IORREMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE MICROORGANISMOS (YERSINIA ENTEROCOLITIS, ESCHERICHIA COLI)

BIORREMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS
MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE MICROORGANISMOS (YERSINIA
ENTEROCOLITIS, ESCHERICHIA COLI)
BIORREMEDIATION OF SOILS CONTAMINATED WITH HYDROCARBONS THROUGH THE USE OF
MICROORGANISMS (YERSINIA ENTEROCOLITIS, ESCHERICHIA COLI)
Chávez Q. Cristian J1, Chiclla D. Hirwin S.2, Huamani C. Rovista3, Huayca I. Roberth G.4, Sequeiros S. Marcia5,
Sueldo H. Emerson W.6, Vílchez A. Jordán G7.
Laboratorio Físico - Químico. Facultad de Ingenierías. Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental y
Recursos Naturales. Universidad Tecnológica de los Andes. Contaminación y Recuperación de Aguas.
Junio 2019
RESUMEN
Hoy en día los microorganismos se utilizan como una alternativa de solución a la
contaminación del suelo, consiste principalmente en el uso de los microorganismos
(bacterias) para descomponer o degradar sustancias peligrosas convirtiéndolas en
sustancias de caracteres menos tóxicos o inocuos para el ambiente. El trabajo de
investigación tiene por objetivo utilizar microorganismos aislados, obtenidos de las
muestras: heces de gallo, suelo estancado, carne. Identificando las especies de
microorganismos con capacidad degradativa en hidrocarburos usados en el parque
automotor (gasolina, petróleo y aceites lubricantes“ en nuestra ciudad de Abancay. El
trabajo de investigación se realizó en el laboratorio de microbiología de la facultad de
Ingeniería Ambiental de la Universidad Tecnológica de los Andes. Donde se aislaron
tres grupos microbianos (yersinia enterocolitis y escherichia coli, proteus), con los que
se realizó los ensayos biológicos mediante la prueba de sensibilidad para determinar los
parámetros óptimos de crecimiento y capacidad degradativa de estos microorganismos
en el laboratorio.
En el ensayo de biodegradación del “aceite lubricante residual de automotriz”, de los
tres grupos de microorganismo aislados presentando diferentes comportamientos de
reacción como HALOS DE INHIBICIÓN con el contaminante.
Palabras claves: biorremediación, bacterias, degradar, hidrocarburos, biodegradación.
ABSTRACT
The objective of this bioremediation work is based mainly on the use of microorganisms
(bacteria) to decompose or degrade dangerous substances and convert them into
substances of less toxic or environmentally friendly character. The objective of this
research work is to use the microorganisms, the results of the samples: rooster feces,
stagnant soil, meat. Identify the species of microorganisms with degradative capacity in
"lubricating oil used in the vehicle fleet" in our city of Abancay. The research work was
carried out in the microbiology laboratory of the Faculty of Environmental Engineering of
the Technological University of the Andes. Where three microbial groups were isolated,
with which the bioassays were made by the sensitivity test to determine the optimal
growth parameters and the degradation capacity of these microorganisms in the
laboratory.
In the biodegradation test of the "automotive residual lubricating oil", of the three
microorganism groups we present different reaction behaviors such as INHIBITION
HALUES with the contaminant.
Keywords: bioremediation, bacteria, degrade, hydrocarbons, biodegradation.
1. Introducción:
Uno de los problemas ambientales más
importantes en la actualidad es la
contaminación
de
ecosistemas
terrestres y acuáticos por derrames de
petróleo y sus derivados. En el caso del
suelo, las principales consecuencias
ambientales que se presentan después
de un evento de contaminación por
hidrocarburos y sus derivados son; la
reducción o inhibición del desarrollo de
la cobertura vegetal del lugar del
derrame, cambios en la dinámica
poblacional de la fauna y la biota
microbiana y contaminación por
infiltración de cuerpos de agua
subterráneos. Además del impacto
ambiental negativo, los derrames de
hidrocarburos generan impactos de tipo
económico, social y de salud pública en
las zonas aledañas al lugar afectado
(Pardo y col., 2004).
