“MARCELINO CHAMPAGNAT” COLEGIO PRIVADO MIXTO AREA
Anuncio
COLEGIO PRIVADO MIXTO “MARCELINO CHAMPAGNAT” AREA ÁREA CIENCIAS AMBIENTALES “TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN UN BIOFILTRO COLUMNAR PARA LA OBTENCIÓN DE AGUAS DE REGADIO” FOTOGRAFIA DE LOS ALUMNOS AUTORES CON EL PROYECTO MINISTERIO DE EDUCACIÓN CONCYTEC - 2005 XV FERIA ESCOLAR DE CIENCIA, TECNOLOGÍA E INOVACIÒN EDUCATIVA DIRECCIÓN REGIONAL DE EDUCACIÓN DE LA LIBERTAD INSTITUCIÒN PARTICULAR MIXTO “MARCELINO CHAMPAGNAT” DIRECCIÓN: AV. Manuel Vera Enriquez N° 659 – URB. Primavera TELEFONO : 22-10-84 Email : [email protected] DISTRITO: TRUJILLO - PROV:-TRUJILLO - DPTO: LA LIBERTAD AREA : CIENCIAS AMBIENTALES TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN: “TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN UN BIOFILTRO COLUMNAR PARA LA OBTENCIÓN DE AGUAS DE REGADIO” AUTORES: - SOLORZANO ESPARZA, Eduardo. Cuarto grado: Dirección: Prolongación Unión 1843. Los Granados. Trujillo. Teléf. 21-52-17. - MONTOYA ARAUJO, Guiliana. Cuarto grado. Dirección: Valle Riestra K-6. Urb. Mochica. Trujillo. Teléf. 29-86-37. COAUTORES: - GRANDA HERRERA, Jorge. Cuarto grado: Dirección: Bernardo Ohhicins 1843. Trujillo. Teléf. 20-10-88. - BAZÁN RAMÍREZ, David. Cuarto grado: Dirección: José Castelli 135. La Esperanza. Teléf. 27-03-23. ASESOR : ESPECIALIDAD: JOSÉ LUIS SANTILLÁN JIMÉNEZ CIENCIA, TECNOLOGÌA Y AMBIENTE DIRECCIÓN: LEONCIO PRADO Nº 554 - 46-51-31 - - 9-22-83-56 – josesanji_67@ hotmail.com ÍNDICE Resumen ……………………………………………………… 2 ……………………………… 3 Introducción -Antecedentes de trabajos realizados - De donde se obtuvo la idea ……………………………………. 4 - De donde se obtuvo la idea ……………………………………… 5 - El Problema …………………………………………………….. 5 - la Hipótesis ……………………………………………………… 5 - Objetivo General ……………………………………………………… 5 ……………………………………………… 5 - Objetivos Específicos Materiales y Métodos - Materiales de Construcción del Biofiltro ……………………………. 6 - Material contaminantes (agua residual) …………………………….. 6 - Material de vidrios, equipos y otros ……………………………… 6 - Método (Diseño de contrastación) ……………………………… 7 . Recolección del agua residual …………………………………….. 7 . Diseño del Prototipo (Biofiltro columnar) ………………………… 7 . Evaluación de la eficacia del Biofiltro …………………………….. 8 - Proceso experimental para evaluar la eficacia del biofiltro columnar 9 - Procedimiento: Resultados: - Fotografías de aguas contaminadas …………………………………. 10 ……………….. 11 ……….. 11 ………………………………………………………………. 12 Conclusión ………………………………………………………………. 13 ………..…………………………………….. 14 ………………………………………………………………. 15 - Gráfico de la evaluación de las aguas tratadas - Cuadro sobre las características del agua de regadio Discusión Referencia Bibliográfica Addenda - Anexo 01: Enfermedades transmitidas por los alimentos ……….. - Anexo 02: Utilización de los desechos de la industria pesquera ….. - Anexo 03: Birreactor Airlif ……………………………………………… - Anexo 04: Capacidad de absorción de metales pesados por algas.. - Anexo 05: Biodegradación del petróleo por Pseudomonas ………… - Anexo 06: Biodigestores Anaeróbicos ………………………………… Agradecimiento ……………………………………………………………. 15 17 18 19 24 25 26 RESUMEN El presente trabajo titulado “Tratamiento de las aguas residuales en un Biofiltro Columnar para la obtención de aguas de regadío” presentado por los alumnos del Cuarto “B” de Educación Secundaria del Colegio Particular Mixto “Marcelino Champagnat”, se fundamenta en las investigaciones sobre el tratamiento de líquidos residuales, que es un problema ambiental muy álgido y que por otro lado la constante necesidad de tener aguas para regar los terrenos de cultivo de plantas alimenticias. Para ello se utilizó una botella descartable, arena fina, carbón activo, grava, arena gruesa, algodón, jebe microporoso, mangueras y caños de pecera, pellets, bomba de agua, recipientes varios, etc. El agua servida se bombea desde un recipiente hasta la parte superior del biofiltro, controlando el flujo a través de un caño y se dejo que el agua atraviese las diversas capas de material de manera que después de haber pasado por la última capa, el agua esta lista para ser utilizada como aguas de regadío. El agua que se obtuvo fue totalmente transparente, sin olor desagradable, tal como se requiere para la agricultura. Foto 1. Alumnos autores del proyecto “Tratamiento de las aguas residuales en un Biofiltro Columnar para la obtención de aguas de regadío” INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES