Desarrollo de un producto biorremediador para ser

INFORME TÉCNICO FINAL
"Desarrollo de un producto biorremediador para ser aplicado en los
fondos acuícolas de las etapas productivas del salmón"
CÓDIGO PROYECTO: 206-5467
BENEFICIARIO:
LABORA TOR/OS RECALC/HE S.A.
FECHA DE PREPARACiÓN:
Enero 2010
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
/ND/CE
A. RESUMEN EJECUTIVO •••••••••••••••••••••••••••••••..•.•••.•••••••••••.••.••.•••••••••••••••.••••••••••••••..••••••••••••••••.••.
6
B. EXPOSICIÓN DEL PROBLEMA ••••••••••••••••••••••••••••••.•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••.•
8
B.1. PROBLEMA A RESOLVER QUE JUSTIFICÓ LA EJECUCiÓN DEL PROYECTO ...•......... 8
B.2. OBJETIVOS TÉCNICOS DEL PROYECTO Y LOS RESULTADOS
PERSEGUIDOS
12
OBJETIVO GENERAL
12
OBJETIVOS ESPECIFICOS
13
B.3. PRODUCTO DESARROLLADO
C. METODOLOGíA,
.......................•..•••.•.•...........................................................
15
PLAN DE TRABAJO Y RESULTADOS OBTENIDOS •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 18
ACTIVIDAD 1.1: AISLAMIENTO, IDENTIFICACiÓN Y CULTIVO DE BACTERIAS
NITRIFICANTES Y DENITRIFICANTES DESDE SEDIMENTOS MARINOS Y LACUSTRES .••19
1.1.1. MUESTREO PARA AISLAMIENTO DE CONSORCIOS
19
1.1.2. AISLAMIENTO, IDENTIFICACIÓN Y CULTIVO DE BACTERIAS NlTRIFICANTES y
DENITRIFICANTES
20
1.1.3. RESULTADOS DEL AISLAMIENTO
1.2.1. MATERIALES
1.2.2. PROCEDIMIENTO
Y CULTIVO DE BACTERIAS
22
26
I Etapa: Adaptación Cepas
27
27
II Etapa: Biorremediación
28
1.2.3. RESULTADOS
1.2.3.1.- Concentración celular
1.2.3.2.- Temperatura
1.2.3.3.- Evolución pH de los ensayos
1.2.3.4.- Oxígeno disuelto
1.2.3.5.- Potencial Redox
1.2.3.6.- Evolución concentración especies contaminantes
•
AMONIO
•
NITRITO
NITRATO
1.2.4. CONSTRASTACION
31
31
33
34
36
37
38
38
39
•
MEDICIONES LABORATORIO
EXTERNO
40
.41
ACTIVIDAD 1.3. FORMULACiÓN DEL PRODUCTO ....•..........•..•.•......•.•.............................•...... 42
1.3.1. DEFINICIÓN DE CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO
43
1.3.2. DETERMINACIÓN DE LAS CONDICIONES FISICO-QUIMICAS DEL PRINCIPIO ACTIVO
.43
1.3.3. SELECCIÓN PRELIMINAR DE EXCIPIENTES
44
1.3.4. FORMULACIÓN PRELIMINAR DE LOS COMPRIMIDOS
45
1.3.5. CONFECCIÓN DE PROTOTIPOS
46
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
1.3.6. PRUEBAS Y ENSAYOS Fls/COS REALIZADOS A LOS PROTOTlPOS
.49
1.3.7. RESUL TADOS
50
ACTIVIDAD
1.4. DEFINICiÓN DE LA DOSIS DEL PRODUCTO .........•............•.•.....•.••.•.....•.•.... 51
ACTIVIDAD
1.5. CARACTERIZACiÓN
DE SEDIMENTOS •...•...............•.•..................................
52
1.5.1. MUESTREO EN TERRENO
52
1.5.2. ANALIS/S EN LABORATORIO
54
1.5.3. RESULTADOS
54
C.2. ETAPA 2, DISEÑO DEL PROCESO PRODUCTIVO, PRODUCCiÓN PROTOTIPO Y
EVALUACiÓN EN CONDICIONES REALES ...••.•.................................•...••............................•.•..
ACTIVIDAD 2.1: DISEÑO DEL PROCESO, DEFINICiÓN DE EQUIPOS Y ADQUISICiÓN
2.1.1. CALCULOS DE DISEÑO
2.1.1.1. Volumen y dimensiones del equipo
2.1.1.2. Aireación
2.2.2.3. Potencias de agitación
2.1.1.4. Transferencia de calor
2.1.1.5. Esterilización
2.1.2. LA Y-OUT DE PROCESOS
58
.•.•.. 59
60
60
61
62
63
64
65
2.1.3. SISTEMAS AUXILIARES
65
Sistemas de refrigeración
65
Sistema de esterilización
65
Sistema de control del Ph
66
Sistema de aireación
66
2.1.4. PLANOS CONSTRUCTIVOS
2.1.5. INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
67
2.1.6. ADQUIS/CION
69
ACTIVIDAD
68
DE EQUIPOS PARA LA PLANTA
2.2. PRODUCCION PILOTO .......•..•..•.....•.•...•.•..•...•.•.....••........................................
2.2.1. PUESTA EN FUNCIONAMIENTO
DE LA PLANTA PILOTO
72
2.2.2. OPERACIÓN DE LA PLANTA BIOMASA
2.2.3. PRODUCCIÓN
75
PROTOTIPO
2.2.3.1. PRODUCCiÓN
77
DE UNIDADES BIORREMEDIADORAS
PARA SEDIMENTOS
LACUSTRES
.............................................................................................................................................................................
2.2.3.2. PRODUCCiÓN
DE UNIDADES BIORREMEDIADORAS
2.2.4. OBTENCiÓN DE PERMISOS DE LA SUBSECRETARIA
ACTIVIDAD 2.3: EVALUACiÓN
72
PARA SEDIMENTOS
DE PESCA
IN SITU DEL PRODUCTO BIORREMEDIADOR
2.3.1. PRUEBAS DE EFICACIA EN AGUA DE MAR
2.3.1.1. Método de estudio
Área de Estudio
77
MARINOS ..78
79
80
80
80
81
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
Diseño del muestreo
82
Muestreo de sedimento
84
2.3.1.2. Resultados
87
Contenido de Materia Orgánica
87
Cambios en el ORP del sedimento
89
Cambios en el pH del sedimento
9O
Cambios en la macrofauna bentónica
91
Cambios en parámetros fisico-quimicos
91
AMONIO, NH4 .....................................................••.•.........................•.....................•......•...................•.•.
93
NITRATO, N03
94
.......•...•..............•..........••.•...............••.•...........................••...............•......•.....................
SULFUROS, S04
96
2.3.1.3. Conclusiones
97
2.3.2. PRUEBAS DE EFICACIA EN AGUA DULCE
99
2.3.2.1. Método de estudio
99
Área de estudio
100
Diseño Muestreal
100
Muestreo de sedimento
y agua
103
2.3.2.2. Resultados
Caracterización
107
del sedimento
107
Contenido de Materia Orgánica
108
Caracterización
112
del Oxigeno Disuelto {OD)
Macrofauna bentónica
113
2.3.2.3. Conclusiones
114
ACTIVIDAD 2.4: ESTUDIO DE VIDA UTIL DEL PRODUCTO BIORREMEDIADOR
115
2.4.1. PRUEBAS A T" VARIABLE
115
2.4.2. PRUEBAS A HUMEDAD VARIABLE
116
2.4.3. PRUEBAS A TIEMPO VARIABLE
117
C.3. ETAPA 3, ESTUDIO DEL MERCADO, DIFUSiÓN Y PROTECCiÓN INTELECTUAL
PRODUCTO
ACTIVIDAD.3.1.
DESARROLLO
ACTIVIDAD 3.2. ESTABLECER
DEL
118
DEL PLAN DE NEGOCIO ...............................•.....................
119
INVERSiÓN Y COSTOS DE PRODUCCIÓN .•.•.•..............•.•. 121
ACTIVIDAD 3.3. SEMINARIOS Y PUBLICACIONES
..............................................•.•...............
122
Dentro del plan de difusión del proyecto se realizaron diferentes actividades:
122
ACTIVIDAD 3.4. PROTECCiÓN DEL PRODUCTO ............•.......•..............•......................•........
124
D. RESUMEN Y CONCLUSIONES •••••••••••••.••••••••••••••••••••••••••••••••••.••.••••••.••••••••••••••••••.•••.•••••••••••••
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125
INFORME TÉCNICO FINAL
PRO YECTO N° 206-5467
Enero 2010
E. BIBLIOGRAFíA ........................................................................•...............•............................
127
F. ANEXOS
129
2. INSTRUCTIVO MONTAJE DE EQUIPOS (sólo en OVO)
129
3. PROTOCOLO OPERACiÓN PLANTA BIOMASA (sólo en OVO) •.•..................................... 129
4. OVD 1
129
5. OVO 2- Filmación submarina LAGO ••••...........•.••••••.......•.........•...•.•.•...........•.•.••.•••.••.•.•...•.... 129
6. OVO 3- Filmación submarina MAR
129
7. CARTA GANTT COMPLETA
130
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
A. RESUMEN EJECUTIVO
En el marco del proyecto Innova Chile W 206-5467 de Titulo: Desarrollo de un producto Biorremediador
para ser aplicado en los Fondos Acuicolas en las etapas productivas del salmón, la Corporación
Farmacéutica Recalcine, empresa dedicada a la producción de productos farmacéuticos humanos y
veterinarios, mediante el presente informe tiene como objetivo la presentación del proyecto de Innovación
empresarial llevado a cabo durante 2 años y 3 meses (Septiembre 2007-Enero 2010).
Recalcine, ha sido pionero entre los laboratorios farmacéuticos nacionales, en la creación de un
departamento de 1&0 propio y en la introducción de nuevas formas farmacéuticas, cuya formulación
garantiza una mejor farmacocinética y una mejor seguridad en el cumplimiento del tratamiento del paciente.
Sus especialidades médicas las ha agrupado en divisiones que constituyen la Corporación farmacéutica
Recalcine. Asimismo, a través de su linea veterinaria FAV, la Corporación entrega productos veterinarios
desde 1.994. En 1.997 da comienzo a la investigación y desarrollo de productos biológicos, que le permitió
entregar la primera vacuna contra la pisclrickettsia salmones, una de las principales enfermedades que
causa pérdidas en esta industria y la vacuna contra el virus ISA en 2009.
Recalcine inició sus exportaciones en el año 1.994 desarrollando mercado en Bolivia, Colombia, Ecuador,
Paraguay, Perú, Venezuela y Centro América. Posee una dotación de 1.013 trabajadores.
Actualmente, desarrolla en U.S.A. proyectos en el campo de la biotecnologia
asociada con prestigiosas compañías norteamericanas.
y de la ingeniería genética,
En el mercado nacional compite en las lineas farmacéuticas de pediatría, ginecología, dermatología,
gástrica, dental, antiinfecciosas, oncología, entre otras, y desarrollamos productos para la mujer en los
distintos ciclos de la vida. As! también, cuidamos la salud animal de diversos áreas tales como la ganaderla
y acuicultura (salmones y camarones).
Este proyecto consistió en desarrollar un producto microbiológicamente
el fin de disminuir el impacto de la producción de peces bajo cultivo.
activo para los fondos aculcolas con
El objetivo general consistió en desarrollar un nuevo producto biorremediador que fuera capaz de reducir la
materia orgánica de los fondos acuícolas (mares y lagos), dejándola en condiciones adecuadas y que
cumplan con la normativa vigente. Los objetivos especlficos se orientaron al diseno del producto, diseño del
proceso de fabricación del producto, producción de prototipos, evaluación de una producción piloto, difusión,
capacitación y el sondeo de mercado, todo junto la protección intelectual del producto.
El proceso consistió en el aislamiento de bacterias nitrificantes y denitrificantes de los sedimentos bajo las
balsas-jaulas donde se desarrolla la producción aculcola, multiplicación de dichas bacterias en condiciones
controladas de laboratorio, su incorporación a un excipiente y su aplicación a los fondos acu!colas bajo
condiciones controladas. Se procedió a observar su evolución en terreno y luego a medir los resultados de
la aplicación.
El resultado final del proyecto fue la obtención de un nuevo producto biorremediador específico para los
fondos aculcolas de lago y mar, cuya principal característica es que está formulado a base de bacterias
autóctonas de los propios fondos donde se desarrolla el cultivo del salmón en Chile.
Los resultados parciales son los que a continuación se mencionan y que se explican detalladamente
punto C del presente informe:
~
Aislamiento de los consorcios bacterianos desde los sedimentos aculcolas
-Página 6 de 130-
en el
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
);>
Evaluación de la actividad de degradación a nivel laboratorio
);>
Formulación del producto
);>
Diseño del proceso de producción ,adquisición de equipos y montaje
);>
Producción prototipo
);>
Pruebas en condiciones reales en fondos acuícolas
);>
Correlacionar frecuencia y dosis
);>
Patentamiento y certificaciones
Enero 2010
para validación del producto
Tras el análisis de parámetros ambientales monitoreados bajo las balsas-jaulas posterior a la siembra de
unidades biorremediadoras, el bentos experimentó cambios atribuidos al efecto biorremediador. Variables
utilizadas por la autoridad para Gestión Ambiental, y que en la actualidad son exigidas por las normas de
acuicultura nacional, tales como oxigeno disuelto, potencial redox, materia orgánica y Macrofauna
bentónica, experimentaron una respuesta positiva y beneficiosa desde la perspectiva ecológica, lo cual
permite la recuperación del sedimento bajo las balsas-jaula de un centro de cultivo aculcola.
El nuevo producto desarrollado tendrá gran impacto económico y medioambiental
para la industria
salmonera, ya que aporta una solución al problema ambiental ligado al cultivo del salmón, otorgando la
posibilidad de lograr una armonla entre el crecimiento económico de la industria y el mantenimiento del
equilibrio del medio ambiente.
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
B. EXPOSICiÓN
Enero 2010
DEL PROBLEMA
B.1. PROBLEMA
A RESOLVER QUE JUSTIFICÓ LA EJECUCiÓN
DEL PROYECTO
La salmonicultura es una de las actividades productivas más relevantes en Chile. Las prácticas actuales
de cultivo pueden impactar el medio ambiente a través de varias formas. Una de ellas es la alimentación
de los peces, la que interviene, tanto en la columna de agua como en el fondo acuático, a través del
alimento no consumido que es altamente proteico, y a través de los desechos eliminados por los peces. Lo
anterior genera un aumento en la cantidad de nitrógeno y fósforo del sistema, lo que disminuye el oxigeno
disponible, genera eutrofización, estimula la aparición de algunos organismos y la ausencia de otros y
además, altera gravemente el medio por la acumulación de materia orgánica compuesta por los restos de
alimento y las mismas materias fecales de los organismos en cultivo (ver Figura N° 1).
'''''.1110
An~DIOl:co,
Pa:ógcno,
E.c~
NitrOgono
Pillógono.
Antlblótlcos
.
Alimcnto
NoCOMUmlóo
.---.------Figura N° 1: representación
- -----esquemática del problema
Las jaulas de salmón llegan a unos 15 m de profundidad (12-20 m). Existe un aumento drástico en las
tasas de sedimentación a partir de la salmonicultura en jaulas luego de alimentar a los peces. Los restos
de alimentos y las fecas se depositan relativamente rápido y afectan el lugar inmediato a la zona, pero las
partículas formadas por la producción primaria se depositan más lejos del lugar ya que entre la liberación
del nutriente inorgánico y la captación y aumento de la biomasa fitoplanctónica transcurren entre 3 y 7
días. Una gran cantidad de sedimentación de producción primaria es un indicador que el ecosistema
planctónico marino ya no es capaz de asimilar los aportes mejorados de nutrientes del cultivo de salmón
en jaulas.
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
Se produce así una serie de efectos ambientales en la columna de agua. Esto se debe, principalmente, a
que un 70%- 80% del nitrógeno liberado por los peces queda disuelto en ella, además del fósforo que se
deposita en los fondos. La presencia de estos nutrientes genera eutrofización, lo que quiere decir que la
productividad primaria aumenta como consecuencia de una mayor disponibilidad de alimento para otros
organismos como invertebrados y peces, pero también con la posibilidad de disminuciones estacionales
de los niveles de oxígeno y de la biodiversidad propia del lugar (Beveridge, 1996).
Los principales tres factores que determinan el impacto de la salmonicultura
columna de agua, en la calidad del agua y en los ecosistemas pelágicos son:
en los nutrientes
de la
1. Tasa de carga de nutrientes inorgánicos, especialmente el nitrógeno en el caso de los sistemas marinos
y el fósforo en sistemas de agua dulce, la hidrodinámica y la profundidad de los lugares donde se instalan
las jaulas.
2. Morfometrra y topografía (grado de "exposición") de las bahías y de zonas costeras.
3. Densidad del stock de peces.
A su vez, la acumulación de materia orgánica depende de varios factores, entre otros de la especie en
cultivo, la calidad del alimento, el tipo de manejo, las corrientes y la profundidad (hidrodinamia). Las heces
y restos de alimento tienen mayores contenidos de carbono (C), nitrógeno (N) y fósforo (P) que los
sedimentos naturales, ello produce que los fondos, bajo los sistemas de cultivo, puedan tener muy alto
contenido de materia orgánica y nutrientes. La materia orgánica acumulada estimula la producción
bacteriana, cambiando la composición qulmica, la estructura y funciones de los sedimentos. Ello puede
explicar la disminución significativa de la biodiversidad en las zonas utilizadas por la acuicultura. La
abundancia de fitoplancton disminuye, así como el número de especies en sitios de cultivo pese a existir
más nutrientes.
La importancia y distribución del nitrógeno en el mar es muy similar a la del fósforo y, dentro de las
diferentes concentraciones en que aparecen en las aguas marinas, existe un gran paralelismo entre dichas
concentraciones y sus variaciones. El nitrógeno aparece en el mar, básicamente, en forma de nitratos,
nitritos y amoniaco (N03-N02-NH3), aunque suelen aparecer en mayor cantidad los nitratos.
En cultivos de salmones, cuando se registra un aumento de las concentraciones
de amonio y
disminuciones de las concentraciones de oxigeno, se pueden alterar los ciclos normales de nutrientes,
afectando la abundancia del fitoplancton, zooplancton y peces, fenómenos que han sido detectados en
diferentes cuerpos de agua utilizados por prácticas de acuicultura.
De aquí la importancia en el manejo de los ecosistemas y los nutrientes presentes en los cuerpos de agua,
ya que con la implementación de buenas prácticas, adicionado a la aplicación de técnicas nuevas
utilizando bioproductos que no alteren el ecosistema, se podrá alcanzar un desarrollo sustentable de
industria acufcola en Chile.
Así nace el proyecto de BIORREMEDIACIÓN
DE FONDOS,
basado en el fundamento
de
nitrificación/denitrificación,
reacciones de oxido-reducción biológicas necesarias para descomponer los
compuestos contaminantes, mediante la intervención de bacterias autóctonas del ecosistema acuático. La
técnica considera el suministro de microorganismos remediadores nativos para ser utilizados en procesos
de remediación in situ. En este caso, tiene por objetivo reactivar el proceso de biodegradación natural de
la materia orgánica acumulada, transformándola en elementos no contaminantes e inocuos para el medio
ambiente.
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
Para lograr el objetivo descrito se elabor6 un producto biorremediador compuesto por bacterias liofilizadas
nitrificantes y denitrificantes,
denominado UNIDAD BIORREMEDIADORA
que está diseñado para
regenerar los equilibrios disminuyendo la materia orgánica de los fondos acuicolas (lagos y mar), a niveles
aceptados por la normativa vigente.
Producto de la contaminaci6n por compuestos nitrogenados, existe una serie de alteraciones que se
generan en paralelo: fisicas (apariencia, olor), quimicas (variaci6n de niveles de compuesto nitrogenados
inorgánicos), fisicoquimicas (variaciones del pH, potencial redox), y biol6gicas (alteraci6n de las cadenas
tr6ficas, aparici6n de microorganismos patógenos, algas, parásitos etc.).
El fundamento biol6gico de la tecnologia desarrollada es el llamado CICLO DEL NITRÓGENO,
la eliminaci6n del N se lleva a cabo por el proceso de nitrificaci6n-denitrificaci6n.
•
La nitrificación es la principal ruta por la que el amonio es aer6bicamente
Ésta la realizan las bacterias Nitrificantes.
en el que
oxidado a nitrato.
En forma esquemática la nitrificaci6n ocurre de la siguiente forma:
Nitrobacter
Nitrosomonas
NH4----------------~
N02
Amonio
•
--------------~
nitrito
N03
nitrato
La denitrificación por el contrario es un proceso por el que ciertas bacterias en condiciones
anaer6bicas reducen el nitrato hasta N2 gas. Este proceso tiene lugar en varias etapas en
las que aparecen distintos productos intermedios.
Esquemáticamente,
N03
Nitrato
--.
N02
nitrito
ocurre así:
__
--.
NO
óxido nftrico
~
N20
óxido nitroso
El CICLO DEL NITRÓGENO es un ciclo natural de nutrientes
continuamente bajo distintas formas entre distintos compartimentos
aire, el agua, el suelo y los organismos (ver Figura Ir 2).
-Página 10 de 130-
.....•.N2 gas
nitrógeno
en el que los elementos circulan
del medioambiente, por ejemplo el
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
RJACllÍC BfClRMUfllllCA
(tormentas)
L,LUVIA
ACIDA
FIJACUÍl
IIDISTRIAI.
(amorrieco. 8b0n08)
I Productares
fllEllTO
Consumidores
RESTOS HANICOS
ABSIRUÍl
•
EXCRECION
NR"RIFlCACIÓN
CICLO
DEL
NITRÓGENO
Figura N° 2: Representación esquemática del ciclo del nitrógeno
El N2 atmosférico, gas que forma el 78% del aire, no puede ser usado en forma normal por los seres vivos,
sino que tiene que ser transformado en compuestos absorbibles. El N2 del aire sólo puede ser usado
directamente a través de bacterias que viven en el suelo.
Los compuestos nitrogenados que se acumulan en mares y ríos procedentes de la descomposición, as¡
como de los restos de alimentos y desechos de los peces de cultivo, sólo pueden ser descompuestos con
la intervención de bacterias hasta N2 gas, que retornará a la atmósfera para reiniciar el ciclo o lo usarán
las propias bacterias para su metabolismo.
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INFORME TÉCNICO FINAL
PRO YECTO N° 206-5467
B.2. OBJETIVOS
TÉCNICOS DEL PROYECTO
Y LOS RESULTADOS
Enero 2010
PERSEGUIDOS
OBJETIVO GENERAL
El objetivo general del proyecto consistió en desarrollar un nuevo producto biorremediador, para reducir
la materia orgánica de los fondos acuicolas (lagos y mar), dejándola a niveles aceptados por las
normativas vigentes, a partir de microorganismos autóctonos del ecosistema acuático donde se
desarrolla la producción de salmón.
Para ello se desarrolló un producto consistente en una tableta a base de microorganismos liofilizados
que se deposita en el medio acuicola y empieza a reaccionar bacteriológicamente actuando sobre los
residuos no deseados y transformándolos en elementos no contaminantes. El mecanismo de acción
básico está basado en la actividad metabólica de los microorganismos, que se adaptan al medio y
comienzan el restablecimiento de microorganismos nativos o autóctonos del medio y descomponen la
materia orgánica.
