Petróleo

BIORREMEDIO DE
PLAYAS
CONTAMINADAS
POR
HIDROCARBUROS
DEFINICIÓN
La biorremediación es el proceso en el que se emplean organismos biológicos para
resolver problemas específicos medioambientales, como la contaminación. La
biorremediación se puede emplear para atacar algunos contaminantes específicos,
como los pesticidas clorados que son degradados por bacterias, o bien, de forma más
general como en el caso de los derrames de petróleo, que se tratan empleando varias
técnicas, incluyendo la adición de fertilizantes para facilitar la descomposición del
crudo por las bacterias.
Lo que hacen los microorganismos es degradar los desechos en productos menos
tóxicos, además de concentrar e inmovilizar sustancias tóxicas, metales pesados;
minimizar desechos industriales y rehabilitar áreas afectadas con diversos
contaminantes.
TIPOS DE BIORREMEDIACIÓN
En los procesos de biorremediación generalmente se emplean mezclas de ciertos
microorganismos o plantas capaces de degradar o acumular sustancias contaminantes
tales como metales pesados y compuestos orgánicos derivados de petróleo o
sintéticos.
Básicamente, los procesos de biorremediación pueden ser de tres tipos:
Degradación enzimática.
Este tipo de degradación consiste en el empleo de enzimas en el sitio contaminado
con el fin de degradar las sustancias nocivas. Estas enzimas se obtienen en
cantidades industriales por bacterias que las producen naturalmente, o por bacterias
modificadas genéticamente que son comercializadas por las empresas
biotecnológicas.
Remediación microbiana
En este tipo de remediación se usan microorganismos directamente en el foco de la
contaminación. Los microorganismos utilizados en biorremediación pueden ser los ya
existentes (autóctonos) en el sitio contaminado o pueden provenir de otros
ecosistemas, en cuyo caso deben ser agregados o inoculados. La descontaminación
se produce debido a la capacidad natural que tienen ciertos organismos de
transformar moléculas orgánicas en sustancias más pequeñas, que resultan menos
tóxicas.
La gran diversidad de microorganismos existente ofrece muchos recursos para limpiar
el medio ambiente y, en la actualidad, esta área está siendo objeto de intensa
investigación.
Existen, por ejemplo, bacterias y hongos que pueden degradar con relativa facilidad
petróleo y sus derivados, benceno, tolueno, acetona, pesticidas, herbicidas, éteres,
alcoholes simples, entre otros. Los metales pesados como uranio, cadmio y mercurio
no son biodegradables, pero las bacterias pueden concentrarlos de tal manera de
aislarlos para que sean eliminados más fácilmente.
Remediación con plantas (fitorremediación)
La fitorremediación es el uso de plantas para limpiar ambientes contaminados. Aunque
se encuentra en desarrollo, constituye una estrategia muy interesante, debido a la
capacidad que tienen algunas especies vegetales de absorber, acumular y/o tolerar
altas concentraciones de contaminantes como metales pesados, compuestos
orgánicos y radioactivos. La fitorremediación ofrece algunas ventajas y desventajas
frente a los otros tipos de biorremediación:
Ventajas:
1. Las plantas pueden ser utilizadas como bombas extractoras de bajo costo para
depurar suelos y aguas contaminadas.
2. Algunos procesos degradativos ocurren en forma más rápida con plantas que
con microorganismos.
3. Es un método apropiado para descontaminar superficies grandes o para
finalizar la descontaminación de áreas restringidas en plazos largos.
Limitaciones:
1. El proceso se limita a la profundidad de penetración de las raíces o aguas poco
profundas.
2. Los tiempos del proceso pueden ser muy prolongados.
3. La biodisponibilidad de los compuestos o metales es un factor limitante de la
captación.
Sistemas que utilizan los microorganismos para degradar los diferentes tipos de
hidrocarburos:
1-Degradación de hidrocarburos alifáticos en presencia de oxigeno:
Los hidrocarburos alifáticos los podemos clasificar en alcanos, alquenos y alquilos
dependiendo de lo saturados que estén sus enlaces. Como norma general decir que
como mas insaturado sea una cadena carbonatada (más dobles y triples enlaces) más
difícil o lenta será su degradación.