En los ecosistemas terrestres, el suelo
representa el medio físico que sustenta
la vida de diversas especies, tanto
animales como vegetales. La materia
orgánica e inorgánica del suelo da
cabida a la coexistencia de una gran
cantidad de microorganismos que se
adaptan a sus características físicas y
químicas aun cuando estas sean
variables. Los microorganismos tienen
una gran importancia ecológica en los
sistemas terrestres, pues cumplen la
función de descomponer sustancias
orgánicas de desecho en sus
componentes básicos, los cuales se
metabolizan junto con los nutrientes
obtenidos del suelo, para generar nueva
biomasa y llevar a cabo sus funciones
vitales (Pardo y col., 2004).
Los hidrocarburos y sus derivados,
como el aceite lubricante, está
constituido por un conjunto de
moléculas formados principalmente por
carbono e hidrógeno con contenidos
menores de otros elementos como
azufre, oxígeno, nitrógeno o trazas de
metales, dependiendo del lugar de
origen. Los incidentes de contaminación
pueden ser remediados mediante
eventos naturales que ocurren en el
medio contaminado, por ejemplo; en los
suelos se presentan procesos de
atenuación natural que viene a ser la
capacidad de los suelos para degradar
cantidades de sustancias orgánicas;
estos procesos están ligados a
actividades
metabólicas
de
microorganismos -proceso denominado
biorremediación-, pero también se
presentan procesos físicos y químicos
tales como; lavado, volatilización,
fotodescomposición, hidrólisis, entre
otros(Pardo y col., 2004).
Algunos accidentes que han supuesto
un elevado impacto ambiental como el
vertido de combustibles, la liberación de
productos radiactivos o la rotura de la
presa, han puesto de manifiesto la
justificada preocupación y alarma que
estos temas suscitan en el conjunto de
la población y lo mucho que queda por
hacer para prevenir y finalmente
resolver adecuadamente ese tipo de
situaciones. Al iniciar la investigación,
observamos que el aceite lubricante es
uno de los contaminantes importantes
en los suelos de los talleres de
reparación de motores y en suelos de
los grifos y establecimientos que venden
aceites lubricantes situados en nuestra
localidad, especialmente en zonas de
reparación de motores y de uso de
maquinarias, debido a que el aceite
lubricante está relacionado con la
generación de energía y usado en todo
tipo de motores, ocurren derrames
accidentales y provocados, cuyos
autores vienen a ser el personal que
trabaja en los talleres, con el pretexto de
impermeabilizar el suelo al interior de
los talleres de reparación de motores,
los establecimientos de venta y las
zonas aledañas de este modo evitar la
polvareda. Esta situación no constituye
un problema ambiental focalizado, sino
que el aceite lubricante puede infiltrarse
y contaminar los cuerpos de agua
subterráneos (Martín y col., 2004).
En esta situación se hace indispensable
la aplicación de tratamientos de
biorremediación a bajo costo y que sean
accesibles. La biorremediación es una
herramienta efectiva para mejorar la
degradación de contaminantes en
suelos. El uso de microorganismos
aislados de los suelos contaminados
con aceite lubricante y magnificados en
condiciones de laboratorio, pueden
constituir una ayuda importante para
acelerar el proceso de descomposición
y degradación de los aceites lubricantes
vertidos en suelos.
2. Parte experimental
2.1. Instrumentos y equipo
Se utilizó placas Petri de vidrio tapa
100x15mm Anumbra y plástico, tubos
de ensayo con tapones, probetas
burckle, matraz Brand, balanza analítica
balanza, analítica Poiner Modelo Kern
ABJ-320, guantes de cuero, pinzas,
cocina eléctrica, estufa Esterilizadora
MEMMERT modelo UNB 200, mechero
bunsen,
incubadora,
refrigeradora
indurama, papel filtro, papel aluminio
ultrafoil, papel filtro#40 whatman de
absorción rápida, papel kraft, pabilo.