Así mismo, se desarrollaron los procesos de fabricación necesarios para escalar una producción
prototipo y los protocolos para validar la efectividad del nuevo producto como biorremediador.
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
OBJETIVOS ESPECíFICOS
Para conseguir el objetivo general se plantearon los siguientes
siguientes resultados esperados de cada uno de ellos:
OBJETIVO
objetivos
específicos
con los
RESULTADO
PERSEGUIDO
DESCRIPCiÓN
Obtención de consorcios
nitrificantes
y
las bacterias
Aislamiento
de
aislados activos de
medio
ambiente
natural
desde
denitrificantes
nitrificantes y
(fondos acuícolas). Se obtendrán consorcios DN y N
denitrificantes para lagos y
de fondos marinos y lacustres
mar.
Diseño de las
características
del
nuevo producto
biorremediador
Evaluación de la actividad bacteriana nitrificante y
denitrificante de los consorcios aislados desde los
fondos acufcolas
Determinar la eficiencia de
degradación de materia
orgánica de los
sedimentos
Definición de dosis y frecuencia de uso del producto
en base a la degradación de la materia orgánica
Dosis y frecuencia de uso
establecidas
Producto de fácil
aplicación que no se
desintegre o disuelva
antes de llegar al fondo
Formulación del producto
Caracterización
del
medio ambiente
donde se va a
aplicar el producto
Diseño e ingeniería
del proceso para la
adquisición de
equipos y
producción
prototipo
Puesta en marcha
de la linea y
Producción
prototipo
Evaluación
producción
Disponer información real
del grado de
contaminación
Caracterización química y biológica del sedimento
aculcola impactado
Disponer de las
Ingeniería básica, planos y establecimiento de los capacidades instaladas de
requerimientos
de servicio e ingenierra para el los servicios como agua,
montaje.
gas, energía eléctrica y
otros
Determinación de las etapas de producción
producto y de los equipos para su adquisición
funcionamiento
la
Poner
en
satisfaciendo las normas vigentes.
planta
del
piloto,
de la
Pruebas en condiciones reales en centros de cultivo
piloto en de salmón: agua dulce y mar.
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Disponer de una planta
piloto para la fabricación
Fabricación de tabletas
necesarias para evaluar la
eficiencia del producto en
condiciones reales
Determinar el grado de
eficacia en condiciones
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condiciones reales
in-situ
Estudios de eficacia por degradación de materia
y
ffsico-químicos
orgánica y otros parámetros
biológicos de interés
Enero 2010
reales del producto
desarrollado
Correlacionar frecuencia y dosis en función a los
parámetros del medio acuático
Vida útil y
condiciones de
manejo
Evaluar el comportamiento del producto en
almacenamiento y con diferentes condiciones de
temperatura y humedad.
Establecimiento de la vida
útil de los componentes
del producto para su uso y
almacenamiento correcto
Certificación del
nuevo producto
Obtención de las certificaciones necesarias para
validar el producto desde el punto de vista comercial
(uso masivo)
En fase de obtención de la
Autorización para su uso
masivo (comercial) por
para de la Subsecretaría
de Pesca.
Plan de negocio
Se establece la estrategia de marketing para
ingresar al mercado
Protección
intelectual del nuevo
producto
Obtener la patente del producto biorremediador
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Plan diseñado
Presentación de patente
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
B.3. PRODUCTO DESARROLLADO
A través del proyecto que se describe en el presente informe se ha desarrollado un nuevo producto que es
un elemento sólido conformado por microorganismos liofilizados nitrificantes (N) y denitrificantes (DN)
capaces de descomponer los compuestos nitrogenados así como de modificar beneficiosamente otros
parámetros ambientales.
Los requerimientos
específicos que se establecieron para el diseno del producto son:
•
Debe poseer una forma tal que evite su ingestión por parte de los peces u otra biota presente
en la zona de aplicación de la forma farmacéutica.
•
Debe ser capaz de viajar al fondo marino o lacustre sin romperse o desintegrarse
trayecto ni en el momento de contacto con el fondo.
•
Su forma debe ser amigable en presentación
posterior transporte.
•
Los elementos componentes empleados (excipientes) deberán en lo posible ser de naturaleza
amigable con el medio ambiente, estándar o comercial, de manera de conseguir un producto
final que sea viable tanto desde el punto de vista ambiental, técnico y económico.
Las condiciones consideradas
y debe facilitar su fabricación,
para el desarrollo son:
•
Solvente: agua salada yagua dulce
•
Rango de temperatura entre 5°C y 15°C
•
Rango de profundidad de aplicación entre 15m y 60 m.
En las figura N° 3 Y N° 4 puede verse un esquema del objetivo perseguido.
-Página 15 de 130-
durante su
manipulación
y
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PROYECTO N° 206-5467
APLICACiÓN
DEL
Enero 2010
SUPERFICIE lAGO/MAR
TRATAMIENTO
~
BAlSAJAUlACOH
PECESENCUlnvO
MATERIA
Fig. N° 3: representación
de la aplicación del producto sobre el sedimento
DESPUÉS DEL
SUPERFIOE
TRATAMIENTO
lAGO/MAR
MATERIA
ORGANICA
/
Fig. ND 4: representación
Obsérvese
ACUMUlADA
del efecto del producto después de 1 mes de uso
la disminución de la materia orgánica del sedimento bajo la balsa-jaula.
En base a los requerimientos planteados se definió que la fonna fannacéutica más adecuada para cumplir
con los objetivos esperados era un elemento comprimido del tipo tableta que deberla ser capaz de
transportar al fondo el principio activo que se encargará de realizar la biorremediación requerida, ya que así
se pueden lograr densidades adecuadas y tiempos esperados de desintegración.
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
El producto se desarrolló en dos versiones:
o
Una para agua dulce (lagos), formulada a base de bacterias nitrificantes
aisladas de los sedimentos lacustres.
o
Otra para agua salada (mar), que contiene como principio activo consorcios
nitrificantes y denitrificantes aisladas de los sedimentos marinos.
Este nuevo producto biorremediador es una tableta denominada
principales características son (ver figura N° 5):
y denitrificantes
de bacterias
UNIDAD BIORREMEDIADORA
cuyas
-Color blanco oscuro
-Dimensiones aproximadas: 2 cm espesor X 10 cm de diámetro
-Peso de 100 gr / unidad aprox.
-Densidad 1,81 gr/cm3
-Presión de compactación:
12 toneladas
-Buena friabilidad, capaz de resistir el roce sin desmoronarse
-Tiempo de desintegración
en agua bueno: mayor a 24 horas
y su composición es:10 % principio activo (liofilizado de bacterias nitrificantes
diluyente; 39% aglutinante; 1% lubricante
Figura N° 5: Unidad Biorremediadora
-Pagina
17 de 130
y denitrificantes);
50%
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
C. METODOLOGíA,
PLAN DE TRABAJO
Enero 2010
Y RESULTADOS
OBTENIDOS
A raiz del transcurrir del proyecto, se hicieron algunos ajustes de la carta Gantt y que representan la realidad
del proyecto. La Carta Gantt original fue levemente modificada por necesidad durante el desarrollo del mismo,
puesto que actividades que inicialmente se suponfan que iban a llevar más tiempo, llevaron menos tiempo y
viceversa. Asf como otras que se han ido haciendo simultáneamente para poder lograr los hitos de cada
actividad.
Previamente, se solicitó a Corfo la Modificación de la Carta Gantt para ajustarla a la realidad de cada actividad
programada. Dichos cambios fueron aprobados por Corfo mediante la Resolución N° 1160 con fecha
17/11/2008.
Como anexo nO 1 se encuentra la Carta Gantt del proyecto completo, mientras que a continuación
representan las Cartas Gantt por etapas 1, 2 Y 3 Y las actividades realizadas durante las mismas.
se
Todas las actividades del proyecto se han ceñido al máximo posible a la Carta Gantt. No obstante, se puede
observar alguna desviación en cuanto a la duración de las actividades así como de las fechas de inicio/fin de
las mismas respecto de la Carta Gantt, puesto que se adaptaron al dia a dla del proyecto.
C.1. ETAPA 1, DISEÑO DEL PRODUCTO
A continuación la Carta Gantt correspondiente a esta primera etapa. Las actividades contempladas
esta primera fase, correspondieron casi en su totalidad a trabajo de laboratorio.
oct-07 nov-07
dic-07
ene-08 feb-08 mar-08 abr-08 may-08 jun-08
tES1 tES2
tES3
tES4
tES5 tES6
Etapa 1.1hctm:ia11e1llO
Diseñar 1-----+---+---+el
producto IcoOanillldos
,
-Página 18 de 130-
tES7
tES8
jul-08
ago-08 sep-08 oct-08
en
nov-08
tESt tES10 tES11 tES12 tES13 MES 14
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PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
ACTIVIDAD
1.1: AISLAMIENTO,
IDENTIFICACiÓN
Y CULTIVO
DENITRIFICANTES DESDE SEDIMENTOS MARINOS Y LACUSTRES
Fecha de Ejecución:
DE BACTERIAS
NITRIFICANTES
y
Mes 1 y 2 (Octubre y Noviembre 2007)
1.1.1. MUESTREO PARA AISLAMIENTO
DE CONSORCIOS
Objetivo:
Obtener muestras representativas
Descripción
y desarrollo
de sedimentos marinos y lacustres de centros de cultivo
de salmón.
del muestreo:
El muestreo se realizó mediante la extracción de sedimento con draga. Las muestras se colocaron en
envases preparados adecuadamente para ello y se dispusieron al destino
final (laboratorio) mediante
vla aérea, con el fin de hacerlo de la forma más rápida y
asegurar que las muestras sufrieran el
menor cambio en su traslado.
Dicho proceso se hizo asegurando en todo momento la trazabilidad de las muestras desde
muestreo, hasta la recepción de las mismas en laboratorio.
el minuto del
Los centros de cultivo de los que se obtuvieron las muestras (tabla N' 6) de sedimento pertenecen a la
empresa Marine Harvest Chile S.A.
Tabla N° 6: Caracterlsticas
MUESTRA
de las muestras de sedimentos lacustres y marinos extra Idos
PROFUNDIDAD
TEMPERATURA
(OC)
pH
OXIGENO
DISUELTO
(mg OiL)
LLC
32
12
7,8-8,0
LLP
32
12
7,8-
LMC
15
11,9
7,23
33
11,5
7,23
LMP
LLC: Lodo Lacustre Control; LLP: Lodo Lacustre Problema;
LMC: Lodo Marino Control; LMP: Lodo Marino Problema
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8,0
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PROYECTO N° 206-5467
1.1.2.
AISLAMIENTO,
DENITRIFICA N TES
IDENTIFICACiÓN
Y
Enero 2010
CULTIVO
DE
BACTERIAS
NITRIFICA N TES
y
Objetivo:
Obtener y aislar consorcios bacterianos aeróbicos
marinos con actividad nitrificante V denitrificante.
y cepas bacterianas
aeróbicas
desde sedimentos
Descripción:
- Obtención de muestras: Las muestras extra idas (actividad 1.1) fueron recepcionadas y analizadas
inmediatamente. Para pruebas posteriores las muestras fueron conservadas a 5°C.
- Preparación de medios de cultivo: los medios de cultivo que se usaron en el aislamiento de consorcios
bacterianos con potencial nitrificante v denitrificante fueron:
•
Minimal medium for denitrifying bacteria: composición por litro:
~nhI~ión A
980 mi
Solución B
10 mi
Solución e
10 mi
Solución A: (gil)
5g
4a
1g
0,87 a
O,54g
KN03
Fuente de Carbono
(NH4)2S04
K2HP04 x 3H20
KH2P04
Solución B: (gil)
1
MgS04 x 7 H20
12,
O9
Solución C: (gil)
CaCI2 x2 H20
FeS04x7
H20
MnS04xH20
CuS04x 5 H20
NaMo04 x 2 H20
HCI (0,1 N solución)
•
Winogradsky's
0,29
0,1 g
0,05 g
0,01 9
0,01 9
100 mi
médium modified (Nytrifying B): (gil)
CaC03
lNH4)2S04
K2HP04
NaCI
MgS04x7
H20
FeS04
-Página 20 de 130-
5,0
1,0
1,0
1.0
0,5
0,4
9
9
9
9
9
9
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PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
- Cultivo de consorcios:
El aislamiento de consorcios bacterianos con posible actividad nitrificante se llevó a cabo en
matraces de 100 mi de capacidad con 50 mi de medio de cultivo. Se agregó a cada matraz un
inóculo de la muestra original de 1 g de sedimento en condiciones asépticas. Cada muestra se
incubó a las mismas condiciones de temperatura y salinidad en las que se tomaron las muestras
originales.
Para la mantención de los consorcios bacterianos se ajustó pH periódicamente, y se agregó medio
de cultivo nuevo para asegurar el ingreso de fuentes de enerqía.
- Determinación de actividad Nitrificante:
Se realizó mediante la utilización de indicadores de viraje de pH, en este caso se utilizó el
indicador rojo de metilo, ya que este vira de rojo a amarillo cuando el medio se hace ácido
(indicando presencia de N02 y N03).
- Determinación de la actividad Denitrificante:
Se realizó mediante la utilización de indicadores de viraje de pH, en este caso se utilizó el
indicador azul de bromotimol, ya que este vira de amarillo a azul cuando el pH del medio se hace
básico( indicando la presencia de NH3).
- Liofilización de cepas con actividad:
Se usó crioprotector (skim milk), se esterilizó mediante autoclave a 121°C por 15 min; éste fue
dispensado en volúmenes de 3 mi en viales de capacidad 5 mI.
Desde placas de cultivo crecidas con las cepas de interés, se colectó en condiciones estériles bajo
campana de flujo laminar, con un asa de cultivo las colonias de las cepas de interés, las cuales
fueron disgregadas en el crioprotector.
Los viales conteniendo las cepas con actividad fueron congelados a -20 o C durante 24 horas, y
posteriormente sometidos a proceso de liofilización.
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
1.1.3. RESULTADOS
DEL AISLAMIENTO
Enero 2010
Y CULTIVO DE BACTERIAS
Tabla Ir 7: Test realizados sobre los cultivos de consorcios bacterianos inoculados y
monitoreados semanalmente para determinar su actividad.
INCUBACION
1'" 5°
TaAMBIENTE
MEDIO DE
CULTIVO
MUESTRA
N
LAGO 1
(-)
LAGO 2
M.MAR 1
(-)
M.MAR2
LAGO 1
I
I
DN
DN
N
No
No
No
No
(-)
(-)
(-)
(-)
(-)
(-)
No
No
No
No
No
(+0-)
LAGO 2
M.MAR 1
No
No
No
No
No
(-)
(+)
(+)
M.MAR2
LAGO 1
LAGO 2
No
No
No
M.MAR 1
M.MAR2
H
(-)
No
(-)
(-)
No
No
(+0-)
(-)
(+)
(+)
No
No
(-)
(-)
No
No
(-)
(-)
FECHA
CONTROL
SEMANA 1
SEMANA 2
SEMANA 3
Inicialmente los cultivos fueron incubados a temperatura ambiente (18° C) Y luego almacenados
frta a 5° e, donde se observó actividad.
en cámara
A partir de los consorcios con actividad positiva para nitrificación y denitrificación, se
realizó
aislamiento
bacteriano utilizando los medios de cultivo descritos y agregando
agar
bacteriológico
para
proporcionar un soporte en placas de cultivo para aislamiento de cepas con actividad. Se realizaron
diluciones seriadas decimales desde los consorcios con actividad, y se sembraron en placas de cultivo con
los respectivos medios usando la técnica de placa extendida. Se realizaron traspasos sucesivos de las
cepas en aislamiento hasta obtener cepas puras con actividad.
La actividad de las cepas se verificó en medios de cultivo líquidos mediante los indicadores
mencionados.
-Página 22 de 130-
antes
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Tabla
Enero 2010
N' 8: Test de actividad para cepas y consorcios aislados desde muestras Lago y
Mar. Se realizó test ON para cepas denitrificantes y test N para cepas
nitrificantes.
MUESTRA ORIGEN
ROTULO
TEST
ACTIVIDAD
ON LAGO 1
ONl1-OO1
(-)
1
ON LAGO 1
ONl1-OO2
(+)
2
ON LAGO 1
ONl1-OO3
(-)
3
NOVIAL
ON LAGO 1
ONl1-004
(-)
4
ON LAGO 1
ONl1-OO5
(-)
5
ON LAGO 2
ONL2-OO1
(+)
6
ON LAGO 2
ONL2-OO2
(+)
7
ON MAR 1
ON M 1-001
(-)
8
ON MAR 1
ON M 1-002
(-)
9
ON MAR 1
ON M 1-003
(-)
10
ON MAR 2
ONM2-OO1
(-)
11
ON MAR 2
ONM2-OO2
(+)
12
ON MAR 2
DNM2-OO3
(-)
13
N LAGO 1
Nl1-OO1
(+)
14
N LAGO 2
NL2-OO1
(+)
15
NMAR2
NM2-OO1
(+)
16
ON LAGO 1
(-ON LAGO 1
(+)
17
ON LAGO 2
(-ON LAGO 2
(+)
18
ON MAR 1
(-ON MAR 1
(+)
19
DN MAR2
(-ON MAR 2
(+)
20
N LAGO 1
(-N LAGO 1
(+)
21
N LAGO 2
(-N LAGO 2
(+)
22
NMAR2
(-N MAR 2
(+)
23
-Página 23 de 130-
(-) no existe actividad
(+) existe actividad
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PROYECTO N° 206-5467
Figuras Ir 9: Micrograf1a 100 X,
Consorcios bacterianos aislados desde
muestra Mar M2 positivos para DN
Figura N" 11: Micrograf1a 100)(, consorcios
bacterianos aislados desde muestra Lago1
positivos para actividad N
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Enero 2010
Figura N" 10: Micrograf1a 100 X, Cepa
bacteriana NMar2-001
Figura N" 12: Micrograf1a 100 X, Cepa
bacteriana DNLag2-001
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PROYECTO N° 206-5467
Figura N° 13: Test actividad
denitrificantes para cepas bacterianas
aisladas desde consorcios bacterianos
obtenidos desde muestras Mar con
actividad.
Enero 2010
Figura N-14: Test actividad denitrificantes para
consorcios bacterianos obtenidos desde
muestras Mar con actividad.
Figura N-15: Test actividad nitrificantes para
Figura N- 16: Producto liofilizado de cepas
consorcios bacterianos obtenidos desde
muestras Lago con actividad
bacterianas con actividad
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PROYECTO N° 206-5467
ACTIVIDAD
1.
DENI TRIFI CANTE
2:
EVALUACIÓN
DE
LA
Enero 2010
ACTIVIDAD
BACTERIANA
NITRIFICANTE
y
Fecha de ejecución: mes 3 y mes 4 (Diciembre 2007 y Enero 2008)
Objetivo:
Evaluar el potencial biorremediador de los inóculos de bacterias nitrificantes y denitrificantes Marinas y
Lacustres. Se disei'laron pruebas de laboratorio de modo de remediar el sistema natural, por 10 que los
resultados se pueden extrapolar a lo esperado en terreno al utilizar dichos inóculos al realizar
biorremediación in situ.
Descripción:
Para el desarrollo de las pruebas se ha dividido el trabajo en dos etapas, una de adaptación de las cepas
a las condiciones de prueba y otra de biorremediación propiamente tal.
1.2.1. MATERIALES
Material de Vidrio:
•
•
•
•
Reactivos:
•
•
•
•
Reactores con camisa para regulación de temperatura. Capacidad 2 L.
Capilares de Vidrio largo aprox. 15 cm. diam. aprox. 0,5 cm.
Botellas graduadas de 2 l para preparación de medios de cultivo.
Cámara de Recuentos Petroff Hausser profundidad 0,01 mm.
Medio de Cultivo de Winodrasky
Medio para Denitrificantes, Denitrificans
Sedimento Lacustre Contaminado
Cultivo fresco Bacterias Nitrificantes y Denitrificantes de concentración conocida.
Instrumentación
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
y Equipos:
Termómetro digital
Bafio termorregulado a 12° C
Autoclave
Soplador 50 Umin
Microscopio Óptico
pH metro
Medidor de 02 disuelto
MedidorORP
Conductivlmetro
Medidor Salinidad
Kit medición Amonio, nitrito, nitrato
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PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
Material Biológico:
Las muestras de sedimentos lacustres y marinos, tanto controles (de zonas limpias) como problemas (de
zonas acuicolas) que fueron tomadas de los centros de cultivo de la empresa Marine Harvest.
1.2.2. PROCEDIMIENTO
Las pruebas han sido ejecutadas en dos etapas, las que se describen a continuación:
I Etapa: Adaptación Cepas
En esta etapa, las cepas del cultivo fresco, fueron contactadas paulatinamente con sedimento
lacustre contaminado, en condiciones de menor a mayor concentración, para así, conseguir la
adaptación de ellas a las nuevas condiciones de trabajo, de modo que sean capaces de trabajar
de mejor manera en sedimentos con una alta carga contaminante (materia orgánica).
El periodo de adaptación tiene una duración de aproximadamente 10 días. En los cuales, se prepara dos
adaptaciones, una para cepas nitrificantes y otra para cepas denitrificantes. Ambas experiencias se
trabajan por duplicado y en condiciones de TO y pH optimas (12 C y pH 7.0 aprox.)
Q
Para el caso de las cepas Nitrificantes (N) se trabaja en condiciones aerobias, en cambio, en el caso de
las cepas Denitrificantes (DN), se opera en condiciones anóxicas, debido a sus características
anaerobias.
El plan de adaptación, aplicable en todos los casos, se presenta a continuación en la tabla N° 17.
Tabla N° 17: plan de adaptación de cepas
Adaptación Cepas
-
-
-
-
----_.-
ora
Lodo (%v/v)
In6culo (%vlv)
3
60
40
7
70
30
13
80
20
N1LL:
N2LM:
DN1LL:
DN2LM:
Cepa
Cepa
Cepa
Cepa
nitrificante en adaptación Lodo Lacustre
nitrificante en adaptación Lodo Marino
denitrificante en adaptación Lodo Lacustre
denitrificante en adaptación Lodo Marino
En esta etapa se observa que la adaptación de las cepas a los lodos fue bastante fácil. Lo cual nos lleva
a pensar que esta fase puede eliminarse y que es posible agregar microorganismos cultivados en
laboratorio directamente al sistema a remediar; ya sea un batch o lodo contaminado en el proceso de
remediación in situ.
-Página
27 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
11 Etapa: Biorremediaeión
Para la etapa de biorremediación propiamente tal, se trabajó en biorreactores
mantuvieron a una temperatura constante de 12°C.
