólicos, superando un 70% de compuestos removidos.

Fuente: file:///C:/Users/h/Desktop/25139-46048-1-PB.pdf 

 APLICACIONES DE LA BIORREMEDIACION ENZIMÁTICA 

Una aplicación muy importante que se esta aplicando en Cuba en el Departamento de Microbiología Aplicada Centro de Bioproductos Marinos (CEBIMAR) Agencia de Medio Ambiente (AMA) (2010), citó que “El uso de 5 bacterias marinas hidrocarbonoclasticas el cual ha sido utilizado con excelentes resultados en diferentes derrames de petróleo ocurridos en Cuba tanto en bahías como en playas y en todos los casos la remoción fue superior al 90% en 30 días.”:





El desarrollo del bioproducto BIOIL-FC permitió diseñar un Servicio Ambiental demandado por el sector industrial vinculado al uso del petróleo y sus derivados para el saneamiento de la contaminación petrogénica. Este servicio es brindado por el Centro de Bioproductos Marinos (CEBIMAR). BIOIL -FC es un bioproducto en forma de células libres y en su formulación contiene un cultivo mixto de bacterias, el cual presenta un amplio espectro de degradación de los hidrocarburos del petróleo. Su proceso de obtención es por vía fermentativa a partir de materias primas sencillas y su tecnología de producción a escala industrial está diseñada para disminuir los costos de acuerdo a los recursos y condiciones disponibles.

 A SPECTOS A CONSIDERAR EN LA BIORREMEDIACIÓN DE  AGUAS CONTAMINADAS CON HIDROCARBUROS

Efectividad en el caso de la biorremediación de petróleo, significa el establecimiento de que: La remoción o desaparición del petróleo es primeramente atribuible a la biodegradación y no a otro proceso.  El porcentaje de incremento de la degradación es suficientemente rápido (con verificación estadística) que la velocidad natural. Para poder justificar el gasto del esfuerzo de implementar el proceso de biorremediación a una gran escala. La seguridad ambiental requiere considerables esfuerzos para verificar que ocurren efectos ecológicos no adversos como resultado de la aplicación de fertilizantes. 

BIORREMEDIACIÓN MICROBIANA 

La biorremediación puede definirse como la respuesta biológica al abuso ambiental. En

este

tipo

de

remediación

se

usan

microorganismos directamente en el foco de la contaminación.

 APLICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS

Productos fermentados

yogurt, quesos, kéfir, salsa de soja, cerveza, vino y cientos de otros productos.  Agua residual

Lodos activados microorganismos)

(barros

cargados

de

Productos químicos

 Acido cítrico, ácido láctico, diversos aminoácidos, plásticos, y otros.

IMPORTANCIA DE LAS TÉCNICAS DE BIORREMEDIACIÓN MICROBIANA  Las técnicas de biorremediación son una buena estrategia de limpieza para ciertos tipos de contaminación, como la producida por el petróleo y otros compuestos orgánicos no demasiado tóxicos. Comparada con los métodos físicos de limpieza, la biorremediación es más económica y causa menos perturbación en el medio ambiente.

DESCONTAMINACIÓN POR MEDIO DE LA ACTIVIDAD MICROBIANA  El objetivo de este tipo de biorremediación es eliminar, o al menos disminuir la concentración de sustancias potencialmente tóxicas, dispersadas accidentalmente o no en suelos y/o cuerpos de agua superficial o subterránea, utilizando como parte fundamental del proceso a los microorganismos. De esta manera la descontaminación se produce debido a la capacidad natural que tienen ciertos microorganismos de transformar moléculas orgánicas en sustancias más pequeñas, que resultan menos tóxicas.

 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS TÉCNICAS DE LA BIORREMEDIACIÓN MICROBIANA  Ventajas

 A su amplio ámbito de aplicabilidad en cuanto a compuestos orgánicos.  Mientras que los tratamientos físicos y buena parte de los químicos están basados en transferir la contaminación entre medios gaseoso, líquido y sólido, en la biorremediación se transfiere poca contaminación de un medio a otro.  Es una tecnología poco intrusiva en el medio y generalmente no requiere componentes estructurales o mecánicos dignos de destacar. 

