BIOESTIMULACIÓN Y BIORREMEDIACIÓN DE RECORTES DE PERFORACIÓN CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS

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INDICE

PAGINA N°                                                                        

1. INTRODUCCION                                                                                                             3                                                                                                                  

2. DESARROLLO                                                                                                                5        

2.1MATERIALES Y MÉTODOS                                                                                         5

2.1CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUIMICAS                                                                  6

2.2ENSAYO I.                                                                                                                     6

  2.3CUADRO I. CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS                                                    7

2.3CUADRO II. CARACTERÍSTICAS DE LOS RECORTES DE PERFORACIÓN                 7

2.5CUADRO III. ENSAYO I                                                                                                9

2.6ENSAYO II.                                                                                                                                                                          9

2.7CUADRO IV. ENSAYO II                                                                                                10

3RESULTADOS Y DISCUSIÓN                                                                                          11                                                    

3.1ENSAYO I. EFECTO DEL SUELO Y LOS NUTRIENTES                                            11

3.2CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA                                                                                  13

3.3EMERGENCIA,                                                                                                                                                             15

3.4ENSAYO II. COMPARACIÓN DE TRES SUELOS EN LA BIORREMEDIACIÓN      17

3.5CUADRO V. ENSAYO I                                                                                                 17

3.6EMERGENCIA, SUPERVIVENCIA Y CRECIMIENTO DEL CULTIVO DE MAÍZ            19

3.7CUADRO VI. ENSAYO II:                                                                                           19

4CONCLUSIONES                                                                                                             20

BIBLIOGRAFIA                                                                                                                     20

BIOESTIMULACIÓN Y BIORREMEDIACIÓN DE RECORTES DE PERFORACIÓN CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS

INTRODUCCIÓN

La excavación de pozos para la extracción de gas natural genera grandes cantidades de recortes de perforación del subsuelo contaminados con hidrocarburos (HC) (Méndez-Villegas et al. 2013). Dichos materiales pueden tratarse mediante diversos procesos físicos y químicos para su restauración, pero en la mayoría de los casos esos tratamientos son muy costosos y producen contaminación colateral del ambiente sin que se garantice la eliminación satisfactoria de los HC (Volqué-Sepúlveda y Velasco 2002). Éste es un grave problema en la Cuenca de Burgos, en el noreste de México, una zona de explotación de gas natural donde los recortes contaminados extraídos se procesan por medio de tratamientos térmicos ex situ para su restauración y posterior confinamiento en rellenos sanitarios. Sin embargo, los materiales tratados conservan remanentes de HC, lo que a su vez representa una fuente de contaminación para suelos y aguas de la región. Este tratamiento físico tiene además los inconvenientes de consumir elevadas cantidades de combustibles para producir calor y volatilizar los HC (Volqué-Sepúlveda y Velasco 2002), así como emitir sustancias dañinas al aire.

Una alternativa de solución es el uso de métodos biológicos de restauración o biorremediación, cuales se basan en el aprovechamiento de la actividad

de microorganismos autóctonos del suelo para llevar a cabo la descomposición de los HC (Adams et al. 2008), a fin de reducir la concentración de los mismos hasta niveles permitidos sin la generación de compuestos nocivos. Para ello es necesario mezclar suelo de la capa superficial con los depósitos de recortes, así como proporcionar a la mezcla condiciones adecua- das para la vida microbiana como aireación, humedad y nutrientes, lo cual se denomina bioestimulación. El aprovechamiento de los microorganismos nativos del suelo representa una alternativa viable para reducir la contaminación de los suelos generada por HC, ya que estos organismos pueden utilizar dichos compuestos como fuente de carbono dando como resultado la descomposición de los mismos (Olguín et al. 2007, Vásquez et al. 2010).