2.2. Reactivos y muestras
Los
medios
utilizados
fueron
enriquecidos: Agar sangre y Agar endo;
medios funcionales: TSI (triple sugar
iron agar), simmons citrato agar y LIA
(lysine iron agar); bacterias derivadas
de las heces de ave, suelo estancado y
3. Resultados y Discusión:
carne de res, también se tomó 2
muestras de hidrocarburos (gasolina y
petróleo) y una muestra de aceite
quemado.
2.3. Procedimiento
Esterilización y desinfectados: todos
los instrumentos a utilizar tienen que
esta previamente desinfectados (lejía) y
esterilizados (115°c para vidrios por 120
minutos y 85°c para el papel filtro por 45
minutos) para eliminar todo organismo
que altere nuestro estudio trazado.
Preparación de medios: para la
preparación de medios de cultivos: Agar
Sangre, Agar endo, Citrato, LIA, TSI.
Una vez preparados y dosificado los
medios en placas y tubos se forraron
con papel kraft, se ataron con pabilo y
se llevara al refrigerador por 24 horas.
Siembra de muestras: Se tomó un
inoculo de cada muestra (heces, suelo y
carne) y se procedió a sembrar por
estría en las placas de agar sangre y
endo, posteriormente se llevó a la
incubadora a 37° por 24 horas
Reconocimiento de bacterias: las
colonias existentes en las placas se
reconocieron y posteriormente se eligió
una
colonia
aislada,
para
la
identificación de la bacteria, nos
apoyamos de los medios diferenciales
(estos deben estar inoculadas con las
colonias aisladas), con una tabla se
procedió
a
identificar
los
microorganismos (yersinia enterocolitis
y escherichia coli, proteus)
Método de sensibilidad: cada bacteria
se esparció con un hisopo en toda la
placa de agar, luego se tomó los discos
hechos con papel filtro y se mezcló con
las muestras de aceite quemado,
gasolina y petróleo, para después
ponerlas encima de las bacterias con el
agar. Se llevó a incubar por 16 a 24
horas a una temperatura de 37°.
TABLA 1.
Resultado 1.
 Prueba de sensibilidad de las bacterias y los hidrocarburos a descomponer
(petróleo, gasolina, aceite de motor) utilizando los siguientes parámetros
descompone (+), no descompone (-).
N.º Muestra
Medio de
cultivo
Gasolina
Petróleo
aceite
01
Heces de gallo
Agar sangre
±
±
+
02
Carne
Agar endo
±
±
+
03
Agua estancado
Agar sangre
±
±
+
TABLA 2.
Resultado 2.
 Identificación de microorganismos obtenidos de muestras (heces de gallo,
aguas estancadas, carne) mediante medios diferenciales.
A: acido: cambia de color
k: alcalino: no cambia de color
N.º
MUESTRA
TSI
LIA
CITRATO
Genero
01
Heces de gallo
K/A
K/A
-/+
PROTEUS/ECHERICHA COLI
02
Carne
A/A
K/K
-
ECHERICHA COLI
03
Agua
estancada
A/A
K/A
-
YERSINIA ENTEROCOLITIS(se descartó)
BACTERIAS:
ORDEN
FAMILIA
CLASE
GENERO
Enterobacteriales
Enterobacteriaceae
Gammaproteobacteria
Yersinia
Todas las Yersinia poseen lipopolisacáridos (bacterias Gram negativas) con actividad
endotoxica (componente esencial de las gran negativa) y antígenos de envoltura celular
bacteriana llamada fracción I, una proteína que se produce a 37ºC, tiene propiedades
antifagocitaria y activa el complemento. El antígeno V-W es producido por las cepas
virulentas de Y. pestis y codificado por genes plasmídicos. Y. pestis también produce
catalasa a baja temperaturas (28ºC y no 35ºC), endotoxinas bloqueadores beta
adrenérgicos y cadriotóxicos en animales, y bacteriocina, una pesticina que lisa
bacterias de otras especies.
ORDEN
FAMILIA
CLASE
GENERO
Enterobacteriales
Enterobacteriaceae
Gammaproteobacteria
Escherichia coli
Escherichia coli pertenece a las entero bacterias, las colibacterias son bacilos rectos
generalmente flagelados periticos y, por tanto, móviles. Pueden multiplicarse tanto en
condiciones aerobias como anaerobias y son fácilmente cultivables en medios nutritivos
sencillos. Son Bacilo Gram negativo, No forma esporas, llega a medir 0.5 µ de ancho
por 3 µ de largo, reducen nitratos a nitritos y producen vitamina B y K.