La blorremediación se realiza en tres etapas consecutivas:
de 2 L, los cuales se
a) La primera es una etapa de denitrifieaei6n
(ON), en la cual, las cepas deben actuar en condiciones
anóxicas (en ausencia de oxígeno), y deben abatir la alta carga de materia orgánica para la posterior
acción de las bacterias nitrificantes. En esta etapa se inocula un biorreactor que contiene sedimento
lacustre contaminado, con cepas denitrificantes adaptadas previamente; se realizan tres ciclos de
inoculación. Éstas reducen bioqulmicamente aniones de nitrógeno oxidado, lo que
conlleva a la
transformación progresiva desde nitrato a nitrito y oxido nitroso a nitrógeno molecular. Este proceso, en
su ambiente natural, puede ocurrir tanto en condiciones aerobias como anaerobias.
b) Finalizada la primera etapa de denitrificación, se pasa a una etapa de nitrifieaeión
(N), en la cual se
inocula células nitrificantes , adaptadas al lodo, en el mismo biorreactor. Para la nitrificación ocurra, se
debe trabajar en condiciones aerobias, para lo cual se adiciona al biorreactor, un flujo constante de 7
mg/L de aire, para entregar las condiciones necesarias para metabolizar oxidativamente los compuestos
nitrogenados del sedimento. En esta etapa ocurre la conversión de amonio a nitrato. El amonio es
oxidado a nitrito, el cual es transformado en nitrato, el cual no es tóxico para las especies acuáticas de
un cultivo.
e) Para terminar el ciclo, se pasa a una segunda etapa de den itrifieaei6n , en la cual se inocula
nuevamente con células DN adaptadas, para la conversión de nitrato a nitrógeno molecular (gaseoso),
esperando obtener un sedimento aun menos contaminado que en la etapa nitrificante.
Cada una de las etapas antes descritas, tiene una duración aproximada de seis días, de los cuales, se
reinocula microorganismos cada dos días. Los microorganismos inoculados, corresponden a la etapa en
que se encuentre (DN/N).
a las inoculaciones durante el ensayo)
Tabla N° 18 (los cuadros claros corresponden
Regla de tiempo ensayo Biorremediaci6n
ora
ciclo
O
1
2
ON
3
4
5
6
7
8
9
N
10
11 12 13
14 15 16
ON
17
ra
19
20
post
ciclos
I
d) La siguiente etapa, escapa a la etapa de biorremediaei6n
propiamente tal. Se realizó un seguimiento
posterior del ensayo durante 3 días, de modo de tener una visión más acabada de la remediación
completa, puesto que en un pre-ensayo realizado con anterioridad a esta prueba,
se encontró un
desfase en los ciclos de reducción de los contaminantes, en relación a lo esperado, pensándose en la
necesidad de esperar un periodo superior a un dla para observar los efectos del ciclo completo .
•
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
Diseño Pruebas
El sistema consiste en cuatro biorreactores, con un sistema de recirculación de agua por donde circula
agua a temperatura 12°C, temperatura óptima para el crecimiento de las células. Para las pruebas se
homogenizó el lodo y se preparó con una densidad 1.08gr/ml, de modo de lograr condiciones
estandarizadas y de que en cada prueba particular se utilice la misma preparación base tanto en el
control como en la prueba de biorremediación. Los microorganismos del sistema, son fotosensibles, por
lo cual se debe cubrir cada uno de los reactores, para protegerlos de la luz.
A continuación se puede observar fotograffas de cada una de las pruebas y el sistema de reacción de
cada una de las etapas.
a) Prueba control, la cual solo contiene sedimento lacustre o Marino contaminado el que a su vez aporta
los microorganismos
propios de éste.
Figura N' 19: Reactor control
b) Prueba W1 : Esta prueba contiene 2 L de sedimento lacustre, preparado con una densidad 1.08, el
cual es inoculado según la frecuencia descrita en la tabla N° 18, con células adaptadas, de modo de
llegar a una concentración de 1.6 x 10 6 células/mL.
Figura
N' 20: Reactor problema
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INFORME TÉCNICO FINAL
PRO YECTO N° 206-5467
FIgura
Enero 2010
ti' 21: Sistema de reacción, en ausencia de oxigeno
(FaseDN)
•
Figura
ti' 22: Sistema de reacción, en
condiciones aerobias (N)
-Páglna 30 de 130-
Figura ti' 23: Sistema de reacción en condiciones
finales de trabajo (fotoprotegido)
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
1.2.3. RESULTADOS
Se realizaron evaluaciones de distintos parámetros, la evaluación comparativa de dichos
resultados se expresa a continuación.
1.2.3.1.- Concentración celular
Las muestras de lodo inicialmente tenían conteos altos en tiempo cero. Los lodos problema Lago
5,Ox10E+8 cel/mI y los lodos problema Mar con 1,7*10E+8 ce/mi; por tanto el aporte en el conteo
total de los microorganismos ON y N agregados por vez: 1,6*10E+6 cel.lml es pequeño,
considerando que estas células se diluyen en el batch que es un pequeño ecosistema vivo donde
existen otros microorganismos que compiten.
Tabla N° 24: Porcentaje microorganismos
microorganismos
lodo
inoculados en relación
1
inoculación
a microorganismos
% total
del Iodo.
9
% total
inoculaciones
Ensayo
Lacustre
5,OOE+08
1,60E+06
0,320/.
1.44E+07
2,88%
Ensayo
Marino
1,70E+07
1,60E+06
9,41%
1.44E+07
84,71%
Observando el porcentaje de microorganismos (Tabla N°24) que se inocula cada vez en
comparación a los microorganismos presentes en el lodo, se observa que este porcentaje es menor
al 1% en el caso del ensayo lacustre y menor al 10% en el caso del ensayo marino. Esto es un
equilibrio dinámico donde existe una competencia de las bacterias inoculadas, entonces, a pesar
que la sumatoria de microorganismos inoculados en el periodo completo que duró el ensayo (ver
regla de tiempo, Tabla N° 18) da un total del 2,88% en el caso Lacustre y de un 84,77%, en el
segundo caso recién el al día 14 se produce un salto considerable en la concentración celular.
Si analizamos los datos de los ensayos lacustres (ver gráfica N° 25), la dispersión de datos muestra
una mayor concentración celular siempre para la muestra Remediación-Lago inoculada. Ejemplo: el
día 2 se contaron 8*10E8 cel./ml para la muestra ensayo, un 1*108 cel.lml mas (un 14% más) que
las 4,1*108 observadas en el control lacustre; del mismo modo el día 4 observamos una diferencia
de 2,3*106 cel.lml más (un 56%), entre las 6,4*106 ceVml vistas en el caso del ensayo Lago y las
4,1*108 vistas en el control. Esta tendencia se aprecia en toda la prueba de remediación Lago salvo
pocas excepciones (días 3,9, 10, 14).
-Página 31 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
1----9.00E+08 .
8.00E+08
7.00E+08
_ 6.00E+08
E 5.00E+08
4.00E+08
3.00E+08
2.00E+08
1.00E+08
O.OOE+OO
Concentración celular pruebas remed~-l6n-La-g~
•
•
•
•
¡
Enero 2010
•
•
o
•
•
2
4
8
6
•
10
12
• cellml
Control
.~lmlEl'ISay
14
16
18
20
~
Gráfica N° 25: Gréfica
dispersión concentración
celular durante el ensayo,
Columna Control-Lago y
Columna Remediación-Lago
22
tlempo(."
En los ensayos Marinos (ver gráfica N° 26), observamos la misma tendencia que la observada en el
ensayo lacustre donde solo los dlas 1, 3 Y 10 se marcan las excepciones en que los conteos en el
control son superiores a los conteos en el biorreactor prueba. Tenemos asi el dia 14 una diferencia
de 1,1 *108 bacterias.
Observamos en los últimos días de análisis de los resultados, que se observa una predominancia en
el número celular en las pruebas de remediación (inoculadas). Si observamos la tendencia los dias
15, 16 Y 17 se observa siempre un mayor conteo para el caso de las pruebas de remediación.
í-~--
Concentración celular ensayo rernediación Mar
•
•
••
•
•
T-
024
•
•• •
•
•
•
•
8
8
ro
u
...
•
~
• cellml
•
•
ffl
[ .cellmlE~o
ffl
20
Control
Gráfica N° 26: Gréfica
dispersión concentración
celular durante el ensayo,
Columna control-Mar,
Columna remediación-Mar.
22
tiempo (di• .,
Se puede concluir que paulatinamente
se va generando una incorporación de las bacterias
inoculadas a los sistemas batch que contiene lodo contaminado, lo que se refleja en el aumento
cuantitativo en la concentración bacteriana.
Esta incorporación es un poco más lenta o dificultosa en el caso del ensayo Marino, lo que se puede
entender por el esfuerzo adicional que necesitan los microorganismos para mantener su metabolismo
en conjunto con la regulación de la osmosis en condiciones de salinidad alta.
Lo anterior implica la creciente incorporación y adaptación de las bacterias benéficas a dicho sistema
experimental y se puede extrapolar a lo que sucederé en la columna de agua con la continua
aplicación del Bioproducto y el restablecimiento de la flora nativa benéfica.
-Página
32 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
1.2.3.2.- Temperatura
La temperatura en las pruebas, fue controlada con el sistema de chaquetas de agua recirculada.
Esto permitió mantener la temperatura alrededor de la temperatura operacional óptima de 12°C.
T" ensayo remadlaclón lago
15
14
••
12
10
8
•
••
•
...
• •-
-
Gráfica N° 27: Gráfica
dispersión Temperatura durante
el ensayo, Columnas Control
Lago y Remediación-Lago
5
•
4
2
O
o
10
5
20
15
25
T" ensayo remadlaclón mar
18
16
14
12
10
8
6
4
2
O
&
O
•
•••
•
5
•
••
10
15
Gráfica N° 28: Gráfica dispersión
Temperatura durante el ensayo,
Columna Control Mar y Columna
Remediación-Mar
& •
20
25
En ambos casos, Columnas Remediación-Lago como Columna Remediación-Mar se observan
variaciones alrededor de este óptimo, consistentes en la habilidad del sistema para regularse en
relación a la temperatura ambiente.
-Página 33 de 130·
INFORME TÉCNICO FINAL
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1.2.3.3.- Evolución pH de los ensayos
Al observar la Tabla NO 29, observamos claramente que en los lodos contaminados se genera una
acidificación, donde el LLP (Lodo Lacustre Problema) posee un pH levemente más ácido de 6,66
en relación al pH del LLC (Lodo Lacustre Control) 7,2. Del mismo modo el pH del LMP (Lodo Marino
Problema), es levemente inferior al pH del LMC (Lodo Marino Control).
NO 29: Muestras de sedimentos lacustres y marinos
Tabla
pH
MUESTRA
LLC: Lodo Lacustre Control
LLP: Lodo Lacustre Problema
LMC: Lodo Marino Control
LMP: Lodo Marino Problema
7.2
6.66
7.52
7.43
Gráfica N° 30: Gráfica de dispersión pH durante el ensayo, Columnas Control Lago y
RemediaciónLago
pH pruebas ramediación lago
8
7.8
7.8
7.4
7.2
7
6.8
6.6
6.4
-
6.2
-..
.
•
-.-.
• .• • •
-
8
o
:
.•
10
5
•
.•
20
15
25
Gráfica N° 31: Gráfica dispersión pH durante el ensayo, Columnas Control Mar y
Remediación-Mar
pH pruebas ramedlaclón mar
7.6
7.4
7.2
7
6.8
6.6
6.4
6.2
6
.
.~
8
7.8
~
lO
••
•
o
5
10
•
...
--]
•
pH Control
~ pHE",,!y'o
15
-Página 34 de 130-
20
25
INFORME TÉCNICO FINAL
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Tabla N° 32: Reacciones nitrificación y desnitrificación
NH4+
NH20H
+
H+
+
+ 2e-
+ O2
H20~
Y:z O2 + 2 H+
~
N02+ 2e ~
oao ~
+ 5H+
H20
+ 4 e- + biomasa
H20
N03- + biomasa
N02- + 0,5 O2 ~
2 N03- +
+
NH20H
N2 + H20 + 2 OH- + biomasa
Podemos entender la deriva de la concentración de protones, y la leve alcalinización de los medios de
reacción de las pruebas columnas del ensayo lago, por la aparición de especies oxidadas
intermedias, como hidroxilaminas (NH20H) e iones hidroxilo. Este efecto es menos notorio para el
caso marino que para los ensayos lacustres.
Si bien en las reacciones qufmicas en juego existen productos que balancean el equilibrio, ya sea
hacia lo acídico o alcalino (especies resaltadas: H+, OH- NH20H); la observación experimental dice
que la contaminación acidifica levemente los lodos, de este modo el estado normónico de los lodos
tiende hacia la alcalinidad, a pHs levemente sobre el pH neutro. Por tanto, la acción del sistema
remediador regula los niveles hasta niveles más cercanos al estado normomco.
-Página 35 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
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1.2.3.4.- Oxígeno disuelto
La característica inicial de los lodos agotados era completamente anóxica con 0,08 mg/L en el caso de
los lodos lacustres y 0,11 mg/L en el caso de los lodos marinos. Al evaluar la concentración de oxígeno
disuelto, condición que se mantiene a pesar de la aireación realizada en las fases aerobias, nos
encontramos con una observación interesante.
En el caso de la columna de remediación lacustre, se produjeron dos peacks de concentración de
oxigeno al inicio del primer ciclo denitrificante el dfa 2, en el cual se registró una concentración de
oxigeno de 0.32 mg/L, y el dla 12, al inicio de la segunda fase anaerobia, en el cual se registró una
concentración de 0.45 mg/L.
Del mismo modo, se observó un peak similar en el ciclo de remediación DN en la columna marina,
siendo el valor más alto alcanzado, 0.6 mg/L el dia 2 registrándose, manteniéndose alto en 0.5 mg/L el
dfa 3.
[02J disuelto
pruebas
I
Gráfica N° 33: Gráfica
0.4~-------------------------------------
dispersión Oxigeno disuelto
durante el ensayo, Columnas
Control Lago y RemediaciónLago
t--"-'------------------------------------
~.3
ti s.a.2
8
Lago
-
0.5
e
-e
remedlaci6n
0.1
. ..,
~-----------------------
:!---,---------~.------------
• • • I '1, - •
O~----~~----~------~------~----~
10
5
O
25
20
15
tiempo (dla"
[02J disuelto
pruebas
remediaci6n
Mar
I •
02 Dis. Control
~_[)s'
0.7
0.6
Gráfica N° 34: Gráfica dispersión
-!--*------------------------------
Oxígeno disuelto durante el
ensayo, Columnas Control Mar y
Remediación-Mar
~
u_ Q5+--~------------------------
i 'i 1-------------------------------ti
+-------------------------------8 Q2+--------------------------0.4
.§.0.3
0.1
Ensayo
+---1---.....,.......!(--c--;;--;;-.,....-::---.....,-------::------------
O~----~----~----~~--~--~------~
•
O
•
9
."..
5
•
.".
10
15
20
25
tlempoldla"
La observación de los peacks de concentración de oxigeno en las etapas Oenitrificantes (ON) son
interesantes, aunque no existe ninguna base dentro del estado del arte que apoye alguna teone de la
formación de oxigeno molecular a partir de las especies nitrogenadas oxidadas, nitrato o nitrito.
-Página
36 de 130-
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1.2.3.5.- Potencial
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Redox
Se parte de la premisa que los lodos contaminados
en un estado más oxidado (Bushmann, 2005).
con la gran concentración
de materia orgánica están
Las variaciones de potencial Redox deben ser compatibles a los ciclos de remediación. El ciclo
denitrificante es un ciclo reductor, donde a partir de especies nitrogenadas oxidadas (Nitritos y Nitratos)
se llega a nitrógeno molecular gaseoso: especie nitrogenada reducida (Kishida, 2003). El ciclo nitrificante
en cambio es un ciclo oxidante, donde a partir de una especie nitrogenada reducida (amonio), se
producen nitratos y nitritos, especies nitrogenadas oxidadas.
En las gráficas siguientes, se expresa las variaciones en ORP (Oxido reduction Potencial).
ORP pruebas
remedlación
lago
200
- ::~!-.-.------------'---------------
i
E
50 .!-------.---
• ORP Control
-.--~5
----,~O----~,5~·
-
o r'
.:
-·····1
I~E~ayo
--------------20
Gráfica N° 35: Gráfica dispersión
Potencial Redox durante el ensayo,
Columnas Control Lago y
Remediación-Lago
25
lIempoldl •• ,
ORP ensayllll
",mediación
mar
200
100 j------------------------------
>"
I
:
o
-100
f----•
__---• 5 •
1:o
__----~--~--~
• 10
-.c
,15
20 25l;::;~
-200 +--------~~-.-.-----------------
Gráfica N° 36: Gráfica dispersión
Potencial Redox durante el ensayo,
Columnas Control Mar y RemediaciónMar
tiempo tela ••
En ninguno de los dos casos se observa que al término de la experiencia se tengan valores más bajos
de potencial en los ensayos inoculados con bacterias en comparación a los controles. Sin embargo si
comparamos punto a punto, de los 13 puntos mostrados para el experimento remediaci6n Lago, ocho
son más bajos para el ensayo inoculado que para el control; del mismo modo para el ensayo marino seis
de los trece puntos están más abajo.
-Página 37 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
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1.2.3.6.- Evolución concentración especies contaminantes
•
AMONIO
Gráfica N° 37: Gráfica porcentajes de remediaci6n de Amonio durante el ensayo,
Remediaci6n-Lago
I AmoniO rilQIL
REIIEDlAClÓN AMONO CNitI
'lft relativo movll
I
i
-2
Columna
pero media mólAl
(Amonio m¡jL)
15O%------------------------l
100%
+---------
-150%
En el ensayo lacustre, como observamos en las figuras, y a pesar de lo previsto se observa una deriva
de la concentraci6n de Amonio coherente a lo esperado: disminuci6n-aumento-disminuci6n.
Se observan
los efectos claros de remediaci6n el dla 12, luego de un ciclo DN y un ciclo N. La disminución de los
niveles de amonio el dfa 11 antes de la nueva inoculaci6n de bacterias DN, se puede entender como la
reacci6n de las bacterias que aún están en el sistema.
Gráfica N° 38: Gráfica porcentajes de remediaci6n de Amonio durante el ensayo, Columna
Remediaci6n-Mar
25
En el ensayo Marino, como observamos en las figuras, al igual que en el Lacustre, se observa una
deriva de la concentraci6n de Amonio coherente a lo esperado: leve disminuci6n-aumento-disminuci6n.
Se observan los efectos claros de remediaci6n el dla 14, luego de un ciclo DN y un ciclo N. Notar que
este efecto en el caso lacustre se observ6 dos dfas antes. Los controles se mantienen cercanos al valor
inicial durante toda la prueba.
-Página 38 de 130-
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PRO YECTO N° 206-5467
•
NITRITO
Gráfica N° 39: Gráfica porcentajes
Remediación-Lago
Enero 2010
de remediación
de Nitrito durante el ensayo,
1 __
IREMEDlAClÓN NTRlTO (HOz)
i
% ral.tlvo mOYiI
""(
Columna
..
-2 pero media mÓloiI
.
(Nitrito mg/L)
100%
~+---~~~
-100%
.J--
5__~-.-aH
11
13
~~~~l
--'~L.-I!!~~~L.__1L
1920
__18----~
...•..
-150%
l2OO%--,-..;;...._=-__.Al comienzo del ensayo, se observó un aumento drástico de la cantidad de nitrito en la fase inicial de
remediación -coherente a la acción de las bacterias denitrificantes- la tendencia general en el ensayo
fue la disminución de los valores de concentración de nitrito, sin embargo las medidas son sólo
referenciales por encontrarse en el limite de detección de la técnica.
Gráfica N° 40: Gráfica porcentajes
Remediación-Mar
[REMEDlAClÓN NTRlTO (H02)
% ral.tlvo mOYiI
I
I ::
de remediación
_
de Nitrito durante
el ensayo,
Columna
NitrIto mg/L
+--------
400
200
o
-200
Se observa un peak en la concentración de nitrito el día 8 y posteriormente un gran peak de la
concentración de Nitrito el dla 12, al comenzar el segundo ciclo Oenitrificacnte (ON), el desfase en
relación al ensayo Lacustre se puede entender por lo tenito del ensayo mar en relación al ensayo
Lacustre. Si bien el Nitrito es una de las especies a remediar, su aumento relativo en este ensayo se
puede comprender dentro del restablecimiento de los ciclos naturales, como especie intermedia de la
oxidación a nitrato y posteriormente el paso a Nitrógeno gaseoso.
-Página 39 de 130-
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PROYECTO N° 206-5467
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Grctfica N° 41: Gráfica Dorcentaies de remediación de Nitrato durante el ensavo. Columna
Remediación-Laao
1_ % relatilos
IREMEDlAClON tlTRATO (NOJ)
i
'" relativo
I~
:-2
150%
I
100%
I
50%
I
0%
I
-50%
+-------------
Io8riaci6n
I
pero meda mólAl(%1
relatiws
I
I
movll
108Iiaci6n)
1
----------1
-
1
I :::
1-------
=------;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;,...;;;;,...~
Concordante a lo esperado, se observa una variación de los niveles de Nitrato acorde a la
actividad de los ciclos DN: aumento al inicial y al final concordante a los ciclos N: con la
disminución en los niveles al medio del experimento.
Gráfica N° 42: Gráfica porcentajes de remediación de Nitrato durante el ensayo, Columna
Remediación-M~r
IREIIEDlAClóN tlTRlTO (N02)
I
I
'"
_Nitrato
relativo movll
200
-2
per_ meda mólAl(Nitrato)
--------------------1
---------------------..--...----
150
100+-----------------~~~--50
O -I--~~_._~~~_
•.•.••
-50O 1 2
--------------
-----~
Del mismo modo que para el caso que para el ensayo Lacustre y concordante a lo esperado, se
observa una variación de los niveles de Nitrato acorde a la actividad de los ciclos DN: aumento al
inicial y al final, y concordante a los ciclos N: con la disminución en los niveles al medio del
experimento.
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1.2.4. CONSTRASTACION
MEDICIONES LABORATORIO
Enero 2010
EXTERNO
A continuación se presentan los resultados obtenidos en un laboratorio externo para contrastación
nuestros resultados.
Para evaluar se comparó
respectivos.
en tiempo final los valores obtenidos
en los ensayos
de
y sus controles
Tabla N° 43: Mediciones laboratorio externo, ensayo Remediación Lago y Control Lago
Parámetro
Nitrato
Nitrito
Amonio
Unidad
mglL
mglL
mg/L
lago
día O
< 0,10
< 0,05
9,71
control
día 20
<1
<0,05
12,3
lago
día 20
<1
<0,05
9,5
% remediaci6n
control dla 20
YS
-22,8
Tabla N° 44: Mediciones laboratorio externo, ensayo Remediación Mar y Control Mar
Parámetro
Nitrato
Nitrito
Amonio
Unidad
mg/L N-N03
mg/L N-N02
mgJL N-NH3
mar
día O
< 0,10
< 0,05
29,4
control
día 20
<0,1
<0,05
18,8
mar
día 20
0,2
<0,05
11,9
% remediaci6n
vs control día 20
-36,7
De los analitos observados solo se pudO tener valores del Amonio. Encontrándose una disminución
en un 22% para el caso del ensayo Lacustre y de 37% en el caso del ensayo Marino.
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PRO YECTO N° 206-5467
Enero 2010
1.3. FORMULACIÓN DEL PRODUCTO
Fecha de ejecución: meses 7,8,9 Y 10 (Abril-Julio 2008)
ACTIVIDAD
Objetivo
Desarrollar una formulación farmacéutica para uso industrial, que permita la aplicación de un nuevo
principio activo bacterial en el tratamiento de los fondos marinos y lacustres, afectados por la actividad
acuícola.