DE TRABAJOS REALIZADOS Considerando las fuentes de generación, podemos definir el agua residual como la combinación de los residuos líquidos, o aguas portadoras de residuos, procedentes tanto de residencias como instituciones públicas, plantas industriales y comerciales. Al permitir la acumulación y estancamiento de aguas residuales, la descomposición de materia orgánica que contiene, puede conducir a la generación de grandes cantidades de gases malolientes, A éste hecho cabe añadirse la frecuente presencia de numerosos microorganismos presentes y causantes de enfermedades; que pueden estar presentes en plantas industriales. Así mismo, suele contener componentes que actúan como nutrientes y/o compuestos tóxicos que son altamente contaminantes para un determinado ecosistema (Metcalf y Eddy, 1995). Las propuestas para el tratamiento de agua de deshecho, han acrecentado su eficiencia y reducido sus costos, dando la necesidad de preservar el ambiente. En este enfoque, existen diversas variantes de los sistemas aerobios y anaerobios, contando cada categoría con ventajas y/o desventajas, dependiendo de entre otras cosas, el origen, la naturaleza, cantidad y grado de contaminación de los afluentes y de las posibilidades económicas y de la aplicación final que se pretende dar a las aguas en tratamiento (Metcalf y Eddy, 1995). Las mejoras en el tratamiento de aguas residuales a lo largo del siglo pasado se han llevado a cabo primariamente en forma empírica pero cada vez se están realizando más estudios científicos sobre los procesos aerobios y anaerobios de tratamiento, ya que la optimización conduce a un mayor éxito en la mejora de estos procesos, existiendo para estos estudios muchos tipos de biorreactores que son utilizados a nivel de laboratorio (Crueger y Crueger, 1993). La contaminación en los ríos ubicados en sectores particulares, “son principalmente los que están a orillas de las ciudades y también los que tienen caudales permanentes, en ellos se ha comprobado que existen altas cantidades de contaminantes, tanto de partículas metálicas como también de elementos patógenos y bacteriológicos". (Zumarán, 2003) El río más contaminado es el Rimac, debido a la existencia de altos volúmenes de desechos, provenientes de desagües y de la basura industrial. Cabe destacar que en la capital, Lima, donde se ubica este río es además, el sector que tiene la mayor concentración de industrias. En segundo lugar se situó río Moche en Trujillo, seguido por, Santa en Áncash, el Chillón y Cañete en Lima, el río Pisco en Ica, el Tambo y el Chili en Arequipa y el Locumba en Tacna. El proyecto Chavimochic pasa a 200 m del relleno sanitario de El Milagro. El agua de los aforamientos está contaminada. Esa agua contaminada es no apta para el consumo, porque hay filtraciones de la deposición de más de 40 años en el botadero de Trujillo. En ese botadero hay un alto porcentaje, entre 70 a 75%, de materia orgánica, por eso allí se alimentan los cerdos. Esa materia tiene un alto índice de humedad. Si hacemos un análisis en el tiempo veremos que hay procesos de filtración y lixiviación. También se arrojan baterías, hechas de plomo, que al filtrarse al agua hace que la capa freática se contamine (Bocanegra, 2003) DE DONDE SE OBTUVO LA IDEA La idea nació al observar unos documentales sobre contaminación ambiental, donde se manifestaba la escasez del agua en la tierra, a nivel nacional y local. Se hablaba de la necesidad de agua para los regadíos, que a pesar de la gran obra de ingeniería de La Libertad CHAVIMOCHIC, todavía falta construir canales para la irrigación completa de las tierras dedicadas al cultivo de plantas. Sabemos además que la planta de tratamiento de aguas residuales domésticas SEDALIB, no puede depurar esta agua en su totalidad, por lo que es necesario realizar propuestas de tratamiento de aguas residuales y reutilizarlas en la agricultura como agua de regadío. Entonces surgió la idea por qué no hacer un biofiltro que pueda cumplir con esta tarea, es decir, convertir las aguas residuales en aguas de regadío. RAZON POR LA QUE SE REALIZA EL TRABAJO La razón por la que se ha realizado el presente trabajo de investigación fue por la necesidad reutilizar las aguas servidas a través de un biofiltro para convertirlas en aguas de regadío y ser utilizados en las tierras de cultivo locales. PROBLEMA ¿Cómo será el tratamiento de las aguas residuales a través de un biofiltro Columnar? HIPÓTESIS El tratamiento de las aguas residuales a través de un biofiltro columnar será más rápido y eficiente que en condiciones de estancamiento, y puede ser utilizada para la agricultura. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Producir aguas de regadío a partir de aguas residuales de la localidad utilizando un Biofiltro Columnar. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Construir un biofiltro Columnar para el tratamiento de aguas residuales. Familiarizar a los estudiantes con la construcción y diseño de un biofiltro Columnar. Estimular al estudiante en los procesos naturales que son materia de estudio de la biotecnología. Difundir el uso de Tecnologías Limpias. Orientar y capacitar al alumno en las técnicas usadas para el tratamiento biológico de aguas residuales. Hacer un llamado a la población a tomar conciencia sobre la importancia de tener un ecosistema limpio y libre de toda sustancia tóxica y/o patógena. MATERIALES Y METODOS MATERIALES Materiales de Construcción del biofiltro Botella descartable de 1.5 L Jebe microporoso Grava Arena Fina Arena gruesa Carbón activo Manguera de pecera (2 MT) Chisguete de silicona. Caños de pecera Tubos plásticos de globo de fiesta (2) Material de soporte del biofiltro Agua residual Varios Recipientes de plástico Embudo de plástico. Jarras de plástico Material de vidrio. Tubos de ensayo. Placas petri (2) Equipos. Bomba de agua (de lavadora). Otros. Algodón. Tocuyo. Guantes. MÉTODO El presente estudio es de tipo experimental, de experimento verdadero con pre – prueba y post – prueba. Un ensayo testigo (sin tratamiento por el biofiltro columnar) y un ensayo problema (con tratamiento por el biofiltro columnar) ambos conteniendo aguas residuales. Para ello se hace uso del Diseño de Contrastación, que se muestra a continuación: Ensayos Antes Después - Testigo: Sin Biofiltro columnar - Problema: Con Biofiltro columnar PROCEDIMIENTO: 1º .- Recolección del agua residual. Es necesario, primero proceder con los principios de bioseguridad, es decir, colocarse los guantes y recolectar las aguas servidas de las pozas colectoras, teniendo cuidado de no contaminarse, en un volumen de 3 L aproximadamente. 2º.- Construcción del biofiltro columnar. Se corta por la base una botella descartable y se cargan varias capas de materiales: grava, arena gruesa, carbón activo y finalmente arena fina4 cm de grosor por capa. Luego de coloca en un soporte metálico. En la tapa de la botella, se ha hecho un hueco por donde ha pasado la manguera de pecera y a una distancia de unos 3 cm se ha colocado un caño de pecera, con la que se puede controlar el flujo de salida del agua. 3º .- Funcionamiento del biofiltro. El agua residual que se encuentra en un recipiente es bombeado (por la bomba de agua de lavadora) hasta la parte superior del biofiltro a un flujo controlado por un caño de pecera, dejándose caer sobre la capa de arena, desde donde el agua comienza a filtrarse por las demás capas de materiales hasta llegar a la parte inferior por donde va a salir a través de la abertura de la tapa y conducido por una manguera de pecera para luego ser depositado en un recipiente, desde donde se puede conducir a través de mangueras de pecera hacia la tierra de los cultivos más próximos. FOTO 2.- Foto del Biofiltro columnar que fue usado para el tratamiento de aguas residuales para la obtención de aguas de regadío, construido en el laboratorio. EVALUACIÓN DE LA EFICACIA DEL BIOFILTRO COLUMNAR: Recuento microbiano Cultivos o peceras contaminadas con aguas residuales Al terminó del tiempo de incubación se determinó la contaminación de las plantas y muerte de peces como consecuencia de haber regado las plantas con aguas residuales o de haber contaminado el agua de una pecera con la misma agua. Se reporta el recuento microbiano en las aguas residuales. Cultivos o peceras que han recibido tratamiento en el biofiltro columnar Se hace el reporte microbiano de las aguas residuales tratadas con el biofiltro columnar, la que es utilizada para el regadio de cultivares o en todo caso para contaminación invitro de peceras. RECOLECCIÓN DE AGUA RESIDUAL CONSTRUCCIÓN DEL BIOFILTRO COLUMNAR FUNCIONAMIENTO DEL BIOFILTRO COLUMNAR EVALUACIÓN DEL BIOFILTRO AGUA RESIDUAL SIN BIOFILTRO AGUA RESIDUAL CON BIOFILTRO USADO EN REGADIO USADA EN REGADIO PLANTAS CONTAMINADAS PLANTAS NO CONTAMINADAS USADO EN ACUARIOS USADO EN ACUARIOS