Biodegradación de hidrocarburos en aguas residuales de estaciones de servicio vehicular

EVALUACIîN DE LA ACTIVIDAD BIODEGRADADORA DE HIDROCARBUROS DE UN INîCULO MIXTO BAJO CONDICIONES DE AIREACIîN A PEQUE„A ESCALA EN CALDO DE FERMENTACIîN A BASE DE RESIDUOS LêQUIDOS COLECTADOS POR LOS EQUIPOS DE LIMPIEZA Y ALCANTARILLADO DE EMPAS S.A. LEONARDO FABIO MORALES ARMESTO Trabajo de tesis de grado para optar el t’tulo de Microbi—logo Industrial Director JOSƒ VICENTE OTERO Ing. Qu’mico Esp. Microbiolog’a Codirector BAYRON ENRIQUE AGUALIMPIA VALDERRAMA. Microbi—logo Industrial MSc. Qu’mica Ambiental UNIVERSIDAD DE SANTANDER UDES FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS FISICAS Y NATURALES MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL BUCARAMANGA 2015

EVALUACIîN DE LA ACTIVIDAD BIODEGRADADORA DE HIDROCARBUROS DE UN INîCULO MIXTO BAJO CONDICIONES DE AIREACIîN A PEQUE„A ESCALA EN CALDO DE FERMENTACIîN A BASE DE RESIDUOS LêQUIDOS COLECTADOS POR LOS EQUIPOS DE LIMPIEZA Y ALCANTARILLADO DE EMPAS S.A. LEONARDO FABIO MORALES ARMESTO UNIVERSIDAD DE SANTANDER UDES FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS FISICAS Y NATURALES MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL BUCARAMANGA 2015 EVALUACIîN DE LA ACTIVIDAD BIODEGRADADORA DE HIDROCARBUROS DE UN INîCULO MIXTO BAJO CONDICIONES DE AIREACIîN A PEQUE„A ESCALA EN CALDO DE FERMENTACIîN A BASE DE RESIDUOS LêQUIDOS COLECTADOS POR LOS EQUIPOS DE LIMPIEZA Y ALCANTARILLADO DE EMPAS S.A. LEONARDO FABIO MORALES ARMESTO APROBADO: ____________________________________________ ___________________________ _____________________________ JURADO 1 JURADO 2 ___________________________ ____________________________ FABIOLA AGUILAR GALVIS ANDREA MANTILLA Decana de la facultad Directora de la carrera

AGRADECIMIENTOS A mis padres Fabio y Rocio por su incondicional apoyo en los momentos de debilidad, su acertado consejo en innumerables ocasiones y su paciencia en todos los aspectos de mi vida. A mis hermanos Alba, Gerardo y „a–e por su innegable preocupaci—n para que tomara las mejores decisiones. Al Ingeniero Vicente Otero y la Dra. Fabiola Aguilar por su paciencia y ayuda en la resoluci—n de todos los problemas acadŽmicos o no. A Bayron, un AMIGO con todo el peso y significado de la palabra. Por su aliento y por creer siempre en m’, a pesar de todo. A EMPAS por creer en la UDES y en el programa de Microbiolog’a Industrial, como entes generadores de alternativas para la soluci—n de problemas ambientales que nos afectan a todos.

M‡s all‡ de la noche que me cubre, negra como el abismo insondable, doy gracias al Dios que fuere por mi alma inconquistable. En las garras de las circunstancias no he gemido ni llorado. Sometido a los golpes del destino mi cabeza sangra, pero est‡ erguida. M‡s all‡ de este lugar de ira y llantos donde yace el horror de la sombra, la amenaza de los a–os me halla, y me hallar‡ sin temor. No importa cu‡n estrecho sea el camino, ni cu‡n cargada de castigos la sentencia, soy el amo de mi destino, soy el capit‡n de mi alma. De: William Ernest Henley