Para que los microorganismos puedan degradar alcanos primero deben de oxidar con
oxigeno el último carbono de la molécula gracias al complejo multienzimático que no
hacen más que incorporar esta molécula de oxigeno. Así se obtiene un hidrocarburo
con un grupo alcohol siendo así una molécula mas reactiva. Mediante otras enzimas
este grupo alcohol se oxida mas hasta grupo aldheído y finalmente carboxílico. Así se
obtiene una molécula similar a un ácido graso y puede ser degradado a acetil-CoA por
b-oxidación. Este proceso de oxidación también puede darse en carbonos no
terminales dando lugar a dos ácidos grasos que se procesarán por b-oxidación.
2-Degradación de hidrocarburos aromáticos en presencia de oxigeno:
En el caso de los hidrocarburos aromáticos, el principal problema para degradarlos
es romper este anillo aromático que pueden ser muy variados. Los microorganismos
que utilizan estos compuestos aromáticos como fuente de carbono, son modificados y
convertidos a protocatechuate y catechol. A partir de estas dos moléculas que
convergen todos los compuestos, ya se puede llevar a cabo el rompimiento del anillo
mediante enzimas específicas. Esta segunda fase en la degradación seria lo que se
conocería como vías bajas.
3-Degradación anaeróbica:
El hecho de que en todos los ambientes donde los hidrocarburos naturales se forman
el oxigeno no está presente, ha hecho pensar a la comunidad científica que los
hidrocarburos no podrían ser degradados anaeróbicamente. Pero a finales de 1980s
se descubrieron algunos microorganismos que si tenían cierta actividad degradadora
bajo condiciones totalmente estrictas
Este conocimiento es tan reciente que aún no se comentan ni en los libros de textos
más especializados en el tema ni siquiera la posibilidad. Actualmente se está
trabajando mucho en este insólito campo por la importancia que tiene y las
aplicaciones potenciales que pueda tener en la biorremediación. Hay que tener en
cuenta que en la mayoría de los lugares contaminados donde se quieren aplicar estas
técnicas de biorremediación hay condiciones anoxigénicas o de seguida se consume
el oxigeno. Lo que se hacia hasta ahora en estas situaciones es insuflar aire en estos
ambientes mediante una bomba para favorecer la degradación aeróbica.
Evidentemente esta técnica hace encarecer el proceso aparte que a veces la difusión
de oxigeno no puede ser posible.
Los pocos estudios realizados hasta ahora han desvelado que los mecanismos de
degradación en estas condiciones son totalmente diferentes a los utilizados en
presencia de oxigeno excepto la b-oxidación que también se da en condiciones
anóxicas. En general se dan procesos de reducción o condensación con otras
moléculas para activar primero los compuestos.
Biorremedio de playas contaminadas por hidrocarburos (Petróleo)
1. Definición del problema
En nuestras sociedades el petróleo y sus derivados son imprescindibles como fuente
de energía y para la fabricación de múltiples productos de la industria química,
farmacéutica, alimenticia, etc.
Por otro lado, alrededor del 0,1 al 0,2% de la producción mundial de petróleo acaba
vertido al mar. El porcentaje puede parecer no muy grande pero son casi 3 millones de
toneladas las que acaban contaminando las aguas cada año, provocando daños en el
ecosistema marino.
La mayor parte del petróleo se usa en lugares muy alejados de sus puntos de
extracción por lo que debe ser transportado por petroleros u oleoductos a lo largo de
muchos kilómetros, lo que provoca espectaculares accidentes de vez en cuando.
Estas fuentes de contaminación son las más conocidas y tienen importantes
repercusiones ambientales, pero la mayor parte del petróleo vertido procede de tierra,
de desperdicios domésticos, automóviles y gasolineras, refinerías, industrias, etc.