En base a los requerimientos planteados, se definió que la forma farmacéutica más adecuada
para
cumplir con los objetivos esperados es un elemento comprimido del tipo tableta, que tras su desarrollo,
deberá ser capaz de transportar al fondo marino el principio activo que realiza la biorremediación
requerida.
Descripción de metodología empleada para el desarrollo
Para realizar el estudio requerido, se completaron un conjunto de tareas (o etapas) siguiendo
metodología lógica indicada en el diagrama N° 45.
la
ResII1ce,ones
FIsoeo-Oufmoeas
!lel PnnclptO
Actovo
Diagrama NfI45: Esquema metodológico
empleado para el desarrollo del estudio
El desarrollo fue de naturaleza recursiva en algunas de las tareas realizadas en las cuales
no
se
alcanzaron los resultados esperados, hasta obtener mediante ensayos sucesivos la mejor aproximación
a las características establecidas en las condiciones de diseño. La descripción de las condiciones
establecidas ylo actividades desarrolladas en cada una de las etapas indicadas es la siguiente:
-Página 42 de 130-
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PROYECTO N° 206-5467
1.3.1. DEFINICIÓN DE CRITERIOS GENERALES
Enero 2010
DE DISEÑO
En esta etapa preliminar del desarrollo se tuvieron en cuenta el siguiente conjunto de requerimientos
especificos (o resultados esperados) a ser cumplidos por la nueva forma farmacéutica:
o
o
Debe servir como transporte del principio activo hacia el fondo marino o lacustre que se
requiere remediar. Esto significa que la forma farmacéutica a desarrollar debe poseer una
densidad final mayor a la del agua, de manera de permitir su hundimiento directo, una vez
aplicada en la superficie del lugar que se espera tratar.
Debe poseer una forma tal que evite su ingestión por parte de los peces u otra biota presente
en la zona de aplicación de la forma farmacéutica.
o
Debe ser capaz de viajar al fondo marino o lacustre sin romperse o desintegrarse
trayecto ni en el momento de contacto con el fondo.
durante su
o
Su forma debe ser amigable en presentación y debe facilitar su fabricación,
posterior transporte.
o
Los elementos componentes empleados (excipientes) deberán en lo posible ser de naturaleza
amigable con el medio ambiente, estándar o comercial, de manera de conseguir un producto
final que sea viable tanto desde el punto de vista ambiental, técnico y económico.
manipulación
y
Las condiciones que deberán ser consideradas para el desarrollo serán:
}oo
solvente: agua salada yagua dulce
}oo
rango de temperatura entre 5°C y 15°C
}oo
rango de profundidad de aplicación entre 15m y 40 m
En base a los requerimientos anteriores, se estableció que la forma farmacéutica más adecuada para
cumplir con los objetivos planteados seria un comprimido de forma cilíndrica, con un diámetro de 8 cm.
1.3.2. DETERMINACiÓN
DE LAS CONDICIONES
FíSICO-QuíMICAS
DEL PRINCIPIO ACTIVO
Se suministró como principio activo para desarrollar la formulación farmacéutica,
muestras de material liofilizado, con propiedades variables entre
las distintas
posible caracterizar fisicamente como sigue:
un
conjunto
de
muestras, el que fue
}oo
Color: Café rosáceo variando de pardo a oscuro
}oo
Olor: Variable desde inodoro a sulfurado
}oo
Rango de densidad específica granel (g/cm3): desde 0,3 hasta 0,7
(Nota: Muy dificil de medir debido
a la variabilidad de los liofilizados)
}oo
Humedad: No medida, aparentemente
}oo
Tamafio de partícula: Variable, las muestras se presentaron en estado agregado, por lo
cual se requirió de un proceso previo de desagregación antes de la etapa de preformulación
-Página 43 de 130-
baja ya que se presenta seco
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
1.3.3. SELECCIÓN
PRELIMINAR
Enero 2010
DE EXCIPIENTES
Para el diseno de la formulación del elemento comprimido se identificó un conjunto de excipientes
comerciales de amplio y permanente uso en la industria farmacéutica nacional, a partir de 105 cuales se
seleccionó el siguiente grupo funcional en base a su conveniencia y disponibilidad:
o
o
o
o
Diluyentes (fillers):
o
Carbonato de Calcio
o
Carbonato de magnesio
o
Celulosa Vegetal Microcristalina
o
Sulfato de Calcio
o
Lactosa Anhidra
o
Almidón de malz
Aglutinantes
o
Glucosa Microcristalina
o
Sorbitol
o
Almidón de maíz (se usó también como filler)
o
Sacarosa
Lubricantes
o
Estearato de Magnesio
o
Talco
Desintegrantes
o
Carboximetilcelulosa
o
Hidroximetilcelulosa
o
Lactosa Anhidra (se usó también como filler)
-Página 44 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
1.3.4. FORMULACIÓN
PRELIMINAR
Enero 2010
DE LOS COMPRIMIDOS
Utilizando un conjunto bastante diverso de excipientes, se estableció tentativamente un conjunto inicial
de formulaciones, el que fue paulatinamente mejorado en base a la retroalimentación de los ensayos
físicos realizados en laboratorio. La tabla N° 46, muestra el resumen de formulaciones que fueron
consideradas en el estudio.
Tabla N° 46: Resumen de formulaciones ensayadas para el desarrollo del estudio
N· Fonnulación
excipiente
('la)
Principio ActIvo
Wofilizada Bacterial
Dlh"nte. ,filie,.):
Carbonato da CalCIO
Carbonato de maanesio
Celulosa Microcrislllina
Sulfato de Calcio
Lactosa Anhidra
Almidón de m.íz
1
2
3
"
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
70
70
70
40
70
50
60
40
50
60
40
50
21
22
23
60
40
50
19
49
50
55
50
44
39
1
1
100
100
4
4
Total
100
200
2
72
70
70
70
70
28
2B
28
28
28
28
29
29
29
29
29
29
29
29
29
40
28
49
28
28
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1
30
20
10
100
100
4
100
100
4
100
100
4
1
1
1
30
20
10
100
100
4
100
100
4
100
100
4
1
1
1
30
20
10
100
100
4
100
100
4
100
100
D•• In~lIrlnte.
Carboximetilcelulcsl
Hidroximetilcalulosa
Lactosa AnhIdra
Total ¡o,;, I
TOlal/or91
N" Mueslras Ensa -adas
20
10
lubricante.
Ellearato de rAsan.sio
Talco
19
10
AglutJnlnte.
Glucosa Anhidra
Sorbrtal
Almidón de maíz
Sacarosa
18
100
100
2
100
100
2
100
100
2
100
100
2
100
100
2
100
100
2
100
100
2
100
100
2
100
100
2
4
1
1
1
100
100
4
100
100
100
100
4
Una vez preparadas las formulaciones preliminares, se las sometió a un exhaustivo mezclado manual de
manera de lograr una distribución homogénea de los componentes antes del proceso de confección de
prototipos mediante compresión .
•
-Página 45 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
1.3.5. CONFECCIÓN DE PROTOTIPOS
Los comprimidos prototipos fueron fabricados mediante la utilización de un molde de laboratorio,
diseñado y confeccionado para cumplir con los estándares impuestos en los criterios generales de
diseño.
El molde empleado, fue fabricado en tres partes que le otorgan la funcionalidad deseada (Figura N° 47):
La base que soporta el conjunto completo, la cámara que contiene el producto y permite el desaireado
de la mezcla y el émbolo que transmite hacia el compuesto la presión hidráulica recibida de una prensa,
permitiendo así la formación de la forma comprimida.
Figura N° 47: Molde para confección
de prototipos de comprimidos para
ensayo
La prensa utilizada en conjunto con el molde, es de accionamiento hidráulico manual, para uso industrial,
con capacidad máxima de cierre de 15 toneladas, y se encuentra provista de indicador manométrico.
Figura N° 48: Prensa hidráulica para confección de prototipos de comprimidos para ensayo.
Manómetro
Accionamiento
Manual
Pistón
Hidráulico
-Páglna 46 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
El procedimiento de fabricación de los prototipos consistió en las siguientes etapas:
Figura N" 49:
Armado conjunto base y cámara
del molde.
Figura N" 50: Llenado de cámara con la formulación a
comprimir.
Figura N" 51: Cierre del molde con el émbolo.
Figura N° 52: Compresión del molde lleno en
prensa.
-Página 47 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
Figura N° 53: Desarme de base del molde
Figura ~ 54: Compresión del molde sin base para
soltar el comprimido.
Figura ~ 55: Obtención del comprimido formulado
-Página 48 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PRO YECTO N° 206-5467
1.3.6. PRUEBAS
Y ENSAYOS FíSICOS REALIZADOS
Enero 2010
A LOS PROTOTIPOS
Los comprimidos prototipos obtenidos mediante compresión directa con el molde y la prensa
laboratorio, fueron sometidos a las siguientes mediciones y ensayos:
•
de
Densidad Compactada
3
La densidad compactada en todos los casos ensayados, se mantuvo en rangos entre 1,78 grs/cm y
2,28 grslcm3, con lo cual se asegura que ninguna de las formulaciones alternativas tendría riesgo de
flotar.
No se aprecio un cambio significativo, en términos de, variaciones observadas en la densidad
compactada, entre aquellos prototipos compactados entre 8 toneladas y el máximo de 15 toneladas.
•
Friabilidad
La capacidad del comprimido para resistir al desmoronamiento
producto de su manipulación.
Fue clasificada cualitativamente para cada una de las formulaciones
señalados y para las formulaciones indicadas en la Tabla N°
56.
en los siguientes
términos
Tabla N° 56: Clasificación Cualitativa de Friabilidad
Comportamiento Frente a la Abrasión
Manual
Resiste el roce de los dedos en sus
bordes sin dejar rastros de residuos en los
dedos.
Clasificación de
Friabilidad
NO Formulación
Muy Buena
Los bordes no se rompen producto de la
aplicación de un apriete moderado.
Resiste el roce de los dedos sin
desmoronarse, pero al tacto deja rastros o
residuos en los dedos.
No resiste el roce de los dedos, se
desmorona pero sólo en los sectores
aguzados de los bordes
No resiste el roce y se desmorona o se
parte frente a solicitaciones menores en
los bordes o en cualquier parte del
comprimido.
-Página 49 de 130-
Buena
1,2,4,5,6,12,15,18,20,22,23
Regular
3,7,9,10,11,13,14,
16,17,19,21.
Mala
8
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
•
Tiempo de desintegración
Enero 2010
en agua
Para asegurar que el comprimido no se rompa antes de alcanzar los fondos marinos o lacustres, y
por otro lado asegurar que el comprimido si se desintegre en un periodo prudente de tiempo y libere
así el principio activo motivo de su objeto.
Se realizaron ensayos de desintegración en agua para todos los comprimidos prototipos formulados.
Los resultados de los ensayos se clasificaron en categorías, de acuerdo al tiempo requerido por el
prototipo para lograr su desintegración total y permitir asl la liberación del comprimido. Los
resultados obtenidos se resumen en la Tabla N° 57.
Tabla N°
Comportamiento
57: Clasificación Cualitativa de desintegración en agua
Frente a la Abrasión Manual
El comprimido no se desintegra
Clasificación de
desintegración
NO Fonnulación
Malo
El comprimido se desintegra en un tiempo mayor
a 24 horas
Bueno
1,2.4,5,6,22,23
El comprimido se desintegra en un lapso menor a
24 horas.
Regular
3,6,7,8,9,10,11,12,13,
14,15,16,17,18,19,20,
21
1.3.7. RESULTADOS
Las principales conclusiones obtenidas en el desarrollo de este estudio son las siguientes:
o
Se valida que la forma farmacéutica comprimida es la mejor alternativa para realizar la
aplicación del principio activo, ya que se pueden lograr densidades adecuadas y tiempos
esperados de desintegración.
o
Se validó que el principio activo mantuvo su viabilidad después de ser reconstituido
del comprimido desintegrado.
o
La formulación final r.¡o 23 parece alcanzar los estándares planteados al inicio del desarrollo y
debe por tanto ser probada en condiciones de uso industrial para validar lo obtenido en
condiciones de laboratorio.
-Página 50 de 130-
a partir
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
ACTIVIDAD 1.4. DEFINICIÓN DE LA DOSIS DEL PRODUCTO
La dosis de producto fue definida en base a la actividad
microorganismo nitrificantes y denitrificantes".
Enero 2010
1.2. "Degradación
de sedimentos
con
En estas pruebas se definió una dosis en base a ensayos de laboratorio y que tuvo como
base
de
cálculo una concentración celular de 10 6 cel/ml en un reactor de volumen de 250 mi, con ello se
obtuvieron los mejores resultados de biorremediación a esta
escala.
Esta concentración celular, respecto al volumen y área de las columnas de prueba, fue definida la dosis
de producto, como "número de células por área de sedimento biorremediado", cel/Ha. De acuerdo a ello
se determinó que para una Ha de suelo aculcola contaminado se requiero 30 gr de biomasa.
Considerando
para esta misma superficie una distribución espacial que cumpla con los aspectos de:
a)
Ser factible su manejo operacional en las salmoneras,
tabletas razonable de manipular por dosis/mes
lo cual quede reflejado en un número de
b)
Que las células queden distribuidas en el área uniformemente de manera de asegurar el
biotratamiento lo más homogéneo posible (ver figura Ir 58 que representa la malla de distribución
para una hectárea)
En caso de requerir remediar un área más impactada esta dosis aumentará a 60 o 90 tabletas /Ha.
De acuerdo a lo descrito anteriormente, se definió que el contenido celular en cada tableta es de un 10 %
para tabletas de 100 gr c/u. El % restante corresponde a los excipientes que permiten que la tableta
recorra el trayecto deseado sin desintegrarse, hasta llegar a los fondos marinos o lacustres según
corresponda, y ahr liberar el principio activo durante 30 días al entrar en contacto con los sedimentos
(medios naturales de las bacterias que constituyen el principio activo del biorremediador).
La dosis fue proyectada con el fin de abarcar de manera lo más uniforme posible la hectárea tratada,
dado que un menor número de tabletas significa la posibilidad de dejar zonas sin tratar y, por el contrario,
un mayor número de tabletas, significa mayor dificultad operacional, lo que no haría atractivo
comercialmente el producto en una faena productiva.
A continuación la malla de distribución pensada para el tratamiento de 1 Ha de superficie. La idea es
concentrar las tabletas en 15 puntos, que permitan cubrir de la mejor manera el área deseada, sin que
esto constituya un problema operacional para el cliente.
La distribución considera por tanto, 1,2 o 3 tabletas por punto, es decir, 30, 60 o 90 tabletas/Ha
función del grado de impacto.
e:
~
o
o
)
o
>
o
o
Figura NO 58: malla de distribución de las tabletas en una
hectárea de fondo aculco/a
o
I
,J.
-Página 51 de 130-
en
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
ACTIVIDAD
1.5. CARACTERIZACIÓN
Fecha de ejecución:
Enero 2010
DE SEDIMENTOS
Mes 4, 5- Enero y Febrero 2008
Objetivo:
Realizar un monitoreo tipo INFA para identificar cualitativamente y cuantitativamente cual es el impacto
ambiental generado por el centro de cultivo en su entorno. Dicho monitoreo fue realizado por la empresa
Consultora en Control de Calidad y Medio Ambiente Geeaa Ltda.
El monitoreo se realizó en el centro de salmones
Marine Harvest y emplazado en la X Región.
categorfa 3, Huelmo, perteneciente
a la empresa
Descripción:
Las actividades realizadas fueron:
1.5.1. MUESTREO EN TERRENO
Para la realización del análisis del sedimento que se solicitó, fue necesario la extracción del mismo y que
al igual que en la actividad W 1 ésta se llevó a cabo mediante draga, la cual está confeccionada
completamente
en acero inoxidable, posee diseflo de gatillo que asegura que las rnandlbulas
permanezcan abiertas durante el descenso. El volumen del muestreo es de 1800 cm" 'dragado
(aproximadamente).
~.
\
•.........
l
Figura N° 59: Draga
Figura
Ir' 60: Embarcación
para el muestreo
Se usó una embarcación con las siguientes caracterfsticas: 6,30 m de largo, 1,9 m de ancho de fibra de
vidrio (lancha inscrita para actividades oceanográficas y otros). Figura N° 60
-Página 52 de 130·
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
A continuación, imágenes de la toma de muestra:
Figura N° 61: Vista del centro de Salmones
Huelmo, X Región
Figura
Figura
Ir' 63: Muestra
Ir' 65: Medici6n
de sedimento
de Temperatura
-Página 53 de 130-
Figura N°
62: Draga de extracci6n de
sedimento
Figura
Ir' 64: Medición
Figura
de parámetros in situ
NO 66: Disposici6n de las muestras
INFORME TÉCNICO FINAL
PRO YECTO N° 206-5467
Enero 2010
1.5.2. ANÁLISIS EN LABORATORIO
Se tomaron muestras de las 8 estaciones de muestreo y de 2 estaciones de referencia o controles
(alejadas de los centros y que sirven de control de sedimento no contaminado). De cada una de estas 10
estaciones se tomaron 3 réplicas.
Tras la obtención de las muestras se procedió al análisis de los resultados
parámetros para clasificar el centro en función del grado de impacto.
y determinación
Las estaciones se definieron tal como muestra la siguiente tabla N° 67:
Tabla N° 67: Plano de estaciones de muestreo
Estación N"
Fecha
HonI:Mlnuto
UTlI_E
urll_N
Longitud
Latitud
Geoar6llc:a Geoar.nc.
11:30
12:20
663163
663279
5383136
41°41'12.61"
5383517
41°41'00.18"
13:10
662884
73"02'22.12"
73002'17.48"
44
41°40'53.86"
41°41'02;19"
73002'34.76"
55
73002'42.42"
38
5383690
5383409
41°40'55.02"
73002'43:85"
41°41'04.10"
663130
5383318
39
39
52
663035
5383422
41°41'06.74"
41°41'03.44"
73002'41.97"
73002'23.73"
73002'27.94"
50
663520
663317
5382556
5382548
73002'06.12"
73002'14,89"
38
27
1
21-01-2008
2
3
4
21-01-2008
21-01-2008
21-01-2008
14:00
862701
5383721
5383468
5
21-01-2008
8
7
21-01-2008
21-01-2008
14:50
15:40
862673
662710
16:30
8
Ret,1
Ret,2
21-01-2008
21-01-2008
17:20
18:10
19:00
21-01-2008
Profundidad
audelml
41°41'31.14"
41°41'31.55"
65
1.5.3. RESULTADOS
;..
Descripción organo/éptica del sedimento:
•
•
•
•
;..
Color: Café oscuro
Olor: en general, sin olor
Textura: arenosa
Temperatura: 12,7° C promedio
Materia orgánica (%). Tabla N° 68
Porcentaje
Materia
Orgánica
Réplica 1
Réplica 2
Réplica 3
Estación 1
0,76
0,84
0,84
0,81
Estación 2
1,09
1,20
1,04
1,11
Estación 3
1,22
1,29
1,14
1,22
Estación 4
1,01
0,98
0,96
0,98
Estación 5
1,01
1,13
1,10
1,08
Estación 6
1,28
1,40
1,50
1,39
-Página 54 de 130-
Promedio
los de
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Estación 7
~
Enero 2010
1,83
1,14
1,02
1,33
Estación 8
1,03
0,94
1,00
0,99
Referencia 1
0,77
0,91
0,93
0,87
Referencia 2
0,97
0,93
1,02
0,98
pH Y potencial Redox. Tabla N° 69
Potencial
~
ESTACION
REDOX(mV
Ag/AgCI)
pH
1
5
7,1
2
7
7,8
3
-48
7,6
4
19
7,9
5
7,9
6
-34
-8
7
-124
13,7
8
133
7,2
Referencia 1
173
7,6
Referencia 2
223
7,4
7,9
Perfil de oxigeno disuelto y temperatura. Tabla N° 70
Perfil de oxigeno disuelto en la columna de agua
Capa
Profundidad
(m)
Oxígeno
disuelto
(mglL)
Temperatura
(OC)
Salinidad
(PSU)
15,3
30,0
Porcentaje
de
saturación
(%)
1
O
8,6
2
-5
8,7
15,1
30,0
100
30,7
100
100
3
4
-11
8,9
14,0
-16
8,9
12,9
31,3
98
5
-20
8,9
11,6
32,2
96
6
-25
8,5
11,2
32,3
95
7
-30
7,8
10,8
32,6
86
6
-40
7,1
10,7
32,6
79
7
-42
6,3
10,6
32,7
70
-Página SS de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
~
Enero 2010
Macrofauna bentónica
Tabla N° 71: Macrofauna bentónica para la estación N° 1
Phytlum
Cirratulidae
Glvceridae
Glycera sp.
Lumbrineridae
Lumbrineris sp.
Nephtvidae
Nephtys sp.
Phyllodocidae
Eteooe sp.
Prionospio sp.
Nereidae
Nereidae
Polvnoidae
PoIynoidae
Ampharetidae
Ampharetidae
Terebellidae
Terebellidae
Syllidae
Syllidae
Flabelligeridae
Flabelligeridae
Paraonidae
Polygordiidae
Phoxocephalidae
Cumacea
Aoridae
Diastylidae
Mollusca
Nemertina
Echinodermata
Nassaridae
Réplica 2
RépDca3
40
10
30
50
10
70
30
10
10
20
280
10
10
Aoridae
Mytilus chilens;s
Aul8comya Btra
Nsssarius
Nuculidae
NucuJa pisum
Tindariidae
Tíndaria striBta
Verenidae
T8Weragayi
Nemertina
Nemertina n d.
Ophiuroidea
Ophiuroidea n.d.
Echinidae
LDxechinus a/bus
Schizasteridae
Schizasteridae
-Página 56 de 130
60
10
10
10
10
30
is
10
240
10
10
10
30
40
30
10
10
10
190
19
N° detaxa
20
10
Paraonidae
Schistomeringos
PoIygord;us sp.
Phoxocephalidae
Mytilidae
Réplica 1
10
s soederstroemi
Spionidae
Dorvilleidae
Arthropoda
S·
Número de Individuos en la muestra
c:IenIifIco
Cirratulidae
Spionidae
Annelida
Nombnt
Familia
10
20
80
10
11
10
10
280
20
20
10
10
10
10
40
240
10
20
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
Tabla N° 72: Macrofauna bentónica para estación de referencia N°1.
Phyllum
Annelida
Arthropoda
Mollusca
Nemer1ina
Echinoderrnata
Número de individuos en la muestra
Familia
Nombre cientifico
Cirratulidae
Cirratulidae 2
Glycendae
Glycera sp.
20
Nephlyidae
Nephtys sp.
Prionospio sp.
40
Amphinomidae
Amphinomidae
Goniadidae
Goniadidae
Paraonidae
Paguridae
Paraonidae
Pagurus sp.
Lysianassidae
Lysianassidae
Phoxocephalidae
Phoxocephalidae
Diastylidae
Nuculidae
Nucula pisum
Nemer1ina
Nemertina n d.
Ophiuroidea
Ophiuroidea n.d.
Echinidae
Schizasteridae
Loxechinus albus
Schizasteridae
N" de taxa
Réplica 1
Réplica 2
Réplica 3
10
10
20
50
10
10
10
10
20
10
10
20
20
10
10
10
80
180
6
8
10
9
Estos valores obtenidos se tomarán como referencia a la hora de valorar el efecto del
bioproducto. La valoración de la eficacia del producto se hará mediante comparación de
resultados de los diferentes parámetros monitoreados, verificando asf la eficacia o no del
producto en desenouo.