PECES MUERTOS PECES VIVOS Gráfico 1. Proceso experimental para la evaluar el tratamiento del agua residual con un Biofiltro columnar. RESULTADOS Foto 3. Río contaminado con aguas residuales domésticas. Se muestra a una fuente de agua contaminada con desechos orgánicos. Esta es un a típica agua que necesita ser reutilizadada. Foto 4. Río contaminado con aguas residuales que se dirigen al mar. Se muestra a una fuente de agua contaminada con desechos orgánicos de aguas servidas. Esta es un a típica agua que necesita ser reutilizadada. La evacuación directa de las aguas residuales al mar, ponen en peligro la salud de las personas que acuden a las playas. Turbidez (Millones de bacterias/ML) alto 16 14 12 10 8 6 4 2 0 inicial final bajo final inicial Experimento GRAFICO 2. Evaluación de las aguas residuales después de haberlas tratado con el biofiltro columnar. Cuadro 1. Características de las aguas de regadío obtenidas en el filtro Columnar. Sólidos Olor Turbidez pH No palpables Agradable Ausencia Neutro DISCUSION El Biofiltro columnar, es un biorreactor que recientemente ha sido usado como una alternativa en el tratamiento de aguas residuales, consta de varias capas de materiales sólidos con una porosidad variable y que en sus partículas se adhieren microorganismos que se encargan de la materia orgánica contenida en el agua residual, pues utilizan la materia orgánica para poder desarrollarse y para mantenerse viables. Además consta de una capa de carbón activo que le quita los olores, sabores y turbidez al agua residual dejándola completamente transparente, sin olores ni sabores. Este biofiltro Columnar puede ser empleado para el tratamiento de una serie de aguas residuales provenientes de las ciudades, de la agricultura, agroindustria, minería e industria en general. Los organismos presentes en las partículas del biofiltro pueden depurar diversos compuestos provenientes en las aguas residuales, así, si en las aguas residuales vienen compuestos derivados del petróleo, los organismos que se instalarán en las partículas del biofiltro serán los capaces de poder tomar las sustancias contenidas en el petróleo y que le servirán como fuente de carbono y energía. Aquellos organismos que no pueden tomar las sustancias contenidas en el petróleo no sobrevivirán y pasarán a ser parte de los alimentos de los demás organismos que sobrevivieron. Las aguas de regadío contienen una cantidad de materia orgánica y organismos, pero no son considerados contaminantes del agro por lo que estas aguas no son aptas para bebida por los humanos ni animales. Las aguas residuales sometidas en este proceso en nuestro biofiltro Columnar se convirtieron en aguas de regadío de manera fácil y en forma eficiente, sin ningún riesgo para aquellos que manipulamos y operamos en biofiltro. CONCLUSIONES De acuerdo a los resultados obtenidos y en las condiciones trabajadas se concluye: Se ha logrado obtener aguas de regadío a partir de aguas residuales tratadas en un biofiltro Columnar. Se construyeron Bioreactores de filtro columnar para el tratamiento de aguas residuales de la actividad doméstica y permita reutilizar el agua tratada, utilizando materiales reciclables. El biofiltro Columnar ha sido fácil de construir y de operar. Los estudiantes del presente proyecto se han familiarizado con los bioprocesos de depuración de aguas residuales. Se evaluó la efectividad del biofiltro columnar en el tratamiento de aguas residuales, por el método del recuento microbiano. Se identificaron los focos de contaminación por aguas residuales y por biorremediación representativa se expuso el agua residual para el regadio de cultivares y para la crianza de peces. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. CRUEGER, W. y CRUEGER A. 1993. “Manual de Microbiología Industrial”. 3ra ed. Edit. Acribia S. A. Zaragoza - España. 2. LEON, G y J. MOSCOSO. 1996. “Curso de tratamiento y uso de Aguas Residuales”. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias Ambientales. Lima. 3. METCALF y EDDY, INC. 1995. “Ingeniería de Aguas Residuales. Tratamiento, vertido y reutilización”. 