Biorremediación de la contaminación por petróleo.

Biorremediación de la contaminación por petróleo

4.1 Introducción

Durante este siglo, la demanda de petróleo como fuente de energía y como materia prima principal para la industria química ha dado lugar a un aumento de la producción mundial de alrededor de 3500 millones de toneladas métricas por año (Administración de Información de Energía, 1992). Se ha estimado que aproximadamente el 0,1%, a 35 millones de toneladas, entra en el mar por año (National Research Council, 1985). Una gran parte del problema de la contaminación por hidrocarburos se debe al hecho de que los principales países productores de petróleo no son los principales consumidores de petróleo. De ello se deduce que los movimientos masivos de petróleo tienen que ser hechas a partir de las zonas de alta producción a los de alto consumo. A pesar de los grandes derrames de crudo como consecuencia de accidentes de petroleros (por ejemplo, la Tabla 4.1) reciben la mayor atención pública, accidentes de petroleros representan sólo una pequeña fracción, alrededor de un millón de toneladas, de la entrada total. En comparación, la entrada de aceite al mar a partir de fuentes naturales, principalmente las filtraciones, es de aproximadamente 0,5 millones de toneladas anuales.

Las principales fuentes de contaminación por hidrocarburos son residuos municipales e industriales y las escorrentías, fugas en tuberías y tanques de almacenamiento y descarga de lastre y sentina aguas sucias. Dado que el tiempo de residencia de los hidrocarburos en el mar es décadas o siglos (Button et al., 1992), hidrocarburos disueltos circulan en la profundidad de los océanos, constituyendo de este modo un problema global.

La toxicidad de los hidrocarburos del petróleo a microorganismos, plantas, animales y humanos está bien establecida. De hecho, muchos ensayos biológicos para la contaminación de petróleo han sido desarrollados que dependen de bajas concentraciones (5-100mg / l) de crudos de petróleo o fracciones de aceite de matar o inhibir el crecimiento de las microalgas y las formas juveniles de animales marinos. Los efectos tóxicos de los hidrocarburos en plantas superiores terrestres y su uso como herbicidas se han atribuido al aceite de la disolución de la porción lipídica de la membrana citoplasmática, permitiendo así que el contenido de celdas para escapar (curtidor y Peoples, 1954). El hidrocarburo aromático policíclico (HAP) fracción de petróleo es particularmente tóxico y está en la lista de los principales contaminantes de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (Cerniglia, 1992)

La persistencia en el ambiente y la genotoxicidad de los HAP aumenta a medida que aumenta el tamaño molecular hasta cuatro o cinco anillos de benceno fusionados, y la preocupación toxicológica desplaza a la toxicidad crónica, principalmente la carcinogénesis (Miller y Miller, 1981). En resumen, la contaminación por petróleo en tierra y en el mar presenta un grave problema para la salud pública, la pesca comercial, el desarrollo de la tierra y los recursos recreativos y de agua.

Se ha conocido durante 80 años que ciertos microorganismos son capaces de degradar los hidrocarburos de petróleo y los utilizan como única fuente de carbono y energía para el crecimiento. El trabajo inicial fue resumida por Davis en 1967. Un volumen más reciente (Atlas, 1984) cubre el metabolismo microbiano de alcanos, alcanos cíclicos, hidrocarburos aromáticos y gaseosos, la genética de microorganismos que utilizan hidrocarburos, el destino de petróleo en el suelo y el agua, y diversos aspectos aplicados de la microbiología del petróleo. Las revisiones recientes sobre diversos aspectos de la biorremediación de hidrocarburos incluyen Morgan & Watkinson (1989), Leahy y Colwell (1990), Atlas (1991) y Rosenberg (1993). En este capítulo vamos a revisar algunos principios generales de la microbiología de hidrocarburos y luego presentar tres casos específicos de biorremediación de petróleo.

4.2 Principios de la microbiología de hidrocarburos

El uso de hidrocarburos como sustratos para el crecimiento de bacterias presenta problemas especiales tanto a los microorganismos de usarlos como una fuente de carbono y energía (Tabla 4.2) y a los investigadores en el campo de la microbiología de hidrocarburos. Hay dos características esenciales que definen a los microorganismos oxidantes de hidrocarburos:

1. unido a la membrana, oxigenasas específicas de grupo, y

2. Mecanismos para optimizar el contacto entre los microorganismos y el hidrocarburo insoluble en agua.

4.2.1 Distribución de microorganismos que degradan hidrocarburos

La localización de las bacterias oxidantes de hidrocarburos en ambientes naturales ha recibido considerable atención debido a la posibilidad de utilizar su potencial de biodegradación en el tratamiento de derrames de petróleo. Debido a las enormes cantidades de aceites crudos y refinados que son transportados a largas distancias y se consume en grandes cantidades, los hidrocarburos se han convertido en una clase muy importante de los posibles sustratos para la oxidación microbiana. No es sorprendente, por lo tanto, que los microorganismos oxidantes de hidrocarburos han sido aislados en grandes cantidades a partir de una amplia variedad de entornos naturales acuáticos y terrestres (Rosenberg, 1991), incluyendo los respiraderos hidrotermales (Bazylinski, Wirsen y Jannasch, 1989).

Varios investigadores han demostrado un aumento en el número de bacterias hydrocarbonoxidizing en áreas que sufren de la contaminación por hidrocarburos. Walker y Colwell (1976a, b) observaron una correlación positiva entre el porcentaje de bacterias petroleumdegrading en la población total de microorganismos heterótrofos y la cantidad de material heptano-extraíble en los sedimentos de Colgate Creek, una zona contaminada de la bahía de Chesapeake

En contraste, no se encontró correlación cuando el número total de oxidantes de hidrocarburos (en lugar de porcentajes) se compararon con los niveles de hidrocarburos. Horowitz y Atlas (1977a) observaron cambios en las poblaciones microbianas en un lago de agua dulce del Ártico tras el vertido accidental de 55 000 galones de gasolina con plomo. La relación de hidrocarburos utilizando para las bacterias heterótrofas totales se informó de que un indicador de la contaminación de la gasolina. Estos investigadores también estudiaron los cambios en las poblaciones microbianas en las aguas costeras del Ártico utilizando un sistema de flujo continuo, tras la introducción de una mancha de aceite artificial (Horowitz y Atlas, 1977b).

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