-Página 57 de 130
40
10
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
C.2. ETAPA 2, DISEÑO DEL PROCESO
EN CONDICIONES REALES
PRODUCTIVO,
Enero 2010
PRODUCCIÓN
PROTOTIPO
Y EVALUACIÓN
A continuación la Carta Gantt correspondiente a esta segunda etapa y la descripción de las
actividades realizadas para lograr los hitos de esta fase.
Objetivo
Disenar el proceso a escala piloto, producción prototipo y evaluación del producto en condiciones
reales.
-Página 58 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
ACTIVIDAD
Enero 2010
2.1: DISEÑO DEL PROCESO, DEFINICiÓN DE EQUIPOS Y ADQUISICiÓN
Fecha de ejecución: Noviembre 2007 a Julio 2008
Objetivo:
Definición de la línea del proceso y 105 equipos para su adquisición.
Descripción:
Se solicitó el diseno a nivel de ingenierla en detalle de un biorreactor piloto, con las siguientes
especificaciones e indicando que el biorreactor será usado para fermentaciones de suspensiones
microbianas nitrificantes (aerobias) y desnitrificantes (anóxicas).
Tabla N° 73: Especificaciones
para el disei10 del biorreactor piloto.
Valor solicitado
ESR!cificación
1.000 L
0,95 m
25 o C
Volumen de reacción de la unidad
Diámetro máximo de la unidad (T)
Temperatura de fermentación
Sistema de esterilización
Con vapor saturado
Para el diseño del sistema se entregaron 105 siguientes parámetros cinéticos de la suspensión
microbiana nitrificante y desnitrificante. Se seleccionaron 105 valores
máximos para cada una de
las suspensiones.
Tabla
N' 74: Parámetros cinéticos y ffsico-qufmicos de las suspensiones nitrificantes y
desnitrificantes
entregadas.
SusR!nsión nitrificante
SusR!nsión desnitrificante
Velocidad especifica máxima de
crerecimiento, IJm (h-1),
0.013 (cepa N lago)
0.28 (cepa DN lago)
Viscosidad dinámica, v (cst)
1.225 (cepa N mar)
1.085 (cepa DN lago)
-Página 59 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
2.1.1. CALCULaS
Enero 2010
DE DISEÑO
2.1.1.1. Volumen y dimensiones del equipo
Las dimensiones de la unidad se entregan en la Tabla N° 75. La nomenclatura puede observarse en la
Figura N° 76. Todos los cálculos de diseno, relaciones geométricas de la unidad y sus componentes,
fueron efectuados respetando las
recomendaciones dadas por la literatura.
Tabla N° 75: Dimensiones del biorreactor piloto.
Especificación
Valor
Volumen total de la unidad (V)
Volumen de reacción (VL)
Diámetro de la unidad (TB)
Numero de deflectores
Altura total de la unidad (H)
Altura de liquido de la unidad (HL)
1.5 m3
1.0 m3
0.85 m
Restricción impuesta o
Recomendación
considerada
<=0.95 m
4
2.80 m
1.82 m
t
J
A
Figura Ir 76: Esquema del biorreactor y el sistema
de agitación, usando la nomenclatura
estándar usada en equipos de fermentación.
~ ,
t '
..
F
t
E
te
o
+----T-------a.
Las dimensiones del sistema de agitación y los deflectores con que contará la unidad se presentan en la
Tabla N° 77. Se seleccionó un rotor de turbina de disco, turbina de Rhunston, que es el clásicamente
usado en fermentaciones aerobias, por su alta eficiencia en la dispersión de gases en medios liquidos y
además de que resulta adecuado según los valores de la viscosidad de la suspensión. Se usaran 3
rotores de modo de satisfacer los requerimientos de agitación dado el volumen y las dimensiones de la
unidad.
-Página 60 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Tabla
tr 77:
Enero 2010
Dimensiones del sistema de agitación y deflectores del biorreactor piloto.
Turbina de disco (de Rhunston)
Tipo de rotor seleccionado
0,38 m
Diámetro rotor (O)
Numero de aspas
Altura ubicación rotor 1,
Altura ubicación rotor 2, E+
Altura ubicación rotor 3, F+E+
Ancho deflector (J)
Diferencia rotor 3-nivel liquido (A)
e
e
6
0,3m
0,9m
1,5 m
0,08 m
0.32 m
e
2.1.1.2. Aireación
Para estimar el flujo de aire requerido a suministrar se deben calcular previamente las demandas en
oxigeno de los cultivos microbianos. En este caso la demanda de las suspensiones microbianas
nitrificantes. Estos valores serán también usados para estimar la generación de calor metabólico de los
cultivos microbianos.
81) DEMANDA DE OXIGENO PROCESO DE NITRIFICACION
En la Tabla N° 78 se aprecia la demanda de oxigeno del cultivo nitrificante. La concentración
celular fue fijada de modo de obtener una demanda en oxigeno posible de ser satisfecha
por
el
sistema de aireación, así como también una generación de calor factible de ser retirada por el
sistema de refrigeración. Se fijó una concentración celular máxima, obtenida al final de la fase
exponencial de crecimiento. igual a 4.5 g biomasa·L-1.
Tabla N° 78: Demanda de oxigeno del cultivo nitrificante y parámetros cinéticos
considerados
Parámetro
Velocidad especifica de
crecimiento (IJ)
Concentración celular
máxima (XfNIT)
Rendimiento oxigeno en
células (V02)
Velocidad de consumo de
oxigeno (NA)
Velocidad de consumo de
oxigeno (NA)
en su determinación.
Valor
considerado
Unidades
0,013
h-1
4,5
0,018
3,3
102
gSSV.L-1
gSSV.g02-1
g02.L-1.h-1
rnrnoles02.L-1.h-
82) DEMANDA DE NITROGENO PROCESO DE DESNITRIFICACION
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Consideración o
Referencia
Laboratorio
Impuesta
Ruiz, (2000)
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
En la Tabla N° 79 se aprecia la demanda de nitrógeno del cultivo desnitrificante, obtenida según los
valores incluidos en la misma Tabla ND 79. Esta demanda fue usada para estimar la generación de calor
metabólico del cultivo desnitrificante. La concentración celular máxima quedó fijada en 5.0 g blomasa-L1, para que la generación de calor del cultivo pueda ser retirada por el sistema de refrigeración.
Tabla ND 79: Demanda de oxigeno del cultivo desnitrificante y parámetros
cinéticos considerados en su determinación.
Valor
considerado
Parámetro
Velocidad especifica de crecimiento (IJ)
Concentración celular máxima (XfDES)
Rendimiento nitrógeno en células (YN)
Velocidad de consumo de nitrógeno (NAN)
Velocidad de consumo de nitrógeno (NAN)
0,28
5
1,2
1,2
83
Unidades
Consideración
o Referencia
Laboratorio
h-1
gSSV.L-1
Impuesta
Ruiz, (2000)
gSSV.gN-1
gN.L-1.h-1
mmolesN.L-1.h-1
83) FLUJO DE AIRE REQUERIDO
El flujo de aire necesario para satisfacer las necesidades del cultivo nitrificante se presenta en la
Tabla ND 80. En ella se incluyen las principales variables que fueron consideradas para la
obtención de este flujo.
Tabla N° 80: Flujo de aire requerido y variables operaciones consideradas en su
determinación.
Unidades
Parámetro
Valor
Velocidad de consumo de oxigeno (NA)
Temperatura suministro aire (T)
102
298
Presión del aire (P)
2
Atm absolutas
Eficiencia de transferencia del aire, E
Flujo de aire por volumen de reactor (WM)
Flujo de aire (F)
0,15
0,66
657
Laire- L-1' min-1
Consideración o
Referencia
mmolesoz- L-1' h-1
K
Temperatura
fermentación
Presión de
trabajo
< 0.7
tairemin-t
2.2.2.3. Potencias de agitación
Se estimaron las potencias de agitación sin y con aireación del equipo. El segundo valor, con aireación,
es sustancialmente menor al primero por efecto de la presencia de burbujas de aire en el medio. Sin
embargo dado que se efectuaran fermentaciones con suspensiones desnitrificantes (anóxicas), se
utilizara como valor de diseno la potencia de agitación sin aireación.
-Página
62 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PRO YECTO N° 206-5467
2.1.1.4. Transferencia
Enero 2010
de calor
Se calculó el calor metabólico generado por los procesos de nitrificación y desnitrificación y se evaluó el
calor transferido entre el biorreactor y el medio ambiente producto de las diferencias de temperatura
entre ambos.
El metabolismo celular es una reacción global exotérmica. Por lo tanto si se desea operar una
fennentación a una temperatura constante prefijada (25 "C para las fennentaciones consideradas), será
necesario remover ese calor de fermentación (OF).
En la Tabla N° 81 se presentan los valores respectivos de las distintas formas de calor y las
consideraciones efectuadas para su estimación.
Tabla N° 81: Cuantificación de las formas de calor consideradas en el balance de energia
efectuado al biorreactor.
Valor
Parámetro
Calor
Calor
Calor
Calor
Calor
Calor
Calor
de fermentación nitrificación (OFN)
de fermentación desnitrificación (OFO)
de agitación nitrificación (QAN)
de agitación desnitrificación (OAO)
transferido por las paredes (OP)
total a intercambiar nitrificación (OIN)
total a intercambiar desnitrificación (010)
2188
10000
1219
1000
-1177
14583
12177
Unidades
Kcalh-t
Kcal h-1
Kcalh-t
Kcalh-t
Kcal'h-1
Kcal-h-t
Kcalh-t
Consideración
Referencia
T ambiente 35D
o
e
Como se aprecia en la tabla los procesos de nitrificación requieren de un intercambio de calor superior al
de los procesos de desnitrificación.
Equipo de enfriamiento
El sistema de enfriamiento fue diseñado para satisfacer la condición de intercambio de calor más
exigente de los procesos de nitrificación con un margen de seguridad de 10%.
Como sistema de enfriamiento se selecciono un serpentin sumergido en el caldo de cultivo, dado su bajo
costo y la alta área de transferencia de calor que permite. Como fluido refrigerante se utilizara agua.
En la Tabla Ir 82 se presentan los distintos valores de diseño del sistema de enfriamiento y las
consideraciones efectuadas:
-Página 63 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
Tabla N' 82: Dimensiones del sistema de enfriamiento seleccionado: serpentfn
sumergido.
Valor
Parámetro
Coeficiente global de transferencia de calor (U) 500
Superficie de intercambio requerida (AS)
2.15
Diámetro tubo serpentfn
1
largo serpentrn (l)
26.9
Radio serpentln (R)
0.3
Avance serpentin (k)
0.1
Numero de vueltas (nV)
14.91
Altura serpentfn (HS)
1.49
Unidades
Consideración o
Referencia
Kcal' h-1· m-2· DC-1
m2
pulgadas
m
m
m
m
m
2.1.1.5. Esterilización
Se estimaron los flujos de vapor necesarios para esterilizar el biorreactor y el medio de cultivo. De ellos
podrá ser seleccionado el equipo de suministro de vapor adecuado.
Se estimo la cantidad de energia necesaria, calor, para efectuar el proceso de esterilización,
0
considerando que se desea obtener una temperatura en la superficie de la unidad de 121 C. la
superficie de esterilización corresponderá a la suma del área de manto y las áreas de las tapas de alto y
fondo de la unidad. los resultados obtenidos y las consideraciones efectuadas se presentan en la Tabla
N° 78.
Tabla N' 83: Flujo de vapor requerido para esterilizar el biorreactor y consideraciones
efectuadas.
Parámetro
Valor
Unidades
Coeficiente de convección
Superficie de esterilización manto
Superficie de esterilización tapas
Calor requerido
Calor de condensación del vapor
Flujo de vapor
25
6.7
2.27
30000
538.9
60
Kcal h-t m-2·oC-1
m2
m2
Kcalh-t
Kcal·kg-1
Kg'h-1
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Consideración
o Referencia
121
121
-c,
-c,
1 atm
1 atm
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2.1.2. LA Y-OUT DE PROCESOS
En la Figura N° 84 se aprecia un esquema tipo lay-out del fermentador y de los sistemas auxiliares del
proceso. En diferentes colores se muestran los sistemas auxiliares más importantes para la operación.
Figura N' 84: Lay-out del fermentador y de los sistemas auxiliares del proceso.
AIre
s: PM
M.~-up
~":J
@
C~
Gv
@
-H
W
,t,'re
<.
•. Cdtvc
2.1.3. SISTEMAS AUXILIARES
Sistemas de refrigeración
Permite retirar el calor generado por el proceso fermentativo. Consiste en un intercambiador interno tipo
serpentln que retira el calor de fermentación, mediante circulación de agua fria. Esta agua a su vez, es
reciclada por una torre de enfriamiento, donde se desprende el calor retirado del fermentador y reinyectada al equipo a través de una bomba. En la torre de enfriamiento se considera un "make-up" de
agua para reponer las perdidas por evaporación.
En este sistema, existen 2 lazos de control básicos:
~
~
Lazo Control Temperatura Fermentador. este lazo de control obtiene la temperatura del fermentador
y actúa sobre la bomba de recirculación, que inyecta agua fria al serpentln del fermentador.
Lazo Control Nivel agua en enfriador. este lazo mantiene el nivel dentro de un rango que permita a
la bomba de recirculación operar en forma correcta. El lazo de control verifica el nivel de agua y
actúa sobre una válvula de "make-up" que rellena el sistema con agua fresca.
Sistema de esterilización
Permite controlar el proceso de esterilización mediante inyección de vapor directo al fermentador.
proceso de esterilización se ha diseñado para la esterilización del fermentador vaclo.
-Página 65 de 130-
El
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
);>
Enero 2010
Lazo de control esterilización: un sensor de presión verifica que la presión dentro del fermentador es
de 1 atm manométrica durante el proceso de esterilización, actuando sobre la válvula de ingreso de
vapor.
Sistema de control del Ph
Permite controlar el pH dentro de un rango predeterminado para la fermentación. El control se hace en
base a una solución de base o ácido según se requiera para la fermentación.
);>
Lazo de control pH: el sensor de pH mide el pH de la fermentación y actúa sobre la bomba de
adición de solución de control.
Sistema de aireación
Este sistema es el que permite aportar el oxIgeno necesario para la fermentación aerobia.
El sistema se compone del impulsor de aire y del filtro aséptico. Además de esto se debe considerar
como medida de seguridad una válvula check, para evitar que en un corte de suministro de aire, el
contenido del fermentador se devuelva por esta linea.
Sensores adicionales
Se ha solicitado la incorporación de otros sensores que no están incluidos en lazos de control, los que se
muestran en la figura con las siguientes siglas: OD: oxIgeno disuelto;Tb: turbidez; Rx: potencial redox.
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PRO YECTO N° 206-5467
Enero 2010
2.1.4. PLANOS CONSTRUCTIVOS
MOTOR
seu.oACEPTICO
ROUPEDOR ESPUI
E..E AGITADOI1
SOPaITE
SERPEN1
SERPENT1N
_ AGITADOR
AIREADOR
Flaura NO 85 v N° 86: Diseflo del biorreactor
-Página 67 de 130-
Figura N' 87: Esquema interior del
biorreactor
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PROYECTO N° 206-5467
2.1.5. INSTRUMENTACIÓN
Y CONTROL
A continuación se indican los parámetros
controladores en los lazos de control.
1.
Enero 2010
de selección
para los instrumentos
requeridos
y para los
TEMPERATURA (P)
En este caso, corresponde a la temperatura del fermentador.
Parámetros para selección de Instrumento
Tipo
Carcasa
Unión de montaje
Otros
Conexión a controlador
2.
pH
PT100
Acero inoxidable
%"NPT
Esterilizable
La requerida por el controlador
Parámetros para selección de Instrumento
Galvánico o polarográfico
Metálica o plástica
%nNPT
Recomendado para operación en
fermentadores
La requerida por el controlador
Tipo
Carcasa
Unión de montaje
Otros
Conexión a controlador
3.
POTENCIAL REDOX (RX)
Sensor utilizado en procesos especiales, donde este parámetro puede ser importante para el buen
desarrollo de la fermentación.
Parámetros para selección de Instrumento
Metálica o plástica
%"NPT
Recomendado para operación en
fermentadores
No requerida
Carcasa
Unión de montaje
Otros
Conexión a controlador
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PROYECTO N° 206-5467
2.1.6. ADQUISICION
Enero 2010
DE EQUIPOS PARA LA PLANTA
Para la selección de los equipos e instrumentos, se realizó un acabado trabajo de búsqueda de
proveedores, dado que prácticamente no existe proveedores despeclficos de equipos para plantas
biotecnologicas.
Por lo anterior se seleccionó entre los preveedores existentes que ofrecieron
alternativas que fuesen adaptables a los requerimientos de la planta y que ofrecieran una buena relación
precio/ calidad/plazo de entrega.
A continuación un detalle de los rtems en que se invirtió para la planta piloto asi como los proveedores y
el sistema al que corresponden según el diseño anterior descrito .
•:.
.:.
BIORREACTOR:
•
Proveedor: Gacsinox
•
Descripción: Estanque de acero inoxidable 316 L da capacidad 1 m
3
SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
Enfriador (chiller)
•
.:.
•
Proveedor:
Anwo
•
Descripción: Enfriador para agua de refrigeración, Flange, Junta elástica
SISTEMA DE ESTERILIZACiÓN
Generador de Vapor (caldera)
•
Proveedor: Combustión Integral
•
Descripción: generador de vapor Marca QTA/Modelo: FLLR-100 / N1
Serie CI-010.
Accesorios generador de Vapor
•
Proveedor: Combustión integral
•
Descripción: Estanque agua de alimentación 300 L
Chimenea altura 6 m, diam 200 mm
Estanque preparación medios de cultivo
•
Proveedor: Gacsinox
•
Descripción: Estanque acero inoxidable 316 (300 1)
Bomba recirculación para estanque de medios de cultivo
•
Proveedor: Punto hidráulico
-Página 69 de 130-
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PRO YECTO N° 206-5467
•
.:.
Enero 2010
Descripción: Bomba para recirculación medios cultivo
SISTEMA DE FILTRACiÓN
Filtros
•
Proveedor: Filterpore
•
Descripción: 3 Carcasas: 3 pulg., 1 pulg., O, 22 pulg
Bomba Filtración
.:.
•
Proveedor: Punto hidráulico
•
Descripción: Bomba para filtración de medios de cultivo
SISTEMA DE AIREACiÓN
Filtro de aire
•
Proveedor: Filterpore
•
Descripción: Opticap XL 4W/Aervent, Carcasa de Acero
Impulsor de aire: soplador
.:.
•
Proveedor: Busch Chile S. A.
•
Descripción: soplador trilobular Cat Modelo WD0040AP
SISTEMA DE LIOFILIZACiÓN
Liofilizador
.:.
•
Proveedor: Ivens
•
Descripción: Liofilizador de sobremesa modelo L 101
INSTRUMENTACiÓN
y CONTROL
Controlador de pH
•
Proveedor: Hanna Instruments Ltda.
•
Descripción: Controlador de pH modelo H1504224-2
Electrodo de pH
•
Proveedor: Hanna Instruments Ltda.
•
Descripción: Electrodo pH modelo HI6101805
-Página 70 de 130-
y Cartucho 0,2 micras
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PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
Bomba control pH
•
Proveedor: Hanna Instruments Ltda.
•
Descripción: Bomba dosificadora (2 unidades)
Accesorios controlador pH
•
Proveedor: Hanna Instruments Ltda.
•
Descripción: Soporte electrodos HI6050, Solución
solución limpieza y solución almacenamiento
pH 7.01,pH
4.01,
pH 10.01,
Medidor de oxigeno disuelto
.:.
•
Proveedor: Hanna Instruments Ltda.
•
Descripción: medidor de oxigeno disuelto modelo HI9147-04
OTROS ACCESORIOS
Motor variador de frecuencia
•
Proveedor: Dimet Ltda.
•
Descripción: motor eléctrico Eberle % HP 380 Volt.
Medidor de Flujo
•
•
Proveedor: Vignola industrial
Válvulas
•
Proveedor: Veto y Cia Ltda.
•
Descripción: válvula solenoide NC inoxidable, válvula solenoides NC uso general.
Si bien no existen en Chile proveedores de equipos e instrumentación espectñca para biotecnologla a
escala piloto y que esté al alcance de este proyecto, se seleccionaron proveedores que tenían equipos
operables a esta escala y que se pudieran adaptar a los requerimientos del proyecto. El único
inconveniente de trabajar con sistemas adaptados es que, muchas veces, el proveedor es una pequel'\a
empresa, que no puede responder a la velocidad que se necesita. Por ello la causa de que varíen ciertos
tiempos y duración de actividades contempladas en el proyecto respecto a la carta Gantt.
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
ACTIVIDAD
Enero 2010
2.2. PRODUCCION PILOTO
Fecha de ejecución:
Mes 11-Mes 17 (Agosto OS-Febrero 09)
Objetivo
El objetivo de esta etapa fue hacer una producción prototipo de tabletas biorremediadoras
la evaluación in situ del producto.
para realizar
Descripción:
Esta actividad implica:
2.2.1. PUESTA EN FUNCIONAMIENTO
DE LA PLANTA PILOTO
Cabe decir que inicialmente en el proyecto se consideró el montaje de la planta piloto para la producción
prototipo en las instalaciones de la empresa de Biotecnologias Antofagasta S.A. en Antofagasta, pero
dicha empresa se trasladó a Santiago (Comuna de !\Iunoa), donde no disponian de los espacios fisicos
para la instalación de los equipos lo cual dificultaba su operación y cumplir con las normas de seguridad.
Por lo tanto, previo acuerdo entre la empresa subcontratada Biotecnologia Antofagasta y Laboratorios
Recalcine, se decidió subcontratar otras instalaciones como Laboratorios Dukay S.A., empresa que es
de confianza de Recalcine y asl poder disponer del espacio adecuado para la instalación de los equipos
y cumplir con los requerimientos de seguridad en su operación.
Dicho cambio de ubicación fue informado a la Subdirección de Innova Chile mediante Oficina de Partes y
aprobado mediante pronunciamiento nO299 de fecha 25/0212009, ya que la ubicación de la planta fue
constatada en terreno por la ejecutiva técnica, corroborando que cumplla los requisitos técnicos para una
adecuada ejecución del proyecto.
Una vez habilitado el nuevo espacio para la instalación de la planta piloto y teniendo todos los servicios
de agua, gas y electricidad operativos, se comenzó con el montaje de la planta, es decir, la integración
de todos los equipos en unea para la fabricación de biomasa. Para ello, se elaboró un instructivo para su
montaje (anexo N' 2).
Una vez armada la planta y con las conexiones de los equipos finalizadas se llevó a cabo la puesta en
marcha de la planta, para lo cual fue necesario hacer una baterla de pruebas previas tales como:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Instalación de bomba dosificadora para la caldera
Tratamiento anticorrosivo de la caldera
Tratamiento del chiller y puesta en marcha (enfriador)
Revisión del sistema de filtración (fase aeróbica)
Calibración del pH metro, del sensor de oxigeno disuelto y de la temperatura
Graduación del reactor, del estanque auxiliar, del contenedor de aguas limpias, del
contenedor de Riles
Esterilización del reactor y del estanque auxiliar
Pruebas hidráulicas
Pruebas de esterilización y vapor
Puesta a punto de todos los equipos y conexiones entre ellos
-Página 72 de 130-
--------------~
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
A continuación se muestran fotos de los equipos
Figura N° 88: caldera y estanque de
la cekters.