3ra ed. Edit. Mc Graw-Hill / interamericana S. A. España. ADDENDA ANEXO 1 ENFERMEDADES TRANSMITIDAS POR LOS ALIMENTOS Las enfermedades de transmisión alimentaria están extendidas y representan una grave amenaza para la salud tanto en los países en desarrollo como en los desarrollados afectando particularmente a los niños, las mujeres embarazadas y las personas de edad. Millones de niños mueren cada año por enfermedades diarreicas, en tanto la diarrea es el síntoma más común de las ETAS, pero también hay otras consecuencias graves como la insuficiencia renal, los trastornos neurológicos y la muerte (OMS, 1999). Entre 1996 y 1998, se tuvieron 3198 brotes de enfermedades transmitidas por alimentos (ETA) que ocasionaron 102 842 casos y 219 muertes n los países de América Latina y el Caribe (OPS-OMS, 2002). En el Perú, UNICEF citado por Casanova en 1993, reporta que unos 230 niños mueren diariamente por enfermedades diarreicas, así las diarreas es una de las tres principales causas de mortalidad infantil en niños menores de cinco años. (UNICEF 1991) En las últimas décadas se ha identificado y/o demostrado los agentes patógenos más frecuentes asociados con los brotes de diarrea y ETAS y entre ellos tenemos a Escherichia coli entero patógeno, como una de las causas principales de diarrea infantil, encontrándose con mayor frecuencia en poblaciones rurales y urbanas de bajo nivel socio económico, donde las condiciones de saneamiento e higiene son deficientes (OMS,1999). ESCHERICHIA COLI Escherichia coli es un bacilo negativo , anaeróbico facultativote la familia enterobacteriaceae, tribu Escherichia, esta bacteria coloniza el intestino del hombre pocas horas después del nacimiento y se le considera un microorganismo de flora animal, pero hay cepas que pueden ser patógenas y causar daño produciendo diferentes cuadros clínicos, entre ellos diarrea. Para determinar el grupo patógeno al que pertenecen Kaufman desarrolló un esquma de serotificación que continuamente varia y que actualmente tiene 176 antígenos somáticos (O), 112 flagelares (H) y 60 capsulares (K). el antígeno ‘‘O’’ es el responsable del serogrupo; la determinación del antígeno somático y flagelar(O:H) indica el serotipo, el cual en ocasiones se asocia con un cuadro clínico, en particular. Con base en su mecanismo de patogenicidad y cuadro clínico, las cepas de Escherichia coli causantes de diarrea, se clasifican en 6 grupos: enterotóxigencia (ETEC), anterohemorrágica (EHEC), enteroinvasiva (EIEC), enteropatógena (EPEC), enteroagregativa(EDEC)y adherencia difusa (DAEC) (Guadalupe, 2002; Jawets, 1995) Escherichia coli enteropatógeno (EPEC) Dentro de este grupo de Escherichia coli enteropatógeno (EPEC) se encuentra el serogrupo O126 el cual estan asociados con casos de diarrea en infantes, principalmente en niños menores de 6 meses hasta los 2 años. También puede aislarse en adultos enfermos y sanos, la forma de la transmisión de la enfermedad es fecal-oral por manos contaminadas de manipuladores de alimento. Los reservorios de EPEC pueden ser niños y adultos con o sin síntomas. El cuadro clínico que produce EPEC se manifiesta con diarrea aguda, la cual puede ser leve o grave, con vómito, fiebre de baja y mala absorción (Guadalupe 2002) ANEXO 2 UTILIZACIÓN DE LOS DESECHOS DE LA INDUSTRIA PESQUERA El trabajo fue hecho por los mismos alumnos, ahora expositores de un nuevo proyecto. La idea nació al ver unos documentales de contaminación del Puerto Malabrigo con los desechos industriales pesqueros. Además se tenía el reporte del uso del desecho pesquero “sanguaza” como medio de producción de bioinsecticidas evita la contaminación de los puertos del Perú (Mendoza y Robles - Castillo, 2000). La utilización de “sanguaza” constituye una alternativa de tecnología limpia de los ambientes pesqueros, en la producción de metabolitos microbianos. (Robles Castillo, 1995) Debido a que en el Perú existen plagas agrícolas importantes económicamente, como las plagas de la papa (“polilla de la papa” Phtorimaea operculella), caña de azúcar, algodón, maíz (“gusano mazorquero” Heliotis zea), camote, hortalizas, cítricos, frutales (Beingolea, 1995; Flores et al.,1998; Mandujano, 1998; Mujica y Chuchon, 1998). Existen también enfermedades por insectos vectores de los géneros Anopheles, Culex, y la mosca negra del género Simulium, responsable de enfermedades endémicas en el Perú (Jawetz y col., 1994; Atías y Neghme, 1995). No se tiene información del uso deliberado de B. thuringiensis en el control de estos flagelos del poblador peruano (Robles – Castillo, 1995). La razón por la que realizaron la investigación fue por la necesidad de evitar la contaminación con desechos pesqueros y por el uso de insecticidas químicos generadores de