Bioremediacion

Biorremedición

La biorremediación es una tecnología que utiliza el potencial metabólico de los microorganismos (fundamentalmente bacterias, pero también hongos y levaduras) para transformar contaminantes orgánicos en compuestos más simples poco o nada contaminantes, y, por tanto, se puede utilizar para limpiar terrenos o aguas contaminadas. Su ámbito de aplicabilidad es muy amplio, pudiendo considerarse como objeto cada uno de los estados de la materia como:

• Sólido: con aplicaciones sobre medios contaminados como suelos o sedimentos, o bien directamente en lodos, residuos, etc.

• Líquido: aguas superficiales y subterráneas, aguas residuales.

• Gases: emisiones industriales, así como productos derivados del tratamiento de aguas o suelos.

También se puede realizar una clasificación en función de los contaminantes con los que se puede trabajar: Hidrocarburos de todo tipo (alifáticos, aromáticos, BTEX, PAHs,...). Hidrocarburos clorados (PCBs, TCE, PCE, pesticidas, herbicidas,...). Compuestos nitroaromáticos (TNT y otros). Metales pesados: Estos no se metabolizan por los microrganismos de manera apreciable, pero pueden ser inmovilizados o precipitados. Otros contaminantes: Compuestos organofosforados, cianuros, fenoles, etc.

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

La biorremediación tiene también inconvenientes y limitaciones. Por ejemplo, la biodegradación incompleta puede generar intermediarios metabólicos inaceptables, con un poder contaminante similar o incluso superior al producto de partida. Por otra parte, algunos compuestos, como veremos, son resistentes o inhiben la biorremediación. El tiempo requerido para un tratamiento adecuado puede ser difícil de predecir y el seguimiento y control de la velocidad y/o extensión del proceso es laborioso.

La aplicabilidad de esta técnica depende de varios factores:

• Propiedades del contaminante (biodegradabilidad).En general, los hidrocarburos alifáticos se degradan rápidamente. Las estructurasmas ramificadas son más difíciles de degradar que las cadenas lineales, al producir impedimentos estéricos. Las cadenas ramificadas de sulfonatos de alquilo o arilo a menudo se degradan muy lentamente. Los dobles enlaces hacen la molécula más resistente, así como un incremento del número de anillos bencénicos. Las sustituciones químicas (ácidos dicarboxílicos, nitrilos, metilaciones, halogenaciones) también hacen la molécula más resistente. Por otra parte, labiodegradación de compuestos que contienen N ó S está ligada frecuentemente a su utilización como nutrientes.

• Presencia de comunidades microbianas adecuadas, con capacidad enzimática para metabolizar el compuesto(-s). Los microorganismos pueden ser autóctonos (biorremediación intrínseca o atenuación) o añadidos al sistema para mejorar la degradación (bioaumentación). Sobre estos conceptos volveremos más adelante.

• Disponibilidad del contaminante. Es un factor crítico, más importante que la propia presencia de comunidades microbianas. Para que la degradación de un contaminante pueda producirse, es necesario que interaccione con la célula en medio acuoso. Inicialmente lo hará con la parte exterior de su pared para posteriormente ser transportado al interior de la misma. La forma más común de transporte es la complejación con enzimas extracelulares producidos por los microorganismos. Muchos contaminantes orgánicos, como los derivados del petroleo, PCBs, hidrocarburos aromáticos policíclicos (naftaleno, pireno, fluoreno), solventes halogenados, etc., son hidrofóbicos y tienden a adsorberse en el suelo, concretamente a la fracción orgánica (ácidos humicos, ácidos fúlvicos y humina). Esta es una de las causas, por ejemplo, de la persistencia de muchos pesticidas. La producción de surfactantes por los microorganismos es un factor determinante, como veremos, que atenúa este problema y facilita la degradación.

• Condiciones del medio contaminado: Propiedades que permiten o limitan el crecimiento microbiano y el metabolismo del compuesto. A veces es necesario modificar las condiciones, por ejemplo, añadiendo nutrientes o aireando (bioestimulación).

Fitorremediación

La fitoremediación es una tecnología emergente que utiliza plantas para remediar aire, suelos, sedimentos, agua superficial y agua subterránea contaminadas con metales tóxicos, toxinas orgánicas y otros elementos.

Esta tecnología o técnica de descontaminación es efectiva, no intrusiva y de bajo costo. De hecho, es la alternativa de mejor costo-beneficio respecto de los métodos mecánicos o químicos para remover sustancias o compuestos peligrosos del suelo. Por otra parte, es estética y naturalmente amigable con el ambiente, por lo que se presenta como una forma de descontaminación socialmente aceptable para las comunidades circundantes y para los organismos o agencias regulatorios.

Aunque los primeros usos de la fitoremediación, a mediados de los años 90, fueron enfocados a la extracción de metales pesados acumulados en el suelo, hoy en día su uso se está ampliando fuertemente a otros campos, como el de la absorción del exceso de nutrientes provenientes de la agricultura tradicional y que se presentan por diversas fuentes como la fertilización o los purines de las explotaciones ganaderas.

Algunas investigaciones en este tema han hallado resultados sorprendentes como la habilidad de las plantas para degradar ciertos compuestos orgánicos, lo que ha generado como consecuencia un fuerte aumento en la investigación y desarrollo de la fitoremediación como tecnología de descontaminación de compuestos de origen orgánico como solventes clorados, explosivos e hidrocarburos del petróleo. En los últimos años también se han iniciado pruebas exitosas para la degradación y absorción de hidrocarburos aromáticos y difenoles policlorinados.

ALGUNOS TIPOS DE FITOREMEDIACIÓN

a) Fitorremediación ex planta

Hay dos estrategias principales para la fitoremediación de compuestos orgánicos: la fitoremediación directa o

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