Cantidad del petróleo vertido al mar
No es fácil calcular la cantidad y el origen de petróleo que llega al mar y, de hecho,
sólo disponemos de valores poco exactos. Valores estimados según diversos estudios
son:
Año
Toneladas vertidas
1973
6.110.000
1979
4.670.000
1981
3.570.000
1983
3.200.000
1985/1989
2.400.000
Accidentes
El porcentaje vertido por accidentes es de alrededor de un 5% y, aunque en
proporción no es la mayor fuente de contaminación, los desastres ambientales que
originan son muy importantes, porque producen vertidos de masas de petróleo muy
concentradas y forman manchas de gran extensión. En algunos accidentes se han
llegado a derramar más de 400 000 toneladas, como en la rotura de una plataforma
marina en el Golfo de México, en 1979. En la Guerra del Golfo, aunque no
propiamente por accidente, sino por una combinación de acciones de guerra y
sabotajes, se vertió aún mayor cantidad. Otros, como el vertido del Exon Valdez, en
1989, en Alaska, pueden llegar a costas o lugares de gran interés ecológico y causar
extraordinarias mortandades en pájaros, focas y todo tipo de fauna y flora.
Evolución de las manchas de petróleo
2. Posibles usos de este elemento
Desde el descubrimiento del uso de microorganismos como elemento de limpieza y
restauración, los posibles usos de los mismos han aumentado exponencialmente.
Además de aumentar también se han diversificado enormemente.
En todas las naciones hay programas de investigación y desarrollo para potenciar el
uso de sistemas de depuración derivados del uso de microorganismos. Siendo las más
prioritarias las encaminadas a reducir la contaminación de ecosistemas.
Hay 2 ámbitos de aplicación de este recurso:
biorremediación in-situ: se intenta acelerar el proceso en el mismo ambiente
modificando las condiciones ambientales o por inoculación microbiana. Esta se
está convirtiendo en una alternativa cada vez mas popular porque es más
barata que otros métodos de limpieza. Se trata de acelerar los procesos
degradadores naturales de biodegradación mediante el suministro de oxígeno y
nutrientes a la pluma contaminante durante un período prolongado.
Evidentemente este sistema tiene muchas limitaciones que son corregibles.
biorremediación ex-situ: consiste en extraer el contaminante y degradarlo en
otro sitio en condiciones controladas de laboratorio. Evidentemente la mayoría
de veces no se puede hacer a parte que es un proceso más caro.
Ejemplo Práctico: Biorremedio de las playas contaminadas por el vertido del
Prestige.
El hundimiendo del Prestige, cargado con 77.000 toneladas de fuel en el año 2002 fue
uno de los peores desastres medioambientales ocurridos en costas españolas. El
carguero monocasco fue sorprendido por una tormenta frente a las costas gallegas y
se hundió tras producirse una fuga debido al fuerte oleaje.
El vertido afecto a toda la costa gallega en primera instancia e incluso provocó la
aparición de manchas de fuel en toda la cornisa cantábrica y el oeste francés.
Este estudio se centra en la aplicación de biorremediación en dos playas de la
localidad coruñesa de Ferrol (Costa da Morte).
Los resultados de la biorremediación in situ han sido muy alagüeños. Se
implementaron con las técnicas de “bioestimulación”. Éstas consisten en facilitar a
ciertos microorganismos, algunos nutrientes como fósforo y nitrógeno mezclados con
un medio líquido.
El tratamiento de biorremediación consiste en estimular la eliminación de los
hidrocarburos usando para ellos los microorganismos preexistentes.
Estos microorganismos degradan poco a poco el petróleo hasta eliminarlo. Esto
requiere un lapso temporal que alcanza varios meses en algunos casos. Entre las
pruebas realizadas se realizo el “riego” de un acantilado con abono y agua y en menos
de un mes se observaron resultados sorprendentes.
Es necesario decir que estos sistemas aun se encuentran en investigación y que hoy
en día su implementación es algún algo difícil. Lo que sí es cierto que es comparando
una limpieza ordinaria del litoral y una biorremediación la segunda es mucho más
asequible económicamente.
En este experimento específicamente, el biorremedio de 500 metros de costa costó
unos 12.000€ mientras que en el mismo tramo con limpieza ordinaria los costes
ascendieron hasta los 100.000€. El principal problema o limitación del biorremedio hoy
en día es el factor tiempo. Una limpieza ordinaria es mucho más rápida.