intoxicaciones, alergias y contaminación de los suelos y aguas de regadío. Además para motivar la construcción de plantas productoras de bioinsecticidas bacterianos justo en los lugares de eliminación de la sanguaza. El bioinsecticida que se obtenga tendrá propiedades ecológicas, económica y eficiente contra la larva de insectos agrícolas o insectos plagas. ANEXO 3 BIOREACTOR AIRLIF Se construyó un biorreactor modelo “airlift” de asa interna modificándose el ingreso de la aireación por medio de un tubo desde la parte inferior hasta la parte media del asa del biorreactor. Para la construcción de los biorreactores se emplearon botellas de suero de 1L, las cuales fueron cortadas por su parte de la ase hasta una altura desde 2 cm, las tapas se fabricaron de un material microporoso, con un diámetro de 10 cm, estas tenían los orificios para dispositivos de salida de CO2, toma temperatura e ingreso de aire; el asa interna hecha de un tubo de vidrio con un diámetro de 3,0 cm y con una altura de 5,5cm se encontraba en la parte central del biorreactor adherido con silicona a las paredes del biorreactor a través de soportes. Para el insuflado de aire se emplearon bombas de aireación para peceras, este aire se distribuía en el biorreactor por medio de una piedra dispersadora, previo paso por unas botellas de vidrio, conteniendo una solución saturada para esterilizar el aire; para el dispositivo de toma de muestra se hizo un orificio en la parte lateral inferior del biorreactor en el cual se ingresó un pequeño caño. En la industria de B. thuringiensis, la investigación para mejorar las fuentes de nitrógeno, incluye productos con altos beneficios y proporción de costos, desde que la fuente nitrogenada es usualmente el ingrediente de mas alto costo del medio (Yang and Wang, 1996). Es adecuada una fuente de nitrógeno para el crecimiento de Bt, por ello en este caso se utilizó “sanguaza”, la cual contiene un promedio de 6% de proteínas. A pesar de reportarse que el amonio es la fuente de nitrógeno durante la fase exponencial de crecimiento, en la fase de esporulación, el microbio muestra una preferencia por los aminoácidos (Ergorov, 1984). Robles – Castillo y Lora, en 1998 encontraron que el desarrollo de B. thuringiensis fue más rápido en el medio de producción que contenía “sanguaza” como fuente de nitrógeno, entre las 0 y 6 horas (1.43x1011cel/mL). ANEXO 4 CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE METALES PESADOS POR ALGAS En el Perú se han realizado trabajos empleando algas marinas lavadas en la adsorción de metales pesados, mencionándose así el empleo de Gigartina chamisoii para la recuperación de oro desde soluciones hidrometalúrgicas de cianuración en la que se dieron resultados satisfactorios a pH 9.5 y flujo de solución de 1 gal/min/pic2 , con eficiencias de acumulación de 69.03% en 5 horas de contacto. Por otro lado Requejo y Wilson en 1998 emplearon Ulva fasciata en la biosorción de iones metálicos en soluciones ideales hidrometalúrgicas, lográndose adsorber 1179 ppm de iones Cu 2 (81.67%). 1331.1 ppm de iones Fe20 (89.3%) y 1298.4 de iones Zn24 , así mismo Tejada (1999) utilizó en la recuperación de oro a partir de solución pregnant a Ulva lactuca, logrando un nivel máximo de adsorción de 65.5% a pH de 9 con un flujo de 200 ml/min/cm2 . Son varios los mecanismos que pueden intervenir en la fijación de iones metálicos de la solución hidrometalúrgica, pudiendo clasificarse en tres grupos dependiendo de las actividades metabólicas: acumulación intracelular (transporte activo de iones), acumulación extracelular activa (acomplejamiento y precipitación sobre la capa externa de la célula o sobre su medio ambiente) y acumulación extracelular pasiva (fijación a través de mecanismos físicoquímicos presentes en las paredes celulares). La pared celular y los materiales internos de la biomasa exhiben abundantes lugares para el acomplejamiento o microprecipitación de metales, apareciendo grupos funcionales como aminos, fosfatos, hidroxilos, carboxilos de distintas reactividades para la porción de los iones metálicos encontrándose entre los grupos aminos y carboxílicos cuyas capacidades para fijar los metales dependen de sus equilibrios de protonación (Guibal, 1997) El empleo del alga Ulva fascista sin lavar, para la adsorción de iones de Cu, Fe, Zn, desde soluciones ideales es casi nulo, debido a que la masa algal secreta a través de sus poros una sustancia