Enero 2010
y de planta piloto:
Figura ~
cultivo.
Figura ~ 90: Sistema de enfriamiento y
estanques de aguas limpias y Riles.
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89: Estanque auxiliar para medio de
Figura ~ 91: Biorreactor y panel de control
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Figura
Ir
92: vista exterior planta biomasa
Figura NO 93: vista interior planta biomasa
En el DVD anexo se puede ver una grabación de la planta piloto.
-Página 74 de 130-
Enero 2010
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
2.2.2. OPERACIÓN
Enero 2010
DE LA PLANTA BIOMASA
Para la operación de la planta biomasa se elaboró un protocolo para estandarizar el proceso, el cual se
encuentra inserto como anexo N' 3 (sólo en formato OVO).
En el siguiente diagrama N' 94 se muestra un esquema del flujo del proceso de la planta biomasa.
LABORATORIO
MICROBIOLOGICO
D
INOCULO
Nubientes
Biorreactor
Aireación
D
I
Centrifugación
Presión
~
-1
I
]-V810cidad.
rpm
SOLUCION DESCARTE
1-
Liofilización
r
D
Biomasa en POlVO)
D
Detonante--
( Mezclado
I
y Tableteado]-
Excipientes
D
Envasado Final)
-
TABLETA
BIORREMEDIADORA
Figura N' 94: Diagrama de flujo del proceso.
-Página 75 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
La primera etapa: laboratorio microbiológico corresponde con eí escaíamiento ae oactenas, es oecu, la
aeneraci6n de forma secuencial de los in6culos bacterianos. aue son eJ ounto de cartida del oroceso a
escala piloto.
En la flaura N° 95 se ouede ver el escalamiento de una de las cecas (DN-Iaao) desde 5 mi a 250ml. 2L v
QI
Figura ti" 95: escalamiento cepa DN
Este escalamiento se hizo con cada una de las cepas que constituyen la base del
biorremediador. v aue son 4:
1. Ceca N-Mar: nitrificante de mar
2.
ceoa
3.
Cepa N-LaQo: Nitrificante de laoo
4.
Cepa DN-Lago: Denitrificante de lago
DN-Mar: Denitrificante de mar
-Página 76 de 130-
producto
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
2.2.3. PRODUCCiÓN
Enero 2010
PROTOTIPO
Objetivo
Fabricación
reales.
de tabletas
necesarias
para
evaluar
la eficiencia
del
producto
en condiciones
Descripción
La producción se dividió en dos lineas productivas:
1.
Biomasa para sedimentos marinos
2.
Biomasa para sedimentos lacustres.
A su vez, cada Ifnea productiva tiene dos fases:
1. Fase microorganismos nitrificantes
2.
Fase microorganismos
2.2.3.1. PRODUCCiÓN
»
desnitrificantes
DE UNIDADES BIORREMEDIADORAS
Producción Escala Laboratorio
Esta primera etapa de la producción
anterior, tuvo una duración de 30 dias
PARA SEDIMENTOS
que se refiere al escalamiento
mencionado
y el volumen que se obtuvo fue de 10 L.
»
Producción a Escala Piloto (planta biomasa)
Tuvo una duración de 30 días y los ciclos fueron:
• 2 ciclos de DN-Lago ( 1000 L c/u)
• 2 ciclo de N-Lago ( 1000 L)
»
Producción de las tabletas biorremediadoras para lago:
• Centrifugación ( 3 dfas)
• Liofilización ( 15 dias)
• Tableteado y envasado (5 dfas)
Obtención de 50 tabletas de 100 grs. cada una.
•
-Página 77 de 130-
LACUSTRES
en el punto
INFORME TÉCNICO FINAL
PRO YECTO N° 206-5467
Enero 2010
En las gráficas N° 96 Y N° 97 se pueden observar las curvas cinéticas obtenidas en estos ciclos de
producción de lago:
Concentración Celular vis Tiempo
DN Lago
íJ-'OE-n?
,---
r
1I.(lüE"OO
L)
-
--- ----
I
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§.f.lIIl-:-+-I)H
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(2000
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~
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1
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r
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-"
30
20
TlelTllpo
-
Cdios,
Gráfica N° 96: concentración celular vs tiempo DN-Iago
Concentración Celular vis Tiempo
N Lago
::::i
E
I.40E"'ü9
••
1.20E+09
.!:!.
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i
..
!
U
4.00E·08
O.OOE-+-Ol)
/
./
./
\
2.00E·08
o
~
<..>
Gráfica
2_2_3.2_PRODUCCiÓN
------
\
¡"IR
-ü
-lS
-
\
, .00'::+09
8.00E*08
t";.(U)E"
L)
~
1.00E*09
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~'"
(1000
-
1.3QE+Utl
4
T
---
12
14
".¡;--
./
8
lO
J
T
/
10
18
Tiempo (dias)
Ir 97: concentración celular vs tiempo N-lago
DE UNIDADES BIORREMEDIADORAS
PARA SEDIMENTOS
MARINOS
~ Producción Escala Laboratorio
Esta primera etapa de la producción que se refiere al escalamiento, tuvo una duración de 30 dias y
el volumen que se obtuvo fue de 10 L
~ Producción a Escala Piloto (planta biomasa)
Tuvo una duración de 30 dias y los ciclos fueron:
• 2 ciclos de DN-Mar ( 1000 L c/u)
• 2 ciclo de N-Mar ( 1000 L)
~ Producción de las tabletas biorremediadoras para mar:
• Centrifugación ( 3 dfas)
• Liofilización ( 15 dlas)
• Tableteado y envasado (5 dlas)
Obtención de 50 tabletas de 100 grs_ cada una.
En las gráficas Ir 98 Y N° 99 se pueden observar las curvas cinéticas obtenidas en estos ciclos de
producción de mar:
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
Concentración Celular vis Tiempo
ON Mar (2000 L)
1.40E+09
*..
~
-
./
ll.00E+09
¡
·0
!
~
.1
8.00E+08
6.00E+08
4.00E+08
2.00E+08
u
I
-
1.20E+09
V
O.OOE+OO
»:
o
/
/
~
5
7
/
./
/
1,.-'"
Ir 98: concentración
I
I
/
/
25
20
Tiempo
Gráfica
7
~
15
10
i
/
35
30
(dlas)
celular vs tiempo DN-mar
Concentración celular vis Tiempo
N MAR (1000 L)
-~----
1.40E+09
i
1
1.20E+09
1.00E+09
•.• 8.00E+08
i
6.00E+08
lo:!!
4.00E+08
u
2.00E+08
/
/
/
o
Gráfica
2
4
6
I
I
-- -----;-----iI
...,/'
8
10
T1empo (dles)
Ir 99: concentración
I
l.-----
-4
O.OOE+OO
/
)
i
l
I
12
14
16
celular vs tiempo N-mar
Como resultado de esta etapa se obtuvieron las tabletas biorremediadoras necesarias para llevar a cabo
las pruebas de eficacia en condiciones reales en los centros de cultivo de mar y centro de cultivo de lago.
2.2.4. OBTENCiÓN
DE PERMISOS DE LA SUBSECRETARíA
DE PESCA
Para poder llevar a cabo las pruebas en terreno cumpliendo con lo establecido en el Reglamento
ambiental para la Acuicultura (RAMA), fue necesaria una Autorización por parte de la Subsecretaria de
Pesca. Para la obtención de dicha Autorización se presentó una solicitud que incluyó:
•
Protocolo de las pruebas
•
Resumen ejecutivo del proyecto
•
Detalle de los centros de cultivo asignados por la empresa Marine Harvest para el desarrollo
de las pruebas
Tras largos meses de espera, la Subsecretaria de Pesca otorgó ambas Autorizaciones:
.:. Res. Ex. N° 2683 de fecha 15 Octubre 2008 para el centro de Mar .
•:. Res. Ex. N° 718 de fecha 24 Febrero 2009 para el centro de Lago.
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
ACTIVIDAD
Enero 2010
2.3: EVALUACiÓN IN SITU DEL PRODUCTO BIORREMEDIADOR
Fecha de ejecución:
Enero 2009- Agosto 2009
2.3.1. PRUEBAS DE EFICACIA EN AGUA DE MAR
Objetivo
El objetivo fue presentar un diseño de pruebas para la evaluación del producto biorremediador
(Unidades Biorremediadoras),
de fondos aculcolas mediante la medición de parámetros en 105
sedimentos marinos con respecto a valores iniciales (TO), luego de la aplicación del producto
biorremediador.
Descripción
Para cumplir este objetivo, Recalcine, solicitó a Marine Harvest un centro de cultivo para llevar a cabo la
experiencia de biorremediación en un piso marino que haya sido sometido a un impacto antrópico por
algunos años, El centro escogido por Marine Harvest estaba ubicado en Chiloé, y se encontraba en
descanso pero que tuvo actividad productiva por varios años.
Con fecha 22 de enero de 2009 y mediante buceo autónomo, se instalaron unidades biorremediadoras
de acuerdo a cantidad y disposición espacial definida, momento que es considerado como tiempo O (T o)
(ver filmación de la implantación contenida en formato electrónico del presente informe). Desde esa
fecha, a intervalo de aproximadamente 7 a 10 dlas se efectuaron una serie de monitoreos ambientales.
El trabajo incluyó por parte de la empresa Geeaa Ltda. la elaboración de los servicios de muestreo, parte
de 105 ensayos de Laboratorio y su análisis, de manera de evaluar, entre otros, los resultados desde un
punto de vista ambiental y el cumplimiento normativo atingente a la acuicultura vigente (OS 320/00 Y
Resolución N° 3.411/06).
Para lograr el objetivo planteado se destacó:
a.
b.
c.
d.
Diseño del área de estudio, número de estaciones, disposición espacial y elección de
variables a monitorear.
Monitoreo de las condiciones ambientales a un tiempo "cero" (TO), momento previo a la
instalación de las unidades biorremediadoras.
Filmación del proceso de instalación mediante buceo en el sedimento de las unidades
biorremediadoras.
Monitoreo de seguimiento ambiental semanal del sector en estudio (T1 a T3).
2.3.1.1. Método de estudio
El diseño final del trabajo contempló la información necesaria para evaluar desde un punto de vista
ambiental los posibles cambios en el sedimento atribuibles a las unidades biorremediadoras. El detalle
del alcance se encuentra detallado en la Tabla N" 100.
-Página 80 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
Tabla N° 100. Alcance del trabajo centro mar
0bItervacI0nae
118m
Monitoreo Ambiental de Sedimento
Incluye UN (1) muestreo completo de variables
ambientales fisico-químicas y biológicas (*) con
DRAGA + OTICORER
Instalación de Unidades de
Bacterias mediante Buzo y
filmación del proceso
Incluye la instalación del set con 3 unidades (con
buzo) y la filmación correspondiente. Aplica para 15
puntos de siembra
Informe Inicial
Informe de Base con el análisis integrado de todas
las variables ambiéntales monitoreadas
TRES (3)
muestreos
intermedios
Monitoreo Ambiental de Sedimento
Incluye TRES (3) muestreos completos de variables
ambientales fisico-quimicas y biológicas (1) con
DRAGA + OTICORER. Se excluye Granulornetría y
Fauna bentónica.
Muestreo Final
Monitoreo Ambiental de Sedimento
Incluye UN (1) muestreo completo de variables
ambientales flsico-qulmicas y biológicas (*) con
DRAGA + OTICORER
Informe FINAL
Informe Final integrado
Análisis FINAL integrado de la información de los
monitoreos ambientales monitoreadas durante el
estudio.
Muestreo Inicial
Nota: La metodologia empleada en el análisis de las variables contempladas en el estudio,
correspondieron a las estipuladas en la Resolución N° 3411/2006 de Subsecretaría de Pesca.
Area de Estudio
El estudio se efectuó en el centro de cultivo perteneciente a Marine Harvest, localizado en Chiloé, Región
de Los Lagos (ver Figura N° 101). El centro de cultivo, durante el tiempo que duró el seguimiento
ambiental no estuvo en funcionamiento y no se encontraba instalado ningún artefacto naval, jaulas de
cultivo, etc.
Área de estudio
Figura ND 101: Sitio de estudio (Referencia de Imágenes; Google Earth V. 4.3.7284.3916 (beta).
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
Diseño del muestreo
La Figura N° 102 esquematiza la situación del centro de cultivo en relación a la línea de costa,
Concesión Marltima (CCMM), jaulas, etc. Los módulos con las balsas jaulas que aparecen corresponden
a la situación existente durante la última INFA realizada en este centro de cultivo, y que aconteció en
febrero del año 2007, ano en el cual dejó de operar el centro de cultivo. Esto implica que el centro en
cuestión, estuvo en descanso aproximadamente 1,5 anos previo al momento del inicio del implante de
las unidades biorremediadoras.
,
N
C.C".M.
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ControI1
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ESlUDIO
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Control 2
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Om
200m
Figura N° 102: Afea de estudio en el contexto de la
linea de costa y Concesión Marftima.
El área de estudio en donde se instalaron las unidades biorremediadoras, se ubicó en el módulo norte
de la concesión maritima (CCMM) (ver Figura N° 102). Esta área rectangular, se dividió imaginariamente
en 30 cuadrados de 15 m * 15 m evocando un tablero de ajedrez (ver Figura N° 104).
En estos cuadrantes, se eligieron en forma intercalada 15 áreas para depositar un set de tres unidades
biorremediadoras (celdas negras, ver Figura N° 104). Estos 15 cuadrantes fueron asignados como
Tratamiento (T) y fueron numerados de T1 a. Estos puntos fueron marcados mediante bollas (botellas),
las que fueron lastradas mediante muertos de 15 Kg. (Figura N° 105 Y 106),
Las 15 cuadriculas restantes (blancas), fueron usadas como Referencia (R) y fueron rotuladas como R1
a R 15 Y sirvieron para contrastar al mismo tiempo el o los efectos
ambientales
de
las
unidades
biorremediadoras sobre el sedimento de las zonas de tratamiento.
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
Adicionalmente, tal como aparece en la Figura N° 102, se utilizaron dos estaciones Control ubicadas en
los 2 vértices de la CCMM más cercanos a la costa. Estas estaciones, son las estaciones que en un
INFA (documento exigido por Subsecretaria de Pesca), serian
las estaciones con las cuales se
contrastarfan los resultados obtenidos en la periferia de cada uno de 105 módulos de cultivo, metodología
que no será utilizada en este estudio por estar fuera del alcance del mismo.
La profundidad media del sector fue de 40 m, razón por la cual se utilizó buzos especialistas de la
Empresa Ecosub (Figura Ir 107 Y 108) para la filmación del proceso de siembra de las unidades
biorremediadoras.
Foto Ir 103: Unidades Biorremediadoras: Fotografía
tomada mediante buceo. Se observan las tres
unidades biorremediadoras depositadas en cada uno
de los 15 puntos de Tratamiento.
Figura fIO 104: Area de Estudio. Nomenclatura de la
disposición espacial del set tratamiento con unidades
biorremediadoras utilizadas originalmente por los
buzos durante la filmación Submarina.
om
--
50 m
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--------------------
---
INFORME TÉCNICO FINAL
PRO YECTO N° 206-5467
Figura
Enero 2010
N' 105 Y 106: Pesos (muertos) utilizados para individualizar y georreferenciar cada
punto de tratamiento
Figura N' 107 Y 108: Preparación de los buzos encargados de sembrar las unidades biorremediadoras
durante la campana en tiempo TO.
Muestreo de sedimento
Las muestras de sedimento se tomaron en estaciones georreferenciadas mediante un GPS Garmin Map
75 (+/5 m), utilizado unidades planas UTM (Universal Transverse Mercator).
Las muestras se obtuvieron desde una embarcación mediante draga Ponnar de 0,1 m2 de área. Se
intentó la colecta mediante OTICORER, pero las caracter!sticas del sedimento (poco fango) impidieron
un resultado efectivo. En el monitoreo Tiempo 0, las muestras las tomaron los buzos, llenando ellos
2
mismos los corer. De ah! en adelante, se muestreó usando una draga de 0,1 m , y submuestreando
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
mediante el uso de los corer de diámetro interno de 90 mm, de manera de asegurarse que en cada uno
de los monitoreos se colectara sólo los 3 primeros cm superficiales del sedimento (Figura N° 109 a 112).
Las muestras de agua fueron colectadas del agua superficial del contenido en el corer (Figura N' 115).
Las muestras para los análisis de fauna fueron fijadas "in situ" mediante una solución de formalina-agua
de mar al 10%. Todo el material recolectado, debidamente depositado y rotulado en bolsas de polietileno
con cierre hermético, fue almacenado y transportado al laboratorio a baja temperatura utilizando bolsas
de hielo.
,.,....
Los análisis efectuados se encuentran en la siguiente tabla:
_.
-¡c
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,
~
'a.Q'h20D9
. • l)3.O2~ 1,
-
2
11eQaao3
1().()2..;20Q9
19-02-2009
pH
In situ
+
+
+
+
REDOX
In situ
+
+
+
+
M.O.T.
Laboratorio
+
+
+
+
GRANULOMETRIA
Laboratorio
+
+
FAUNA
Laboratorio
+
+
NOTA: Todos los muestreos, ensayos de variables ambientales y análisis in situ fueron realizados
por personal de Geeaa Ltda.
Figura N° 109
a 112: Uso del corer durante el estudio
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Figura N° 113 Y
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114: recolección del sedimento en bolsas de polietileno
Figura ~ 115: Obtención de agua de los primeros
centlmetros del sedimento usando el carero
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INFORME TÉCNICO FINAL
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2.3.1.2. Resultados
Contenido
de Materia Orgánica
La materia orgánica en el sector analizado es baja. No obstante, como lo demuestra la Figura N° 116, se
aprecia claramente que el sector Nor-Oeste del área monitoreado es el que contiene mayor contenido
porcentual de materia orgánica (2,4 %). Tal como se aprecia, esta región, está asociada con la zona
donde estuvieron ubicadas las balsas jaulas del centro de cultivo. Se aprecia también que los controles
presentaron un bajo contenido de materia orgánica « 1%).
N
C.C.M.M.
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200m
Figura NO 116: Distribución espacial del contenido de MOT en el tiempo ··0··(TO)
-Página 87 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
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Enero 2010
.
Figura N° 117: Reagrupación de las estaciones en niveles. Nótese, que las corrientes provienen desde
el Noroeste y esto genera un arrastre de sedimento y material biorremediador en dirección Sureste,
generando un efecto acumulativo en las estaciones del Nivel 3 y 4.
Los resultados indican que las variaciones observadas en el contenido de MOT a través
del
tiempo
en la estaciones de muestreo es bastante heterogénea. Las corrientes del sector tienen el potencial de
generar un arrastre o transporte efectivo de partículas en dirección Sureste. En este caso particular, tal
transporte se habría verificado desde el Noroeste hacia el Sureste (Figura N° 117), Y claramente las
estaciones de muestreo situadas en la cuarta columna (Nivel 4, estaciones 12, 13, 14 Y 15, son las que
tienen la mejor oportunidad de ser beneficiadas por la actividad biorremediadora de las unidades
implantadas, pues además se generaría un efecto acumulativo de la actividad biorremediadora producto
de material activo proveniente de las unidades biorremediadoras sembradas en el Noroeste. Esto último,
durante el análisis de la información, sugirió la agrupación de las estaciones de monitoreo en 4 niveles,
tal como se observa en la Figura N° 117. De esta manera, se encontró que los mayores cambios
ocurrieron en los niveles 3 y 4. Estos resultados se encuentran en la tabla N° 118.
Los resultados indican que en las estaciones de Tratamiento los mayores cambios porcentuales en el
contenido de MOT se detectan en los niveles 3 y 4, Y a los 20 dias de iniciado la experiencia. Al día 29
se aprecia que la tasa de degradación de MOT disminuye notablemente. Los cambios en el promedio de
MOT es significativo (p < 0,05) al dia 20 del nivel 4. Los porcentajes de disminución al dfa 13, son
significativos en el nivel 2, 3 Y 4. Al dia 20 y 2 9 no existen diferencias significativas.
Sector
-
Nivel
N01
de dlas transcurridos
1.113
1.120
1.28
39,65
47,63
27,63
-15,91
9,58
-1,58
N02
-6,63
-28,88
-13,7
N03
-11,74
-30,79
N04
-11,51
Tabla N° 118: Porcentaje de cambiO en el contenido de MOTentre la primera y las
sucesivas campañas, ordenadas por sector y nivel analizado.
Tratamiento
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
TrlllllmienlD
ND4
N03
N02
N01
3,0
2,5
I
•
1,5
!
! !
1
1
1
1,0
1
I
I
!
1
13
20
29
13
20
29
1
13
20
•
!
"1"
29
1
13
20
29
IflDía
Figura ND 119: Cambios en el contenido de MOT de las
estaciones de Tratamiento por nivel y dla de seguimiento
Cambios
en el ORP del sedimento
La Tabla ND 120 Y la Figura N° 121, muestran los cambios promedios que experimenta el potencial de
óxido reducción en el sedimento sometido al tratamiento con las pastillas biorremediadoras.
Los
resultados indican que existe un aumento en el valor de Eh en el nivel 3 y en el nivel 4. En el nivel 4, los
cambios se hacen significativos hacia el final de la experiencia.
Tabla ND 120: Promedio de Eh por nivel y csmpeñe.
NIvel
Dlllde ••••••••••
20
29
76
58
147
144
N01
1
144
N02
81
13
142
122
N03
N04
123
116
125
196
91
136
167
264
-Página 89 de 130-
----------------------------------------------~-
~
-
INFORME TÉCNICO FINAL
PRO YECTO N° 206-5467
..,1
350
250
m
150
100
50
Y
••••
..,3
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300
200
Enero 2010
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1
W
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1
D
W
~
1
W
D
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~
1
W
D
~
Figura N° 121: Variaciones en el Eh por nivel y por día de muestreo
Cambios
en el pH del sedimento
Tal como lo muestra la Figura N° 122, los cambios que experimenta el pH son erráticos, no presentan un
patrón definido y no exhiben cambios significativos. Esto no es algo nuevo, puesto que existe consenso
que el pH no es un buen indicador de los cambios que experimenta el sedimento producto del
enriquecimiento orgánico, conclusiones derivadas de un taller organizado por Subsecretaria de Pesca en
diciembre del 2008.
..,1
II1II2
fII4
II1II3
8,0
7,8
7,6
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13
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1
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20
29
1
13
20
29
Figura N° 122: Variaciones en el pH por nivel y por dla de muestreo
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Cambios
en la macrofauna
Enero 2010
bentónica
Los resultados indican que en sector sometido al tratamiento con las pastillas biorremediadoras,
un incremento en el número de especies posterior al implante (Tabla Ir' 123).
••••••
Tratamientll
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4
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Ola 21
11
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12
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I
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14
existe
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Ola 1
21
17
Tabla Ir' 123: Variaciones en el número de especies, por nivel y dfa de monitoreo
La diversidad del sector es baja, lo cual es normal considerando la existencia por años de una actividad
acurcola. No existen diferencias significativas entre la diversidad de Tratamiento (donde se implantaron
las unidades) respecto del sector de Referencia (cuadrantes sin tratamiento).