Afortunadamente los microorganismos degradadores de HC se encuentran en prácticamente cualquier tipo de suelo (Niemi et al. 1987). La restauración de los suelos por medio de la actividad biológica, conocida como biorremediación, se basa en el empleo de organismos vivos como levaduras, bacterias, hongos,  microalgas,  plantas y sistemas biológicos o enzimas (Pérez-Vargas et al. 2002, Balagurusamy 2005, Peña-Castro et al. 2006, Garbisuetal. 2007, Adams et al. 2008) para mineralizar compuestos tóxicos en condiciones aerobias o anaerobias (Bewley et al. 2001, Velasco y

Volke-Sepúlveda 2003). La biorremediación se basa en el hecho de que los organismos mencionados tienen la capacidad genética de oxidar y transformar los HC en productos metabólicos inocuos como CO2 y agua, o biomasa (Benavides et al. 2006). Lo anterior ocurre a través de reacciones bioquímicas de acuerdo con el catabolismo del organismo que le permita la utilización del contaminante como fuente de alimento y energía (Bundy et al. 2002, Velasco y Volke-Sepúlveda 2003). Por tal motivo, esta técnica no genera daños al entorno como su- cede cuando se utilizan métodos físicos o químicos (Riojas-González et al. 2010).

En comparación con otras metodologías, la biorremediación es una técnica simple, de fácil aplicación, efectiva y aceptable desde el punto de vista ambiental, presenta riesgos mínimos para la salud humana, animal o vegetal, y además no requiere algún tratamiento posterior (Volke-Sepúlveda y Velasco 2002, Ferrera Cerrato et al. 2006, Riojas- González et al. 2010). Se ha empleado con éxito  en la recuperación de suelos y aguas afectados por diversos contaminantes, siendo los HC con los que se han obtenido mejores resultados (Ferrera-Cerrato et al. 2006). La biorremediación tiene algunas limitantes que dificultan su aplicación, como la disponibilidad de nutrientes esenciales, el alto contenido de arcillas en el suelo que impiden la aireación o disponibilidad de oxígeno, el control de temperatura y humedad, la complejidad del contaminante, la solubilidad del mismo y el tiempo necesario para lograr la descoposición de los residuos orgánicos (Fernández et al. 2006, Ferrera-Cerrato et al. 2006).

La materia orgánica activa —que representa al- rededor del 10-20 % de la materia orgánica total del suelo— está constituida por la microbiota edáfica, responsable de los procesos de descomposición de los substratos orgánicos (fracción lábil) y de la síntesis de sustancias que dan origen a otros productos metabólicos como mucílagos, gomas, ácidos, enzimas y polisacáridos extracelulares, y bióxido de carbono (García et al. 2003). La transformación ideal de HC por los microorganismos del suelo es la mineralización, que se basa en que el microorganismo utiliza el contaminante como substrato de crecimiento. Para que el microorganismo pueda crecer a expensas de los HC deberá disponer de la proporción adecuada de nitrógeno y fósforo en el medio, por lo que será necesario suplementar con fertilizantes los suelos pobres en estos elementos (Atlas y Bartha 2002), lo cual se denomina bioestimulación.

La biorremediación de suelos contaminados con HC requiere de la aplicación de humedad y nutrientes Básicos como nitrógeno y fósforo o bioestimulación a fin de aumentar la actividad de la microbiota nativa e inducir la mineralización de tales compuestos orgánicos. La proporción óptima de C:N:P para llevar a cabo la biorremediación de suelos contaminados con HC es de 100:10:1 (Acuña et al. 2012). La biorremediación es una de las mejores opciones para la descomposición de HC que han contaminado el suelo (Thompson et al. 2008). En esta investigación se busca demostrar que los suelos tanto agrícolas como de vegetación natural de la región norte del estado de Tamaulipas, donde se lleva a cabo la perforación de pozos para explotación de gas natural, tienen la capacidad de inducir la descomposición de los HC vertidos y mezclados con estos suelos. Asimismo, se pretende medir el efecto de la bioestimulación con nitrógeno y fósforo sobre la descomposición de los HC en las mezclas de suelo y recortes de perforación contaminados con HC.

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