ORDEN
FAMILIA
CLASE
GENERO
Enterobacteriales
Enterobacteriaceae
Gammaproteobacteria
Proteus
La estructura antigénica está compuesta por antígeno somático O, flagelar H y
superficial K. El antígeno flagelar H contribuye a la capacidad invasora de las vías
urinarias. La variante X del antígeno somático O está presente en algunas cepas de P.
mirabilis. Otros grupos antigénicos definidos son el OX2, OX19 y OXK. El grupo OX19
(y a veces el grupo OX2).
4.Conclusiones:
1.
Los
tres
grupos
de
microorganismos obtenidos, se aislaron
a partir de muestras (eses de gallo,
suelos estancados y carne), realizando
ensayos de biodegradación en el
laboratorio de microbiología utilizando
un método denominado “prueba de
sensibilidad” durante un periodo de 3
días
de
incubación
en
los
hidrocarburos(aceite
quemado,
gasolina y petróleo) evidenciando
diferentes
reacciones
de
comportamiento significativo, se eligió
este
grupo
microbiano
(yersinia
enterocolitis y escherichia coli, proteus)
y continuar con la investigación por la
mayor tendencia degradativa del
contamínate de los hidrocarburos.
2.
Los
resultados
de
las
condiciones operativas de cultivo más
propicias
fueron
soluciones
enriquecidas (AGAR SANGRE, AGAR
ENDO) y medios funcionales (TSI,
CITRATO Y LIA), temperatura y PH,
para lo cual se busca mecanismos,
técnicas y condiciones adecuadas para
el cultivo en los suelos contaminados
para la degradación de estos
contaminantes, las capacidades de
degradación de estos microorganismos
(yesenina, escheruicha coli, proteus)
son lentas, pero eficientes de acuerdo a
las condiciones operativas que se
emplea.
3.
El uso de microorganismos
(yersenina, eschericha coli, proteus) en
la biorremediación de suelos representa
una alternativa de solución para reducir
la contaminación generada por residuos
peligrosos y recuperación de zonas
impactadas producidos por el uso de
hidrocarburos y derivados en el parque
automotor,
teniendo
una
mala
disposición final y manejo inadecuado
de estos residuos en los talleres
mecánicos de la av. Panamericana de
nuestra ciudad de Abancay, con este
trabajo de investigación se trata de
buscar una solución frente a este
problema a de contaminación de suelos
empleando in situ para demostrar la
capacidad degradativa de este grupos
de microorganismos.
5. Agradecimiento:
Agradecer a nuestros padres por todo
su apoyo incondicional que nos brindan
para salir adelante también agradecer a
la Mag. Anjhela Rosa Callo Mamani por
sus enseñanzas, sabiduría y por todo el
esfuerzo que hace para que nosotros
podamos aprender más sobre el curso
de recuperación y tratamiento de
suelos.
Agradecer de manera especial y sincera
a la profesora Elena Gonzales por
asesorarnos para realizar este trabajo
de investigación bajo su dirección. Su
apoyo y confianza en nuestro trabajo y
su capacidad para guiar nuestras ideas
ha sido un aporte invaluable.
Agradecer también por
avernos
facilitado siempre los medios suficientes
para llevar a cabo todas las actividades
propuestas durante el desarrollo de este
trabajo de investigación Muchas
gracias.
6. Referencias:
Suess, M. J. 1976. La carga ambiental y el ciclo de los hidrocarburos aromáticos
policíclicos. Sci. Total. Environ.6: 239-250.
Abalos, A., A. Pinazo, R. Infante, M. Casals, F. Garcia y M. A. Manresa. 2001
Propiedades físico-químicas y antimicrobianas de los nuevos ramnolípidos
producidos por Pseudomonas aeruginosa AT10 a partir de desechos de la
refinería de aceite de soja. Langmuir 17: 1367-1371.