compuesta por polisacáridos que tienen mayor capacidad de difusión frente a la difusión de iones hacia la superficie algal, lo que hace imposible la adsorción (Guevara y Requejo, 1998).. Haciendio uso de una masa muerta y pelletizada se encontró que ésta alga puede adsorber diversos iones metálicos presentes en solución, y en condiciones para la bioadsorción en un sistema de columnas de lecho fluidizado en corriente con recirculación continua (Tejada, 1999). En el lavado de la biomasa se puede usar ácidos orgánicos como: HC1, H2SO4Ó HN03 variando la concentración y tiempo contacto, procedimiento que está dirigido a la estandarización de la biomasa mediante la eliminación de metales ligeros Ca2+ . Mg2+ , etc. Además de generar una pérdida de peso en la misma con la eliminación de sales o carbonatos depositados sobre las algas, haciendo de esta manera al proceso de biosorción un proceso de intercambio iónico entre los iones metálicos y los protones introducidos y unidos a los sitios activos de la biomasa durante el lavado ácido mencionándose así que se ha observado en algunas especies de algas marinas que el intercambio iónico es el mecanismo predominante por la cual la biomasa algal captó oro, plata, cobalto y cromo de soluciones acuosas (Kuyucak, 1989). Una vez que han sido adsorbidos los iones metálicos, es comercialmente deseable que puedan ser desorbidos de forma tal que el biosorbente pueda ser reutilizado al mantenerse su integridad, lo que hará más frecuente el proceso de porción-desorción ya que este será más económico (Wainwright, 1995). En la actualidad nuestro medio ambiente viene siendo amenazado de diferentes formas y una de ellas la constituye la industria minero metalúrgica de procesamiento de metales preciosos que en sus diversas operaciones de tratamiento utiliza cianuro, mercurio, que afectan al medio ambiente con la eliminación de pulpas (relaves o efluentes de desecho líquido) que en todos los casos contienen cantidades apreciables de complejos metálicos en fase acuosa. A esto se deberá añadir las soluciones barren (soluciones pobres de oro y plata) provenientes de la precipitación de Au-Ag con polvo de Zinc; complejos metálicos de Cu (CN)32, Ni (CN)42 , Fe(CN)62 , Co(CN)64 , Au-Ag(CN)2 , iones libres de CN (Perez, 1982; Guzmán, 1996; Tremolada, 1996; Mariños y col, 1998), constituyéndose estos productos en elementos altamente nocivos para la salud humana, además de producir un fuerte impacto ambiental no sólo sobre la calidad de las aguas de los principales ríos y cuerpos receptores influenciados por la actividad minera, sino también sobre la calidad y el uso de las tierras cultivables, además de la flora y fauna del ecosistema acuático y terrestre; generando un impacto social y económico en el desarrollo de las actividades productivas de la región afectando el valor de las tierras y reduciendo el uso de sus recursos por estas poblaciones (Mendoza y del Río, 1998). El mercurio es tóxico para el hombre y seres vivos independientemente de la forma en que se encuentre y está presente en el medio ambiente ya sea debido a fuentes naturales tales como desgasificación natural de la corteza terrestre y de los océanos y fuentes antropogénicas, ó a las actividades de extracción y refinación de mercurio y oro, como las emisiones de industrias que utilizan la refinación y a las practicas agrícolas de corte y quema (Mitra, 1986). Teniendo en cuenta que en la actualidad, la contaminación por mercurio y cobre es un problema de alto riesgo ambiental y tóxico para la salud e los seres vivos y que se está buscando la forma más barata de descontaminar el ambiente, el presente trabajo brinda una alternativa de tratamiento de aguas contaminadas por metales pesados procedente de las minas a bajo costo, así como realizar una eficiente recuperación de los mismos. Específicamente está orientado dar conocer una de las alternativas de especial interés el empleo de algas en la purificación de grandes volúmenes de aguas de desecho con bajos niveles de metales tóxicos debido a su alta capacidad de adsorción, la simplicidad de los mecanismos que intervienen en la adsorción, la fácil regeneración de la biomasa y el bajo costo del proceso. En las cuencas del Río Moche se arrojan aguas contaminadas procedentes de las minas. Muchas de estas sustancias, a base de mercurio y cobre, van a parar al mar a través de los ríos. Fig. 6. Ulva fascista: tratada, pelletizada y secada. Foto 7. Sistema de bioadsorción de cuatro columnas empacadas en serie con efluente descendente haciendo uso de una bomba peristáltica, empleando en el proceso de adsorción Hg por Ulva fasciata. INTERCAMBIO IONICO ADSORCION ENTRADA ION ENTRADA ION SALIDA DE PROTON Fig. 8. Representación esquemática de la adsorción, según los mecanismos de intercambio iónico y afinidad electrostática. Ciclo Alimenticio METALES METALES METALES PLANTAS ANIMALES METALES PLANCTON METALES METALES MICROORGANISMOS NUTRIENTES INORGANICOS RECURSOS MINERALES Fig. 9.