CONTENIDO RESUMEN 12 ABSTRACT 13 INTRODUCCIîN 14 1. OBJETIVOS 16 1.1 OBJETIVO GENERAL 16 1.2 OBJETIVOS ESPECêFICOS 16 2. MARCO TEORICO 17 2.1 GENERALIDADES 17 2.1.1 Petr—leo 17 2.1.2 Familias de hidrocarburos 17 2.1.2.1Parafinas vol‡tiles. 17 2.1.2.2 Parafinas no vol‡tiles. 17 2.1.2.3 Naftenos. 18 2.1.2.4 Oleofinas. 18 2.1.2.5 Arom‡ticos. 18 2.1.2.6 Resinas y Asfaltenos. 18 2.1.3 Aceites lubricantes 19 2.1.4 Aceite lubricante usado 19 1.3 PRINCIPALES FUENTES DE CONTAMINACIîN POR HIDROCARBUROS 20 1.3.1 Lodos de perforaci—n de tipo inversa y recortes 20 1.3.2 Derrames al suelo por tuber’as corro’das 20 1.3.3 Tiraderos de desechos aceitosos 20 1.3.4 Descargas petroqu’micas y refiner’as 21 1.4 IMPACTO AMBIENTAL DE LOS DERIVADOS DEL PETROLEO 21 1.4.1 Agua 21 1.4.2 Suelo 21 1.5 ASPECTOS MICROBIOLîGICOS 22 1.5.1 Microorganismos degradadores de hidrocarburos 22 1.5.2 Consorcios microbianos degradadores de hidrocarburos 23 1.5.2.1 Consorcios definidos. 23 1.5.2.2 Consorcios no definidos. 24 1.6 FACTORES EN LA BIODEGRADACIîN DE HIDROCARBUROS 24 1.6.1 In—culo 24 1.6.2 Aireaci—n 25 1.6.3 Escalado de Procesos 25 2. METODOLOGêA 27 2.1 MICROORGANISMOS 27 2.1.1 Reactivaci—n de microorganismos 27 2.1.2 Pruebas de compatibilidad 28 2.1.2.1 Afinidad por el sustrato. 28 2.1.2.2. Prueba de antagonismo. 28 2.1.3 Evaluaci—n a peque–a escala en laboratorio de la degradaci—n de hidrocarburos. 28 2.1.3.1. Biorreactores 28 2.1.3.2. Inoculo degradador de hidrocarburos. 29 2.1.3.3. Seguimiento del proceso degradativo. 29 3. RESULTADOS 30 3.1 MICROORGANISMOS 30 3.2 PRUEBAS DE COMPATIBILIDAD. 30 3.2.1 Afinidad por el sustrato 30 3.2.2 Prueba de antagonismo 31 3.3 EVALUACIîN A PEQUE„A ESCALA EN LABORATORIO DE LA DEGRADACIîN DE HIDROCARBUROS 32 3.3.1 Remoci—n de la Demanda Qu’mica de Ox’geno (DQO) 34 3.3.2 Remoci—n de la Demanda Biol—gica de Ox’geno (DBO5) 35 3.3.3 Remoci—n de Hidrocarburos Totales del Petr—leo (TPH) 35 4. ANçLISIS ESTADêSTICO 37 4.1 MANOVA A DOS VêAS 37 4.1.1 Modelo General Multivariado 37 4.2 ANçLISIS UNIVARIANTE 38 4.2.1 Demanda Qu’mica de Ox’geno - DQO 38 4.2.2 Demanda Biol—gica de Ox’geno - DBO5 39 4.2.3 Hidrocarburos Totales del Petr—leo - TPH 39 4.3 ANçLISIS MULTIVARIADO (MANOVA) 40 4.3.1 An‡lisis del factor Tiempo 40 4.3.2 An‡lisis del factor In—culo 41 4.3.3 An‡lisis del factor In—culo y Tiempo 42 4.4 PRUEBA A POSTERIORI PARA VARIABLE DEPENDIENTE: TPH 43 5. CONCLUSIONES 44 BIBLIOGRAFêA 45

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Composici—n media de un aceite lubricante. 19 Tabla 2. Coeficientes de correlaci—n parcial de la matriz de error / Prob > |r| 38 Tabla 3. ANOVA de variable dependiente DQO 38 Tabla 4. ANOVA de variable dependiente DBO5 39 Tabla 5. ANOVA de variante dependiente TPH 39 Tabla 6. Criterio de test MANOVA y aproximaciones F para la hip—tesis de efectos Tiempo no generales 41 Tabla 7. Criterio de test MANOVA y estad’sticos F exactos para la hip—tesis de efectos Inoculo no generales 41 Tabla 8. Criterio de test MANOVA y aproximaciones F para la hip—tesis de efectos Inoculo*Tiempo no generales 42 Tabla 9. Medias para Tiempo con la misma letra no son significativamente diferentes 43 Tabla 10. Medias para In—culo con la misma letra no son significativamente diferentes 43

LISTA DE GRAFICOS Grafico 1. Crecimiento de cepas en agua residual cargada con hidrocarburos 31 Grafico 2. Remoci—n de DQO determinado durante el proceso. 34 Grafico 3. Remoci—n de DBO5 determinado durante el proceso. 35 Grafico 4. Remoci—n de TPH determinado durante el proceso. 36

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Prueba de antagonismo entre las cepas. Concentraci—n 108 UFC/mL 32 Figura 2. Proceso de evaluaci—n de la degradaci—n de hidrocarburos a peque–a escala en los laboratorios

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