Un análisis rápido de los resultados, muestra como la mayor diversidad (H) de especies se sitúa en los
sectores donde más tarde se detectó las mayores bajas en el contenido de MOT.
Cambios
en parámetros
físico-químicos
Los resultados que a continuación se presentan muestran los valores obtenidos en los muestreos de la
prueba de biorremediación de mar de ciertos parámetros que se consideraron clave para evaluar la
eficacia del producto biorremediador.
Dichos análisis fueron realizados por la empresa Labs&Testing, a la cual, semanalmente
muestras de sedimento y de agua obtenidas en los muestreos.
se le hizo llegar
En la tabla Ir' 124 se muestran los parámetros analizados y la metodologfa empleada para su análisis
Tabla Ir' 124: Parámetros y metodologfa analftica
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
El estudio de estos parámetros se hizo en función del ciclo natural del nitrógeno (ver figura N° 125), el
cual es intervenido por el efecto del producto biorremediador. Este ciclo se inicia cuando la materia
orgánica compleja se transforma en amonio al reaccionar con el oxigeno disponible en el medio.
Luego de ello se activan dos etapas:
Una de desnitrificaci6n (DN), donde se transforma progresivamente
nitroso a nitrógeno molecular. Lo anterior en condiciones anóxicas y
•
desde nitrato a nitrito
y oxido
Una de nitrificaci6n (N), la cual ocurre en condiciones aerobias, para metabolizar (descomponer)
materia orgánica. En esta etapa el amonio se transforma en nitrato, con un paso intermedio, en que
el amonio es oxidado a nitrito y éste es luego transformado en nitrato.
El nitrato no es toxico para las especies acuáticas que podrian estar presentes en el medio.
'C7
Peces
Algas y
plantas
Desechos
+
,400'
Amoniaco
Nitratos
~,
Nitritos
T'
Figura N° 125: ciclo de nitrógeno
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PROYECTO N° 206-5467
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AMONIO, NH4
Los datos medidos de amonio nos muestran un aumento del orden del 72% (tabla Ir 126) entre
el tiempo inicial y 1 (dfa 13), del 54% entre el tiempo 1 y 2 (29 dfas) para luego disminuir del orden
del 70% entre los tiempos 2 y 3 (29 dfas), ellos es explicado por esta transformación de la materia
orgánica en amonio.
Con estos resultados se puede apreciar que el sector en prueba ha experimentado los cambios
esperados según los equilibrios reestablecidos, ya que al inicio hay formación de especies (aumento
amonio) y transformación a otras en tiempos posteriores (disminución del amonio).
Es importante, también, apreciar la directa relación que han tenido las transformaciones
de
amonio
con las de Nitrato, son directamente proporcionales, tal como deberla ser al existir un equilibrio.
AM ONIO mglKg
MUESTRAS
TIEM PO 2- di.
20
TIEMPO 3-dl.
29
TIEMPO O
TIEMPO 1-dla
13
E-1
6,45
11\3
205,1l3
81,26
E-2
33,35
87,81
83,6
88,07
E-3
73,94
f17,46
6145
51
E-4
38,93
70,8
tl6,33
92,26
E-5
30,55
88,26
7148
65,17
E-a
34,51
56,93
117,15
78,54
E-7
50,72
44,16
117.93
89,89
E-a
12,55
28,26
54,75
37,62
E-9
35,52
30,2
24,58
45,78
E-1O
55,09
26,05
93,31
65,15
E-H
26,01
60,71
69,44
-50,39
E-12
14,24
30,23
93,98
32,75
E-13
24,99
40,23
55,67
39,8
E-M
1'.t1
31,59
50,58
38,1
E-15
22,87
43,61
48,11
39,16
Medi.
3t73
54,51
84,1
59,52
Tabla N° 126: resultados amonio por estación y campaña de muestreo
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PROYECTO N° 206-5467
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NITRATO, N03
Como era de esperarse este parámetro debe comportarse en forma equivalente a lo medido para el
amonio, dado que este es el compuesto que lo origina producto de las reacciones involucradas.
•
Se observa ello en los resultados (tabla N' 127), en donde se aprecia que existe un aumento en
promedio del orden del 54% entre la campaña inicial (O) y la 1, del 62% entre las campañas 1 y 2, Y
luego una posterior disminución del 68% entre las campañas 2 y 3.
NITRATO mglKg
MUESTRAS TIEMPO TIEMPO TIEMPO TIEMPO
2-dIa
3-dia 29
1-dia 13
O
20
E-1
33,65
151,89
153,65
146,94
E-2
48,15
94,97
94,72
91,91
E-3
84,21
122,55
122,19
103,85
E-4
66,43
80,14
132,26
101,59
E-5
36,26
52,36
192,59
79,9
E-6
50,49
54,38
107,79
45,66
E-7
63,06
64,69
86,62
87
E-8
31,9
28,06
96,65
55,79
E-9
39,45
37,63
81,01
127,48
E-10
30,8
78,03
104,43
91,7
E-11
48,6
52,97
75,53
37,3
E-12
40,79
82,79
62,85
23,45
E-13
36,81
55,41
88,41
46,6
E-14
29,64
37,04
132,66
50,02
E-15
34,91
46,68
154,71
65,74
Media
45,01
69,31
112,4
77
Tabla N' 127: resultados nitratos por estación y campana de muestreo
-Página 94 de 130-
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FOSFATO. P03
El fosfato es parte de la materia orgánica presente en los sedimentos marinos, si bien no está
directamente relacionado con el ciclo del nitrógeno, su aumento o disminución, demuestra
restablecimiento de los equilibrios del sistema.
Las mediciones realizadas del fosfato en el sedimento, van en directa concordancia con lo
observado en los parámetros anteriores, aumento en los tres primeros tiempos y una fuerte
disminución en el último tiempo medido, del orden del 300% (véase tabla N° 128).
FOSFATOS mgIKg
MU3STRAS
11EMPOO
nEMP01-
nEMP01-
nEMP03-
dla13
cla20
dia29
6-1
2045
3437
9649
453,9
6-2
2402
3154
7007
440,3
6-3
6615
5589
8191
1130,2
E-4
1503
5537
6409
1482,7
6-5
1737
3599
4906
497,8
E-6
2797
3460
5739
352,5
6-7
2516
4244
4560
808,5
E-8
185
2717
6212
1173,5
6-9
1274
2636
5411
487
6-10
4363
2889
3606
382
6-11
1132
3456
4544
319,1
6-12
1502
2638
3957
1790,7
6-13
896
7850
3437
542,6
6-14
1166
4018
4487
407,8
6-15
1916
2440
3671
365,5
Media
2.137
3.844
5.452
709
Tabla N° 128: resultados fosfatos por estación y campaña de muestreo
-Página 95 de 130-
•
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
SULFUROS, S04
El sulfuro de hidrogeno o ácido sulfhídrico es un parámetro que mide las condiciones de anoxia
de
un medio, mientras más alto, más an6xico se encuentra el medio. Ello implica que su aumento nos
indicaría que están ocurriendo reacciones que usan oxigeno, es decir, disminuye la cantidad de
oxigeno disponible en el sistema.
Esto es así y se puede correlacionar en forma clara, al observar que en los periodos en que
este
parámetro aumenta en promedio entre un 13 a un 63% (véase tabla Ir 129), el contenido de amonio
también aumenta, provocándose tal como ya fue explicado reacciones que consumen oxigeno.
SULFURO mglKg
MUESTRAS
TIEMPO I
•
a
TIEMPO J- dla
20
TIEM PO S-di.
ZI
E-1
1
1,04
1
1,49
E-2
1
\09
1
1,68
E-3
1
1,1
1
1,58
E-4
1
2,03
1
1,37
E-6
1
1,06
1
1,79
E-6
1
1,04
1
1,83
E-7
1
1,07
1
1,95
E-a
1
1,02
1
1,64
E-9
1
1,03
1
1,49
E-1O
1
1,05
1
\7
E-11
1
1,06
1
1,73
E-12
1
1,09
1
1,46
E-13
1
1,09
1
1,86
E-M
1
1,09
1
1,46
E-U
1
1,08
1
1,4
1
1,-0
1
1,63
Media
Tabla
TEMPOWIa
Ir 129: resultados sulfuros por estación y campafla de muestreo
-Página 96 de 130-
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Enero 2010
2.3.1.3. Conclusiones
El análisis de los parámetros ambientales monitoreados, ha detectado cambios, atribuibles a las
unidades biorremediadoras depositadas sobre el piso marino de un centro de cultivo sometido a la
actividad acurcola intensiva, lo que permite sugerir el uso de las unidades biorremediadoras para lograr
una disminución significativa del enriquecimiento orgánico del piso marino y las consecuencias
ambientales que suelen derivarse de la actividad acuícola.
Los resultados obtenidos en el presente estudio muestran que posterior al implante de las unidades
biorremediadoras, se detectan cambios importantes en variables ambientales de interés ecológico,
medioambiental y de gestión ambiental. Los resultados indican que existe un efecto en la disminución de
la materia orgánica y un incremento en el potencial redox. Los resultados, sugieren la posibilidad de un
aumento en la dosis inicial y/o efectuar una re-implantación de pastillas cerca del dia 20, de manera de
regular el efecto. Se prevé, que estos resultados serán aún más eficaces en sedimentos con valores más
altos de contenido orgánico (ejemplo> 10%).
Se sugiere que las corrientes del sector juegan un rol preponderante en el transporte del material
biorremediador, generando un efecto acumulativo en los sectores de mayor depositación. Cada centro
de cultivo posee caracteristicas oceanográficas propias. Por esta razón, se recomienda previo a la
implantación de las unidades bioremediadoras, modelar el área de depositación del material orgánico
generado por la actividad acuicola, puesto que el área de depositación de residuos orgánicos dista de la
forma de las estructura de cultivo, es decir, no necesariamente la depositación ocurre inmediatamente
bajo las jaulas. La modelación del área de depositación, permitirá además, cuantificar espacialmente la
cantidad de material orgánico depositado en cada caso, pudiendo de esta manera establecerse una
dosis diferencial para el área a tratar.
•
El contenido de materia orgánica es una de las variables que experimentaron los cambios más
favorables. Para el caso de la materia orgánica la mayor disminución promedio ocurrió en la
medición del dia 20 y en el nivel 4, con un promedio 30,8% de disminución. En los dias 13 y 29,
existe disminución de la materia orgánica pero sus promedios oscilan entre un 6 y un 13 %. Esto
permite argumentar, que el mayor efecto de las pastillas biorremediadoras se genera entre los
primeros 20 días de iniciada su siembra. Este resultado, permite argumentar que el efecto de las
pastillas biorremediadoras en el medio marino, presenta un área de influencia mucho mayor a 15
metros y con dosis adecuadas, el promedio de disminución de MOT bordearla un 30%, proceso que
no afecta los ensambles bentónicos, lo que además predice una recuperación del piso marino en
menor tiempo, comparado con los 2 a 8 años que en forma natural puede demorarse en recuperar
un centro de cultivo sometido a la actividad aculcola
El potencial de óxido reducción, es otra variable ambiental que experimenta cambios sustanciales. A
diferencia de lo que ocurre con la materia orgánica, el patrón de incremento de los valores promedio
de Eh se mantiene en incremento hasta el dia 29. Si bien en este periodo de tiempo, la materia
orgánica ha demostrado que inicia nuevamente a incrementarse (tal vez para llegar a un punto de
equilibrio) los mecanismo por los cuales se verifican los procesos biogeoquímicos en el sedimento
han cambiado sustancialmente y el sedimento presenta caracterlsticas que permiten concluir que
predominan los procesos aeróbicos u oxidativos. Este aspecto es muy novedoso, y abre la
posibilidad de observar el problema del impacto antrópico de la acuicultura (entre otros) desde otra
perspectiva (la biogeoqulmica).
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Los resultados indican que no existen cambios significativos en la estructura comunitaria de los
macroinvertebrados
del sector. Más bien, pareciera que en el sector de tratamiento se han
producido cambios favorables desde el punto de vista de la riqueza de especies, aunque
prevalezcan grupos de baja biomasa y elevada abundancia, lo que probablemente sea un aspecto
positivo si se trata de el inicio de un proceso de sucesión ecológica encaminada a la recuperación
del bentos.
Las variaciones medidas en el tiempo para los compuestos amonio y nitrato son los esperados en el
reestablecimiento del equilibrio del nitrógeno presente en el sistema.
•
Lo anterior, se complementa en una fuerte disminución del los fosfatos, compuestos presentes en la
materia orgánica, el cual si bien no está directamente involucrado en el ciclo del nitrógeno, resulta
ser, una medida indirecta de los resultados de biorremediación
observados, extendiendo la
biorremediación más allá de los compuestos nitrogenados a los fosfatados.
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2.3.2. PRUEBAS DE EFICACIA EN AGUA DULCE
Objetivo
El objetivo fue elaborar un diseño de pruebas para la evaluación del producto biorremediador de fondos
acutcolas (Unidades Biorremediadoras), mediante la medición de parámetros en los sedimentos de lago
con respecto a valores iniciales (To), luego de la aplicación del producto biorremediador.
Descripción
Para cumplir estos objetivos se solicitó a Marine Harvest un centro de cultivo para llevar a cabo la
experiencia de biorremediación en un piso lacustre que haya sido sometido a un impacto antrópica por
algunos años. El centro escogido por Marine Harvest fue Rupanco 11,centro de cultivo ubicado en Lago
Rupanco, activo hasta un par de meses.
En este centro, mediante un sistema mecánico, se instalaron unidades biorremediadoras
de acuerdo
a cantidad y disposición espacial definida por Recalcine (véase filmación anexa en formato electrónico
del presente informe)
Las etapas a destacar son:
1.
2.
3.
4.
5.
Diseño del área de estudio, número de estaciones, disposición espacial y elección de variables a
monitorear.
Monitoreo de las condiciones ambientales a un tiempo "cero" (TO), momento previo a la instalación
de las unidades biorremediadoras.
Filmación del proceso de instalación en el sedimento de las unidades biorremediadoras entregadas
por Recalcine.
Monitoreo de seguimiento ambiental semanal del sector en estudio (T1 a T3).
Monitoreo de las condiciones ambientales a un tiempo "finar (T4).
2.3.2.1. Método de estudio
El diseño final del trabajo contempló la información mínima necesaria para evaluar desde un punto de
vista ambiental los posibles cambios en el sedimento atribuibles a las unidades biorremediadoras. El
detalle del alcance se encuentra detallado en la Tabla N° 130.
ContenIdo
ftam
Monitoreo Ambiental de
Sedimento
Induye un (1) muestreo completo de variables ambientales
Químicas v biológicas 'C*) con DRAGA + OTICORER
físico-
Muestreo Inicial (TO)
Instalación de Unidades de
Bacterias mediante sistema
mecánico y filmación del proceso
Induye la instalación del set con 3 unidades y la filmación remota
correspondiente. Aplica para 15 puntos de siembra
Monitoreos
intermedios
Monitoreo Ambiental de
Sedimento
Induye tres (3) monitoreos completos de variables ambientales
físico-químicas y biológicas (1) con OTICORER. Se excluye
Granulometría y Fauna bentónica.
Monitoreo Final (T4)
Monitoreo Ambiental de
Sedimento
Incluye un (1) monitoreo completo de variables ambientales físicoQuímicas v biológicas
con DRAGA + OTICORER
Tabla ~ 130: alcance del trabajo
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h
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Area de estudio
El estudio se efectuó en el centro de cultivo perteneciente a Marine Harvest Chile, (ver Figura N°
131). El centro de cultivo, dejo de funcionar sólo una par de semanas previo al inicio del monitoreo y
se encontraban presentes las jaulas de cultivo, las cuales sirvieron de referencia para el estudio. Para
la realización de este estudio, Marine Harvest, por intermedio de Recalcine, solicitaron un permiso
especial a Subsecretaria de Pesca, permiso que está estipulado en la actual resolución acompai'lante
del RAMA, Resolución N° 3411 del 2006.
~-Figura Ir 131: sitio de estudio
Diseño Muestrea!
Se utilizó la disposición espacial de las jaulas del centro de cultivo para la siembra de las unidades
biorremediadoras. Se eligieron en forma intercalada 15 jaulas para depositar un set de tres unidades
biorremediadoras (circulas negros de la Figura Ir 132). Estas 15 jaulas fueron asignadas como
tratamiento (T) y fueron numerados de T1 a T15. Las 15 jaulas restantes (blancas), fueron usadas
como referencia (R) y fueron rotuladas como R1 a R15 y sirvieron para contrastar al mismo tiempo el
o los efectos ambientales de las unidades biorremediadoras sobre el sedimento de las zonas de
Tratamiento.
La instalación de las unidades biorremediadoras (Figura Ir 133), fue efectuada con la ayuda de un
dispositivo mecánico que se encuentra en la Figura N° 134, el cual llevaba adosada una cámara
de
-Página 100 de 130-
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filmación Submarina en su extremo posterior. El proceso de siembre de las unidades
biorremediadoras en el sedimento fue filmado en cada punto, y una secuencia completa de este
proceso se encuentra en la Figura N' 135.
o
e
a
T15
TOI
ROl
e o
ROl
0-
e_ o
e- o-
e- o
PUNlOSCENTRAlB
TOO
1011
e
RG5
DE JAUlAS
+
T1Ir
.-
Ono
e
e- oo- e_
Figura
Ir' 132: Area
T13
e
eR10
0-
Om
e
e a
R11
Figura
o
R12
RU
T12
a
R15
T~
e~
de estudio
ti" 133: Fotograf1as subacuática de las unidades biorremediadoras.
Figura N' 134: Equipo para instalar unidades Biorremediadoras
-Página 101 de 130-
en e/ sedimento de/lago.
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Figura NO 135: Secuencia de instalación de las unidades biorremediadoras.
-Páglna 102 de 130-
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Muestreo de sedimento yagua
Las muestras de sedimento se tomaron en estaciones contempladas en la Figura N° 132, que fueron
georreferenciadas
mediante un GPS Garmin Map 75 (± 5 m), utilizado unidades planas UTM
(Universal Transverse Mercator).
Las muestras de agua y sedimento se obtuvieron desde una embarcación mediante un OTICORER
(Figura ND 137, 138). Para el sedimento, se colectaron aproximadamente los 3 primeros centfmetros
superficiales (Figura N° 142). In situ se midió el pH y el ORP mediante un equipo multiparamétrico
(Figura N° 140).
Las muestras de agua fueron tomadas del agua superficial del contenido en el corer (Figura ND 139),
cuya agua se extrajo mediante una sonda para llenar botellas enviadas
por el laboratorio para tal
efecto. El oxígeno disuelto del agua fue medido al interior del corer con multiparamétrico (Figura N°
140), obteniéndose la concentración del los primeros decimetros del agua del fondo.
Las muestras para los análisis de fauna fueron fijadas "in situ" mediante una solución de formalinaagua al 10%. Todo el material recolectado, fue depositado y rotulado en bolsas de polietileno con
cierre hermético (Figura N° 143), almacenado y transportado al laboratorio
a baja
temperatura
utilizando bolsas de hielo.
Los análisis efectuados se encuentran en la Tabla N° 136. Todos los muestreos fueron realizados por
personal de Geeaa Ltda. Los ensayos de variables ambientales en el sedimento fueron efectuados
por el Laboratorio de la Empresa Geeaa Ltda. Todos los análisis tomados in situ fueron efectuados
por la unidad de muestreo de la empresa Geeaa Ltda.
•••••••••
•••
AttItipst8lTlé
Oxígeno
Disuelto
trico
OxyGuanJ
•...- ••••••••• •••••••••• ••••••••
TIeMpo'
10
1IeMpo1
Tt
TIHIpoZ
12
1I8111J103
1S
TIempo 4
T4
•••••
1HtI
+
+
MlJJtj~
PoIencial
meo
Hanna HI
Redox
991003;
SondaHl
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
1297
Labolatorio
M.O.T.
Resolución
ti' 3411
Labolatorio
Granulomelrfl
Resolución
ti'
3411
Labolatorio
Fauna
Resolución
N" 3411
Tabla ND 136: Parámetros analizados, fecha de monitoreo y entidad que realizó los ensayos.
-Página 103 de 130-
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Figura
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ti" 137: OTI-Corer con sedimento
en el tubo de muestreo.
Figura N" 138: muestreo con oticorer
-Página 104 de 130-
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Figura N' 139: Procedimiento para la toma de agua para análisis qulmico.
Figura N' 140: Procedimiento para la medición de oxigeno disuelto en los primeros centfmetros del
sedimento.
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Figura fIO 141: Procedimiento para la medici6n de Eh, pH
Enero 2010
Y Temperatura en el sedimento.
Figura fIO 137: OT/-Corer con sedimento en el tubo de muestreo.
Figura fIO 143: Almacenamiento
del sedimento para ensayos posteriores.
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2.3.2.2. Resultados
Caracterización del sedimento
El sedimento se caracterizó por ser extremadamente fangoso (Figura N° 144a), con una capa superficial
oscura que indica probablemente un sedimento reducido. Esta caracterlstica fangosa es normal en un
lago. En el corer (Figura N° 144b), se puede apreciar con más detalle la naturaleza fangosa del
sedimento, donde además se aprecia al menos tres niveles diferenciados por color (números 1, 2 Y 3),
originado por la composición del sedimento y asociado a distinto origen geológico o a distintos estados
de descomposición producto de alimento y fecas depositados en el fondo, asociado a estados de
oxidación diferentes .
. '. b)
.a)
. : : .
Figura N' 144: Sedimento caracterfstico de la zona en estudio. La foto a) muestra el
sedimento contenido en la draga y la foto b) muestra el sedimento al interior del corer.
Técnicamente, el sedimento se sitúa mayoritariamente en
gravosa de acuerdo al diagrama triangular de la Figura
conformado por las fracciones arena mediana (AM), arena
que la arena gruesa y muy gruesa suman en conjunto cerca
la clasificación de arena fangosa levemente
N' 146. Cerca del 98 % de la arena está
fina (AF) y arena muy fina (AMF), mientras
del 2%.
Como se puede apreciar el tamaño medio de las partlculas del sedimento corresponde a la fracción de
fango. No se encuentran diferencias entre los resultados de los estadlsticos sedimentarios en el tiempo
TO y el T4, lo que indica que la composición del sedimento es constante en el tiempo, al menos en el
periodo que duró el estudio.
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61.••••1
Figura N' 145: Diagrama Triangular
mostrando la textura de acuerdo a
e/ases texturales predefinidas.
-Contenido de Materia Orgánica
El sedimento del área bajo las jaulas presentó al tiempo TO un promedio general un 8,77 % ± 2,10%. Al
tiempo TO, el sector tratamiento ubicado bajo las jaulas presentó un promedio de MOT de 9,07% ± 2,32.
Posteriormente, en el sector tratamiento el porcentaje de materia orgánica disminuye de 9,07 % hasta
8,06 % en el tiempo T1, incrementándose levemente en el tiempo T2 (8,14%), manteniéndose el valor
constante en el tiempo T3 y luego disminuir hacia el tiempo T4 a un valor de 7,38% (Ver Tabla Ir 146) .