Desventajas

La biodegradación incompleta puede generar intermediarios metabólicos inaceptables, con un poder contaminante similar o incluso superior al producto de partida.   Algunos compuestos son resistentes o inhiben la biorremediación.  El tiempo requerido para un tratamiento adecuado puede ser difícil de predecir y el seguimiento y control de la velocidad y/o extensión del proceso es laborioso. 

DEPENDENCIA DE LOS FACTORES PARA  APLICAR ESTA TÉCNICA 



Propiedades del contaminante (biodegradabilidad)



Presencia de comunidades microbianas adecuadas



Disponibilidad del contaminante



Condiciones del medio contaminado

INTERACCIONES MICROBIANAS CON LOS CONTAMINANTES

Los microorganismos poseen una notable capacidad de adaptación, lo que se favorece por su integración en poblaciones dentro de una comunidad, dando lugar a la adquisición de nuevas capacidades metabólicas, mediante mecanismos

de

variación

genética

convencionales

(mutación, conversión génica, duplicación, transposición) o intercambio de genes .

OBTENCIÓN DE ENERGÍA A PARTIR DE LOS MICROORGANISMOS

• •

•

Fotosíntesis Oxidación de compuestos inorgánicos Oxidación de compuestos orgánicos

 ACCIÓN DE MICROORGANISMOS  ANAERÓBICOS

La acción de los microorganismos anaeróbicos es más lenta, pero en contrapartida son capaces de degradar compuestos más tóxicos  Producen olores nauseabundos y gases inflamables 

 ACCIÓN DE MICROORGANISMOS  AEROBIOS

Los organismos aeróbicos degradan la materia orgánica más rápidamente y eficientemente que los anaeróbicos, por lo que generalmente son los utilizados en los procesos de depuración de aguas, o lodos.  Es fundamental mantener elevada la concentración de oxígeno disuelto y se monitorean los nutrientes y la DBO. 

DIFERENCIAS Y EFICIENCIAS DE LAS RESPIRACIONES MICROBIANAS Respiración aeróbica

Este es el proceso más eficiente de los tres (en cuanto a la producción de energía o ATPs), por lo que es el elegido por los microorganismos siempre que esté presente el oxígeno. Sustrato + O2  Energía (ATP) + CO2 + H2O Respiración anaeróbica

Es similar a la respiración aeróbica, con la diferencia de que el último aceptor de los electrones no es el oxígeno (sino nitratos, sulfatos, hidrógeno, etc.). Materia orgánica + H2  Energía (ATP) + CH4 Fermentación

 Algunos organismos obtienen energía de la degradación de compuestos orgánicos, degradándolos sólo parcialmente. Tanto el dador como el aceptor de los electrones es una molécula orgánica.

 ALGUNOS DESARROLLOS DE LA REMEDIACIÓN MICROBIANA  Bacterias capaces de degradar algunos de los componentes del petróleo. Bacterias que transforman metales del suelo (como el cromo) en formas menos tóxicas o insolubles.. Bacterias que pueden eliminar el azufre de los combustibles fósiles, como en el caso del carbón o del petróleo, para permitir combustiones más limpias. Cianobacterias a las que se le han introducido genes de bacterias Pseudomonas con capacidad de degradar diferentes hidrocarburos o pesticidas. Bacterias transgénicas que se usan para extraer metales valiosos a partir de residuos de fábricas o de minas, o para eliminar los vertidos de petróleo, o el sulfuro causante de la lluvia ácida que producen las centrales energéticas de carbón.

BIORREMEDIACION DE AGUAS MARINAS CONTAMINADAS DE PETROLEO CON MICROORGANISMOS

PROBLEMÁTICA

Más de 150 moléculas diferentes conforman el caldo tóxico de hidrocarburos que surgían del pozo Macondo de BP en el fondo del Golfo de México

MEZCLA BACTERIANA

Colwellia que consumen etano, Cycloclasticus que digieren compuestos aromáticos, Oceanospirillales quienes se inclinan por los alcanos, Alcanovorax que prefieren el petróleo, Metilococcaceae adeptos al metano Y Otras especies, incluyendo por lo menos una hasta ahora desconocida para la ciencia.