- Pirámide de la cadena alimenticia, donde se muestra que recibe metales a través de las actividades mineras, recibiendo el hombre metales pesados al encontrarse en la cima de la pirámide. ANEXO 5 BIODEGRADACIÓN DEL PETRÓLEO POR PSEUDOMONAS Se fundamenta en investigaciones referidas al metabolismo Pseudomonadal; lo cual indica que para su crecimiento necesita de alimentos, uno de ellos puede ser el petróleo. Para biodegradar al petróleo en agua de mar tanto como en la tierra se empleo un cultivo puro de Pseudomonas sp. aislada de agua de mar del puerto de Salaverry – Trujillo la cual fue cultivada en un medio especial (agar Walker, más petróleo) por 14 días. Luego, se cosecho las bacterias en agua de mar estéril con el fin de obtener el inoculo bacteriano el mismo que se incubo por dos días a temperatura ambiente y agitación constante; después se agregó el inoculo bacteriano igual al 10% del volumen de trabajo (30 ml)a cada uno de cuatro biorreactores con 270 ml. de medio (caldo agua de mar estéril más petróleo al 2%)se dejo incubar en agitación constante, aereación estéril temperatura ambiente y por 14 días terminado este proceso se demostró la biodegradación del petróleo por el aumento de turbidez del medio de cultivo en el medio liquido y en suelo se realizó el recuento microbiano oteníendose 9x106 UFC/ml el primer día , 8x108 UFC/ml el segundo; 5.2x109 UFC/ml el tercer; 6.8x10l0 el cuarto; 4.2x1011UFC/ml el quinto ;hasta obtener 1.8x1014 UFC/ml el día doce esto reflejo el gran crecimiento microbiano y la disminución del color del medio debido a la disminución de la concentración del petróleo. ANEXO 6 BIODIGESTORES ANAERÓBICOS Por medio de la descomposición anaeróbica de la materia orgánica, en éste caso, de las aguas servidas, es posible obtener gas metano (fuente energética ecológica) y bioabono (fertilizante agrícola) aprovechando así el altísimo volumen de aguas servidas que son arrojadas al mar y al mismo tiempo evitando la contaminación de las aguas. Es posible de mostrar a la comunidad Trujillana las ventajas de la utilización de Biodigestores para el aprovechamiento de las aguas servidas, así como las ventajas de utilizar gas metano en la producción de energía ecológica. Plantear a la comunidad Trujillana la posibilidad de utilización de las aguas servidas que contaminan el mar para la producción de gas metano bioabono. Al realizar la descomposición anaeróbica de los residuos orgánicos de la laguna de oxidación de Trupal encontramos que es factible producir bioabono y biogás, ya que la fase líquida obtenida es apta para las plantas como abono y además el gas obtenido es inflamable y posee cualidades propias del metano, aunque, como ya decía la bibliografía, éste gas no es puro ya que encontramos además CO2 y H2S, los cuales serán desechados en un proceso posterior, de acuerdo con la información de aplicaciones realizadas en Colombia. AGRADECIMIENTO Agradecemos a todas las personas que de una u otra forma han colaborado para hacer posible la realización de nuestro proyecto, en especial a las siguientes personas e instituciones: Al Señor Biólogo-Microbiólogo Wilson Kruga, docente en Microbiología y Parasitología de la UNT. Al Magister en Biotecnología Hebert Robles Castillo, por su apoyo incondicional en la orientación al trabajo de investigación. A nuestro Asesor del Laboratorio de Ciencias Aplicadas del C.P.M “Champganat”, el Profesor José Luis Santillán Jiménez del Area Ciencias Biológicas, quien nos brindó constantemente su apoyo y asesoría. A nuestros padres por el apoyo motivacional y económico sin los cuales hubiera sido imposible la culminación de éste proyecto. Además UPAO, agradecemos a la UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO y por el apoyo recibido con lo que respecta a la infraestructura y materiales de laboratorio proporcionados durante la investigación.