••••••
Tabla
,.........•
l'
TO
9,07
±2,32
T1
8,06
±245
T2
8,14
+2,46
T3
8,14
±2,76
T4
7,38
± 1,81
N' 146: promedio de MOTen sedimento
En las estaciones sometidas al tratamiento con las unidades biorremediadoras, el sedimento disminuye
la MOT a una tasa que oscila entre un 5,81 % Y un 14,29. Las mayores tasas se detectan en las
primeras dos semanas de seguimiento (T1 y T2). Entre el monitoreo inicial y el primer monitoreo de
-Página 108 de 130-
•
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seguimiento, la tasa de disminución promedio es de un 7,36 %, tasa que es mejorada hacia el último
seguimiento (T4), donde luego de casi un mes de tratamiento, llega a un 14,29 %. El sector de
tratamiento disminuye en promedio la MOT en un 8,48% y el sector de referencia lo hace en un 6,93%.
Tabla fIO 147: Promedio de disminución de Mor en el sedimento durante el estudio.
En los siguientes diagramas fIO 148 Y 149 se observa la diferencia en la distribución espacial de la
materia orgánica entre la campana a tiempo O (antes de la implantación del producto) y la última
campana (después de un mes de tratamiento).
12~
11~
10~
Dlagtama fr 148:
distribución
espacial MOr
tiempo O.
9%
8%
7~
8'110
T1a
+
R.5
-l
12~
11~
•
10~
T14
+
9%
8%
11M
+
7%
8~
5~
4~
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Dlagtama N' 149:
distribución
espacial MOr a
tiemp04
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Caracterización
del potencial
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redox (Eh)
La Tabla N o 150 y la Figura N° 151 presentan los resultados de los valores promedio de Eh para cada
uno de los monitoreos entre el tiempo TO y el T4.
Los resultados indican que posterior a la instalación de las unidades biorremediadoras, en las estaciones
de tratamiento el valor promedio de Eh se incrementa desde 100 ± 46 mV (tiempo TO) hasta 166 ± 84
mV (tiempo T1). A partir del tiempo T1 hasta el tiempo T3, el incremento del valor promedio de Eh es
menor, incrementándose de 166 ± 84 mV (tiempo 1) hasta 178 ± 34 mV (tiempo T3). Del tiempo T3 hasta
el tiempo T4, existe un descenso importante del valor promedio de EH, desde un valor de 178 ± 34 mV
(tiempo T3) hasta 122 ± 29 mV (tiempo T4).
Tabla NO 150: Promedios de Eh
Periodo ele TIeIl1llO
TO
T1
T2
T3
T4
Figura N
o
a través
Referencia (nM
T •••••
±22
±47
±59
±57
±17
100
166
170
178
122
130
143
148
146
112
~
Referencia
±46
±84
±59
±34
±29
---Tratamiento
178
170
166
170
~
o.u
ntoTrlM·
151: Promedios de Eh a través del tiempo.
190
:;.§.
del tiempo
148
lijO
130
110
90
70
50
TO
T2
T1
Período
-Página 110 de 130-
T3
T4
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Los resultados indican que el sector noreste del modulo de cultivo es el que mayor cantidad de cambio
experimentó. Esta área, conforme avanza el seguimiento, restringe sólo al sector más noreste de las
jaulas.
-Página 111 de 130-
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Caracterización
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del Oxígeno Disuelto (00)
Los resultados del cambio promedio que experimenta el oxigeno disuelto (00) en los primeros
centrmetros de la columna de agua se presentan en la Tabla N° 152 yen la Figura nO 153.
Los resultados indican que al inicio de la experiencia (tiempo TO), no existen diferencias significativas
entre el contenido de 00 en los primeros centlmetros de la columna de agua del sector de referencia y el
que seria sometido al tratamiento. Al tiempo TO, el promedio de 00 en el sector referencia es de 5,97 ±
0,63 mg/L, mientras que el sector tratamiento el promedio es levemente inferior de 5,91 ± 1,52 mglL
Al tiempo T4, se observan cambios sustanciales en el contenido de 00 en los primeros declmetros de la
columna de agua. En el sector de referencia se obtiene un promedio de 7,04 ± 0,78 mg/L, mientras que
en el sector de tratamiento se obtiene un promedio de 7,38 ± 0,80 mglL, experimentándose
una
diferencia significativa entre el incremento de las estaciones de referencias y las de tratamiento.
Tabla N° 152: Promedios de OD entre el tiempo TOy el T4.
Re"fttncla (mmIL)
Periodo de Tiempo
TO
T4
Tratamiento (qIL)
5,97
±O,63
5,91
± 1,52
7,04
±O,78
7,38
±O,80
---+--- Relerene"
-e__ Tr~
',5
8.0
7,5
7,38
~
!. 7.0
o
o
6,5
6,0
'.o'
',5
10
Figura
Ir 153: Variación Promedios de OD a través del tiempo.
Como en ambos sectores existen cambios, estos pudiesen responder a un proceso naturales o bien a
un efecto ampliado de las unidades biorremediadoras, es decir, presentarlan un área de acción mayor a
la prevista (15 m). Considerando a las corrientes como variables, es probable que esta última hipótesis
sea la más acertada.
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Macrofauna bentónica
En el sector de tratamiento, se colectaron 4 especies, de las cuales Oligochaeta n.d. fue dominante en
el tiempo TO y T4 tanto para la abundancia como para la biomasa. En cuanto a los promedios de
abundancia y biomasa del sector tratamiento (Figura NO 154) la mayor abundancia promedio
corresponde a Oligochaeta n.d., pero la biomasa promedio se atribuye a Pisidium sp.
250
-
1,20
-Biomasa
-o- Abundancia
200
203
1,008
0,975
1,00
-
N
0,90
E
'":"
"C
e
;:.
0,60
ni
·u
e
ni
100
3
1»
U!
1»
-
liQ
..•..•
0,40
"C
e
::1
oC
oC(
o·
Gl
134
150
50
1
0,20
Pisidium sp.
n.d.
ro
I
H;rUdinea n.d.
20
-1
Oligochaeta
n.d.
,
0,00
Pisidium sp.
T1
Figura ~ 154: Promedio de Abundancia (ind./m2) y Biomasa (g/m2) en el sector tratamiento.
A pesar de las diferencias detectadas entre el monitoreo del tiempo TO y T4, el análisis estadlstico de los
resultados de macrofauna indica que no existen cambios significativos en la estructura comunitaria entre
antes (TO) y despuéS (T4) de aplicar las unidades biorremediadoras.
-Página 113 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
2.3.2.3. Conclusiones
El análisis de los parámetros ambientales monitoreados bajo las jaulas del centro en lago, ha detectado
que posterior a la siembra de unidades biorremediadoras, el bentos experimenta cambios atribuidos al
efecto biorremediador. Los resultados obtenidos sugieren que desde un punto de vista ambiental y
normativo, es favorable el uso de unidades biorremediadoras para ser aplicadas a fondos blandos de
lagos sometidos a la presión del enriquecimiento orgánico producto de la actividad aculcola, puesto que
variables utilizadas por la autoridad para la Gestión Ambiental, y que en la actualidad son exigidas por
las normas de acuicultura nacional, tales como oxigeno disuelto, potencial redox, materia orgánica y
macrofauna bentónica, experimentan una respuesta positiva y beneficiosa desde perspectiva ecológica,
lo cual permite la recuperación del sedimento bajo las jaulas de un centro de cultivo aculcola.
Los resultados indican que en lago, la respuesta del bentos a las unidades biorremediadoras es rápida
y significativa, generando cambios en variables ambientales como redox, oxigeno, materia orgánica y
macrofauna, cuyo efecto tiende a perderse con
el tiempo. Esta corta respuesta probablemente sea
consecuencia del alto contenido de material orgánico presente en el sedimento, caracteristica propia de
los lagos. Este tipo de ambiente, se caracterizan por ser áreas de depositación, ricas en materia orgánica
en los primeros centímetros del sedimento, variable directamente relacionada con el consumo de
oxigeno, proceso que modifica el potencial redox y genera cambios sustanciales en la estructura
comunitaria de macroinvertebrados. En un lago, el porcentaje de materia orgánica suele alcanzar y
superar el 15% del sedimento superficial y estas características pueden ser la causa del corto efecto de
las unidades biorremediadoras. Esto sugiere que la concentración de unidades biorremediadoras a
utilizar en el futuro pueda ser mayor.
•
Se constata que al inicio de la experiencia, las especies de macroinvertebrados presentes son
consideradas en su mayoria como bioindicadoras de enriquecimiento orgánico o bien tolerantes a
niveles muy bajos de oxigeno. Particularmente la presencia de Oligoquetos y larvas de
Chironómidos son tipicas especies indicadores de enriquecimiento orgánico y/o bajas de oxigeno
disuelto (Rubio, 2000). Los Chironómidos están ausentes en T4 y los oligoquetos disminuyeron en
un buen porcentaje su abundancia (luego de ser la especie dominante en TO). Si a esto agregamos
el hecho que durante el estudio el promedio de oxígeno en los primeros decímetros del fondo se
incrementó notablemente, que el nivel de materia orgánica disminuyó y el Eh se incrementó, se
puede constatar un escenario que otorga condiciones favorables para un incremento de la
diversidad bajo las jaulas. Si bien esto último no acontece por el corto tiempo que dura la
experiencia, en condiciones normales de redox y oxigeno en el sedimento los bioindicadores no
están presentes, o bien lo están a una muy baja densidad. Por ende, la disminución de organismos
bioindicadores es una señal del beneficio de las unidades biorremediadoras en el sedimento,
sugiriendo una mejora de las condiciones ambientales destacable..
•
Se sugiere que el uso de las unidades biorremediadoras en una dosis más alta que el usado en el
presente estudio o bien, de manera dosificada por un período de tiempo mayor, cuya duración
dependerá de características propias de cada lugar. De acuerdo a los resultados, esta última opción
podrla ser la mejor, puesto que los resultados indican que pasado una par de semanas el efecto de
las unidades biorremediadoras tiende a perder el efecto sobre algunas variables. Dada la gran
carga orgánica de origen antrópico que suele existir bajo las balsas jaulas, es importante lograr una
disminución significativa del enriquecimiento orgánico y que perdure en el tiempo, y se acople y
coayude a los procesos biogeoqulmicos naturalmente en el sedimento de cada centro de cultivo.
-Página 114 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PRO YECTO N° 206-5467
ACTIVIDAD
Enero 2010
2.4: ESTUDIO DE VIDA UTlL DEL PRODUCTO BIORREMEDIADOR
Objetivo
Establecer la vida útil de las tabletas prototipo fabricadas.
Descripción
Se sometieron a pruebas de vida útil para determinar su resistencia a:
»
»
»
2.4.1. PRUEBAS A
Temperatura
Humedad
Tiempo
ra VARIABLE
Para estas pruebas se sometió una tableta a cuatro temperaturas diferentes (4° e, 15° e, 30° e y 40° C).
Para ello, ésta fue dividida en cuatro porciones, las cuales se sometieron a distintas condiciones y se
registró el comportamiento.
El parámetro de control, es el número de células por mL al resuspender
estéril.
una porción en agua destilada
Se mide estabilidad del comprimido, cualitativamente, describiendo el número de partes en que pudo
fragmentarse por efecto de la temperatura y cuantitativamente, pesando cada una de las partes.
Los resultados obtenidos
siguiente tabla N' 155.
tras 7 dias de prueba resuspendiendo
en 200 mL, se representan
en la
Tabla N' 155: resultados a temperatura variable
N°
Temperatura °
C
Masa
fragmento
(g)
Conc.celular
cellmL Ola 1
(tableta
completa)
1
4
26,2
4,51 x 109
Fragmento
2
3
4
15
30
40
225
24,7
26,6
9
451 x 10
9
4,51 x 10
4,51 x 10
9
N" de
fragmentos
después
prueba
Conc.
Cellular
ora 7
4,34
3,5
2,5
9,2
X
X
X
X
109
9
1
Masa (g)
26,2
1
22,4
9
1
24,7
8
1
26,5
10
10
10
Los resultados indican que bajo ninguna de las condiciones de temperatura estudiadas, el producto
presenta mayores alteraciones. Sin embargo, se observa una diferencia relevante respecto a la
concentración de células, en la muestra sometida a mayor temperatura.
-Página 115 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
2.4.2. PRUEBAS A HUMEDAD
Enero 2010
VARIABLE
Para estas pruebas se sometió una tableta a cuatro rangos de humedad distintas. Para ello se dividió la
tableta en cuatro porciones, las cuales fueron sometidas a estas humedades.
El parámetro de control es el número de células por mL que se obtiene al resuspender una porción en
agua destilada estéril y la estabilidad del comprimido de manera cualitativa, describiendo el número de
partes en que pudo fragmentarse por efecto de la humedad y cuantitativamente, pesando cada una de
las partes.
Las muestras son sometidas durante 7 dlas a las siguientes humedades:
•
•
•
•
20 %
40%
60%
80%
Para simular las condiciones
humedad.
definidas,
el producto fue dispuesto
Los resultados de esta prueba resuspendiendo
siguiente tabla N' 156
Tabla
Humedad
N°
%
1
20
40
para pruebas de
para recuento celular en 200 mL se muestran
en
la
N' 156: resultados a humedad variable
Fragmento
2
en una cámara
Masa
fragmento
(g)
Conc.celul
ar cellmL
Día 1
(tableta
completa)
Conc.
Cellular
Dia7
109
28,1
3,80 x 109
25,2
3,80
x
8,5
6,5 x 1(f
109
3
60
22,4
3,80 x 10S
4
80
24,3
3,80 x 109
3,6
X
2,8 x 10S
x 10S
N° de
fragmento
s después
Masa (g)
prueba
1
28,0
2
6
24,8
20,4
Indetenn inado
18,3
De acuerdo a los resultados puede concluirse, que las mejores condiciones de mantención son a
humedad menor al 20 %. Mayor humedad cambia las condiciones
originales del producto en cuanto a
compactación, y el número de células al final de la prueba disminuye mientras más humedad existe.
Probablemente, debido a que las células se activan con la humedad, pero no cuentan con los nutrientes
necesarios para su crecimiento en la tableta.
-Página 116 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
2.4.3. PRUEBAS A TIEMPO VARIABLE
Para realizar estar pruebas se observó una tableta durante 60 días. Se realizó recuento celular al inicio y
término de las pruebas. El parámetro de control, es el número de celulas por mL al resuspender una
porción en agua destilada estéril y la estabilidad del comprimido de manera cualitativa, describiendo las
condiciones del comprimido al inicio y término de la prueba. Las masas fueron analizadas en cada uno
de los tiempos.
La temperatura y humedad de esta prueba fueron 60% y 15° C.
Los resultados se muestran en la siguiente tabla If' 157
Día
Masa
Tableta (g)
1
102,2
2
100,1
3
100,1
4
98,7
5
98,5
6
98
7
97,7
8
97,5
Tabla N° 157: resultados
Conc.celular
CellmL Ola 1
(tableta
completa)
Conc.
Celular
CellmL día
30
9
4,20 x 10
3,8 x 10
a tiempo variable
De acuerdo a los resultados observados, se puede concluir que la tableta puede mantener
condiciones, al conservarlas a una temperatura y humedad adecuadas, por al menos 60 días.
-Página 117 de 130-
sus
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
C.3. ETAPA 3, ESTUDIO DEL MERCADO, DIFUSiÓN Y PROTECCiÓN
ETAPAS
Etapa 3 :
Estudio de
ACTIVIDADES
INTELECTUAL
nov.oS
dic.oS
ene.o9
feb.o9
mar.o9
abr.o9
1615
1616
1617
1611
1619
1620
3.1: Desarroi> del plan de
negocio
Establecer la inwrsiÓll
de prodlJ:Ci6n Y
al personal de
3.4: Seminario y
pubicaciores
-Página 118 de 130-
1621
DEL PRODUCTO
1622
jul.o9
ago.o9
1623
lE 24
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
ACTIVIDAD.3.1.
DESARROLLO
Enero 2010
DEL PLAN DE NEGOCIO
Este plan de negocio implicó el desarrollo de todo un plan de marketing, cuyos principales contenidos
son:
COBERTURA
DE MERCADO
X REGiÓN
XI REGiÓN
DISTRIBUIDORES,
para la:
•
X Región
•
XI Región
HERRAMIENTAS
•
Avisos publicitarios: revistas especializadas
•
Folletos y manuales
•
Incentivos al vendedor
-Página 119 de 130-
"'-r-•.~-
- --
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
•
Bonificaciones al cliente final por compras grandes
•
Marketing directo al cliente final (centro a centro)
•
Creación de pagina web
•
Incentivos vendedores
•
Charlas-seminarios
Enero 2010
y lanzamiento producto
SISTEMA DE GESTlON INTEGRAL DE VENTAS
DEFINICIÓN
MERCADO
CLIENTES
ACnJALES
VENTA
CLIENTES
NUEVOS
CARTERA
CLIENTE
INF O Rl\.fAC ION
GESTION
ANALISISDE
RESULTADOS
PREPARACIÓN
DEPRODUCTO~----~
ARGENTINA
I
¡;"IPORTAcró:-,¡
I
FACTURACIOl'\
ENTREGA
COBRA"lZA
-Página 120 de 130-
I
I
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
ASISTENCIA
COMERCIAL
Enero 2010
POST-VENTA
-1 E-MAIUNG
~I----~
RECLAMOS
INFORMACIÓN
CONSULTAS
INFORMACIÓN
HELPDESK
L....--------I
CONTACT
CENTER
I TELEMARKETING I
1-----1
yWEB
3.2. ESTABLECER
PARTICIPACIÓN
r
LOGISTICA
RESPUESTAS
ACTIVIDAD
GESTIÓN BASE IINFORMACIÓN
ENUNEA
H PEDIDOS
INVERSIÓN
PAGO
COBRANZA
SEGUIMIENTO
I
Y COSTOS DE PRODUCCIÓN
Para el desarrollo de esta actividad se contrataron los servicios de Asesoría de la empresa Tecnovax,
empresa especializada en procesos de fermentación biológicos a nivel industrial.
Se realizaron estudios de Investigación y Desarrollo con nuestro principio activo fabricado en la planta
piloto, con el objetivo de diseñar e implementar un sistema de producción industrial de los
microorganismos constituyentes de producto biorremediador.
-Página 121 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
ACTIVIDAD
3.3. SEMINARIOS
Enero 2010
Y PUBLICACIONES
Dentro del plan de difusión del proyecto se realizaron diferentes actividades:
3.3.1. SEMINARIO
Realizado en Puerto Montt el día 1 de Diciembre del 2009. A éste asistieron representantes de las
diferentes empresas salmoneras pertenecientes al área de medio ambiente, del área de salud, de
I+D ... asi como representantes de Semapesca, SISS ....
La exposición fue realizada por:
•
Carlos González- Gerente División Veterinaria- Laboratorios Recalcine S. A.
•
Elena Sáenz- Jefa de proyecto- Laboratorios Recalcine
•
Marcelo Rivas- Jefe Depto. Medio Ambiente- GEEAA Ltda.
•
Igor Stack- Gerente Depto. Medio Ambiente- Marine Harvest Chile S. A.
3.3.2. PUBLICACIONES
~ REVISTA VIS ION ACUICOLA
En la siguiente figura ~
N° 117, MES DICIEMBRE 2009
158 se muestra el publirreportaje que se publicó.
-Página 122 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
._III
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Recalcine suma nuevo desarrollo en investigación
y refuerza su compromiso con la salmonicultura
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~1rI0We.
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Figura N' 158: publicación revista Visión Acufco/a
}1>
REVISTA AQUA
Se está preparando el publirreportaje, el cual saldrá publicado en dicha revista el mes de Marzo
2010 coincidiendo con la Feria Aqua Sur 2010, en la que se entregará a todos los asistentes un
ejemplar de la revista.
-Página 123 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
ACTIVIDAD
Enero 2010
3.4. PROTECCIÓN DEL PRODUCTO
Con fecha 16.01.2009 se presentó al INAPI la solicitud de patente, correspondiente a "Productos
biorremediadores que contienen microorganismos liofilizados para reducir la materia orgánica".
Como información adicional para adjuntar a esta solicitud de patentamiento se realizaron estudios
adicionales en la Universidad de Concepción con el fin de determinar la resistencia/no de las bacterias de
nuestro producto a los antibióticos usados en la industria salmonera (florfenicol), así se conocieron las CMI
(concentraciones
mínimas inhibitorias) y las CMB (concentraciones
máxima bactericida) de nuestras
bacterias frente al florfenicol.
-Página 124 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
D. RESUMEN Y CONCLUSIONES
•
Se cumplió en cabalidad con todos los objetivos del proyecto, que a grandes rasgos son:
~
Aislamiento de cepas (principio activo)
~
Determinar dosis y frecuencia de uso
~
Disei'to y formulación del producto
~
Disei'to del proceso productivo, layout, compra y montaje de planta piloto
~
Obtener una producción prototipo
~
Evaluación del producto en condiciones reales de aplicación
~
Establecer las condiciones de uso y de almacenamiento
~
Establecer una estrategia de marketing
~
Obtener el reconocimiento de la innovación mediante la difusión del proyecto y de sus
resultados exitosos, a profesionales de la industria salmonera.
~
Protección intelectual del producto.
del producto
•
Obtuvimos un producto nacional pionero en Chile y de caracterlsticas
autóctonas.
•
Producto de fácil uso y baja necesidad de manipulación en la aplicación de la tecnologia.
•
Fortalecido por una mayor difusión y conocimiento de la biorremediación
•
Además la ventaja de que existe una mayor conciencia ambiental y exigencia social por preservar el
medio ambiente.
•
Aplicación del concepto whole-product:
•
No existe una tecnologia inserta en el mercado, que aporte al impacto ambiental asociado al cultivo
del salmón.
•
Con esta nueva tecnologia se ayuda al cumplimiento de las normativas vigentes para la Acuicultura
que introducen mayores exigencias para operar.
•
Con esta tecnologla se permite la recuperación de sitios a través de un producto inocuo y autóctono
y por ende, la permanencia de los centros en sus lugares, disminuyendo los costos que implica la
rotación de centros.
•
Es un proyecto con sustentabilidad:
a nivel social.
bioproducto asociado a respaldo técnico y capacitación.
Ambiental
Técnica
-Página 125 de 130·
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
Enero 2010
Productiva
Económica
•
Con este producto innovador se puede cumplir con el objetivo empresarial de crecimiento
manteniendo la armonla con el medio ambiente.
-Página 126 de 130-
INFORME TÉCNICO FINAL
PRO YECTO N° 206-5467
Enero 2010
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
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WARWICK, R. M. 1993. Environmental Impact Studies On Marine Communities: Pragmatical
Considerations. Australian J. Ecol. 18: 6380.
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INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
F.ANEXOS
1. INSTRUCTIVO
2. PROTOCOLO
MONTAJE OE EQUIPOS (s610 en OVO)
OPERACIÓN PLANTA BIOMASA (sólo en OVO)
3. OVO 1
• Infonne técnico
• Anexos
• Libros de compras
• Libros de ventas
• Filmación planta piloto
4. OVO 2- Filmaci6n submarina LAGO
5. OVO 3- Filmación submarina MAR
6. CARTA GANTT COMPLETA
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Enero 2010
INFORME TÉCNICO FINAL
PROYECTO N° 206-5467
6. CARTA GANTT COMPLETA
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