DERRAME DE PETRÒLEO DEL POZO DE MACONDO

EFECTO DEL OXIGENO

NUTRICIÓN BACTERIANA

Incluso las moléculas más pequeñas no pueden consumirse si no hay suficientes nutrientes en el agua, así como también nitrógeno o fósforo

Uno de los mayores requisitos para que estos microbios puedan digerir hidrocarburos es el oxígeno que no está presente en los sedimentos, eso responde a por qué el petróleo del pozo Macondo persiste en esos lugares, cinco años después, y tal vez por varios más.

UNA BACTERIA QUE SE COME EL PETRÓLEO “ LYSINIBACILLUS SPHAERICUS”

Estudiada

• Centro de Investigaciones Microbiológicas (CIMIC) de la

Universidad privada de Los Andes de Bogotá que lo cultiva como un mecanismo para eliminar la polución de crudo.

• Esta bacteria puede acumular hidrocarburos y metales

Comportamiento

pesados gracias a que tiene en su cubierta una proteína que parece una cubeta de huevos. • Con enzimas especiales, este microorganismo logra reducir la molécula de petróleo, que es muy compleja.

• La efectividad es del 95%, en un término de dos a tres meses.

Efectividad

Un área impactada por un derrame queda completa • Los ensayos con este microorganismo han dado resultados sorprendentes en terrenos que han sido afectados este año por los atentados a la industria petrolera.

LAS BACTERIAS APRENDEN A DEGRADAR MATERIALES SINTÉTICOS ELECCIÓN DEL MO

• Los

Pseudomonas poseen una enorme versatilidad y su capacidad de destruir los desechos de materiales.

 ACTUAR DE LA PSEUDOMONAS

• En la Universidad

de Illinois iniciaron a examinar la acción destructiva de las pseudomonas en materiales sintéticos, como los PCB, las dioxinas o los pesticidas

EFICACIA DE LAS PSEUDOMONAS MANIPULADAS

OPTIMIZACIÓN DE LAS PSEUDMONAS

• La eficacia de las

• Se pueden

pseudomonas no manipuladas para degradar los materiales sintéticos es muy baja. • Una vez que se conocen los genes implicados en estos procesos es muy fácil manipularlos para mejorar los resultados.

introducir mutaciones o colocarlos bajo controles de regulación nuevos. Así se logra que sean más eficaces, más resistentes y que se expresen más Las pseudomonas modificadas degradan mejor los materiales tóxicos.

FITORREMEDIACIÓN Conjunto de métodos para degradar, asimilar, metabolizar o detoxificar metales pesados y compuestos orgánicos por medio de la utilización de plantas.

 Ventajas

Desventajas

PROCESOS DE FITORREMEDIACIÓN

Fuente: Annu. Rev. Plant Biol.2005. 56:15 39

SISTEMAS DE FITORREMEDIACIÓN ACUÁTICA

Humedales construidos

Sistema con plantas acuáticas flotantes

Sistema de tratamiento integral

Sistema de Rizofiltración

CRITERIOS DE SELECCIÓN DE PLANTAS PARA LA FITORREMEDIACIÓN

Ser tolerantes a altas concentraciones de metales

Ser acumuladoras de metales

Ser especies locales, representativas de la comunidad natural

Tener una rápida tasa de crecimiento y alta productividad

Ser fácilmente cosechables

DISEÑO DE UNA PLANTA PILOTO DE FITORREMEDIACION A ESCALA LABORATORIO

Selección y caracterización del agua a tratar

Identificación de parámetros

Diseño del recipiente

Selección del tratamiento a utilizar

Identificar la adaptación de la planta al medio

Diseño del tratamiento

Selección el tipo de planta para el tratamiento

 Aislamiento de la planta

Elaboración de la ficha técnica

DISEÑO DE UN MODELO EN LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE FITORREMEDIACIÓN DE  AGUAS RESIDUAL ES CONTAMINADA S CON CROMO EN LA S CURTIEMBRES DE SAN B ENITO SUR DE BOGOTÁ

Asilamiento de la Eichhornia crassipes de diferentes humedales

Diseño del recipiente 40cm largo 15cm alto 15cm ancho Paula Rodríguez & Cindy Poveda. Agosto 2016. Fundación universitaria los Libertadores.

Diseño del sistema de tratamiento

• Escala piloto de laboratorio 180g ( 2 plantas) • Tiempo de duración del tratamiento:

1 mes

PARAMETROS A MEDIR

Paula Rodríguez & Cindy Poveda. Agosto 2016. Fundación universitaria los Libertadores.