Micorremediación de suelos contaminados por hidrocarburos

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Micorremediación de suelos contaminados por hidrocarburos

Cristian Zambrano| Ingeniería en biotecnología| Examen complexivo práctico| 11 de marzo del 2022

1. INTRODUCCIÓN

La industria petrolera desempeña un rol determinante en la economía mundial, a tal punto que se ha convertido en la principal fuente de ingresos de algunos países, entre ellos Venezuela, México, Brasil, Argentina y Ecuador. Las actividades hidrocarburíferas en la región amazónica del Ecuador comenzaron en Nueva Loja provincia de Sucumbíos en el año de 1967. En el Ecuador, el presupuesto estatal depende el 60% de la industria petrolera.

Los derrames de hidrocarburos de petróleo son una de las principales fuentes de contaminación de suelos y aguas ya que ocasionan perturbaciones en los ecosistemas al afectar su estructura y bioprocesos. Entre los principales daños ocasionados por este tipo de contaminación está la disminución de la calidad del agua y suelos, que a su vez produce afectación directa a la flora y fauna silvestre. Además, los hidrocarburos contienen numerosos compuestos que pueden producir efectos irreparables en la salud de las personas (Jadoon, et al., 2016).

La aplicación de análisis cromatográficos para la identificación de los hidrocarburos presentes y la cuantificación de los componentes específicos más importantes constituye una valiosa herramienta en la definición de la fuente de contaminación y en la determinación del grado de toxicidad y riesgo a la salud.

Para tratar los daños provocados por contaminación con hidrocarburos se han desarrollado técnicas para la eliminación o inmovilización de contaminantes que emplean microorganismos que pueden utilizar hidrocarburos como fuente de carbono. Pudiendo ser este proceso in-situ o ex-situ, determinado por si el proceso de biorremediación se realiza en el sitio de contaminación o se debe remover el sustrato y realizar el proceso en un sitio diferente. El proceso de biorremediación incluye reacciones de óxido-reducción, procesos de sorción a la materia orgánica, de intercambio iónico, e incluso reacciones de acomplejamiento y quelación que resultan en la inmovilización de metales (Soto, 2021).

Se estima que los mejores microorganismos para la eliminación de tóxicos presentes en un medio son en principio aislados del propio ambiente de donde han sido seleccionados naturalmente. Ello está sustentado en la observación de que los microorganismos que son capaces de habitar en un medio contaminado pueden poseer en su metabolismo celular sistemas enzimáticos con la capacidad de realizar descontaminación, pudiendo ser estos microorganismos hongos llamándose como micorremediación En general, los hongos son más lentos que las bacterias en la degradación de PAH. Por el contrario, la mayoría de las cepas bacterianas no son capaces de degradar de forma eficiente PAH de 4 o más anillos bencénicos, mientras que los hongos pueden incluso mineralizar PAH de más de 4 anillos aromáticos (Lládo, 2012). La micorremediación es el uso de hongos para degradar o remover toxinas del ambiente. En suelos contaminados, su práctica involucra la siembra de micelios, su introducción sobre un material soporte de origen vegetal, la estimulación selectiva del desarrollo de especies autóctonas o combinación de estas estrategias.

Para incrementar la actividad de los microorganismos del suelo, se utilizan dos estrategias:  bioestimulación que incrementa la actividad de las poblaciones microbianas autóctonas mediante el agregado de nutrientes y/o aceptores terminales de electrones y bioaumentación que involucra la adición de cepas microbianas con capacidad de degradar las moléculas tóxicas de interés.

La cantidad de microorganismos en el suelo está relacionada con la profundidad y con la constitución o textura de este. Es en la capa arable (hasta 30 cm) donde se encuentra la mayor cantidad de ellos, pues a medida que la profundidad aumenta, el número de microorganismos disminuye.

Finalmente, la importancia de la ejecución de este tipo de análisis yace en la propiedad que los hidrocarburos tienen tendencia a adsorberse rápidamente a superficies minerales, como las arcillas del suelo, y a la materia orgánica, como los ácidos húmicos. Cuanto mayor sea el tiempo de contacto del hidrocarburo en suelo, mayor será su adsorción y menor su extractabilidad, ya sea química o biológica (Mohamed, 2001), siendo importante para una decisión rápida y eficaz de los métodos de biorremediación a aplicar.

1. OBJETIVOS

2.1. Objetivo General

• Remediar suelos contaminados con hidrocarburos mediante proceso de Bioestimulación de hongos autóctonos de las zonas contaminadas.

1. Objetivos específicos

• Identificar los distintos tipos de hidrocarburos presentes en los suelos contaminados.
• Aislar hongos a partir de muestras de suelos contaminados con hidrocarburos.
• Seleccionar y evaluar hongos capaces de crecer en Medios de Cultivo suplementados con hidrocarburos.
• Evaluar la capacidad metabólica de las cepas de hongos aisladas con respecto a degradación de hidrocarburos.

1. METODOLOGÍA

        3.1.           MUESTREO DE SUELO PARA ANALISIS DE HIDROCARBUROS

Para empezar con el proceso de muestreo se separará aquellas áreas con características similares, con base en los siguientes criterios: Grado de pendiente, grado de erosión, tipo de vegetación, manejo previo y presencia de rocas, cuerpos de agua, otros factores.

Si el predio es uniforme en los aspectos anteriores se considera como una unidad para el muestreo un área no mayor de 10 hectáreas, de lo contrario puede subdividirse en áreas de según las diferentes características encontradas. La extracción de las muestras se efectuará con la ayuda de un barreno, para mantenerse una cantidad y profundidad de muestra por punto homogénea. El muestreo se realizará en zig-zag. Tomando 20 submuestras a lo largo y ancho del terreno que luego se mezclaran en el balde limpio.

La muestra se obtendrá de la toma de 20 submuestras de aproximadamente un kilogramo a partir de un área de 100 m 2 a una profundidad de 30 cm (Atlas y Bartha, 2002). Mezclar y homogeneizar las submuestras para posteriormente pasarlas por un tamiz de 2 mm de abertura para eliminar todas las piedras y macropartículas presentes. Finalmente, por cuarteos sucesivos se tomará una porción de 2 kg sobre la cual se realizará las determinaciones.

1. EXTRACCIÓN DE HIDROCARBUROS FRACCIÓN MEDIA
   EN MUESTRAS DE SUELO

La extracción será realizada con Soxhlet siguiendo el Método EPA 3540A. y con una jeringa de 10 mL se inyecta 1μL en un cromatógrafo de gases con detector de ionización de flama (GC-FID) equipado con una columna capilar (PO-NA Crosslinked methyl silicona gum, 0m×200μm×0,50μm) capaz de detectar hidrocarburos entre C5 y C15. El gas nitrógeno transporta la muestra vaporizada a través de la columna en la cual los componentes hidrocarbonados son separados. Cada pico o grupo de picos provenientes de la elusión es identificado por comparación con sus respectivos Índices de retención y por correspondencia visual con un cromatograma estándar.  Las condiciones del análisis se fijan según las especificaciones de la columna: Puerto de inyección: Split 200°C; 29,89 psi; Flujo total:  33,4 ml/min, Split ratio:  30:1 Split Flow:  29,2 ml/min.  Horno:  40 – 50°C (1°C/min); 50 – 70°C (7°C/min); 70 – 190°C (10°C/min) tt: 50min. Detector: detector de ionización a la llama (fid) 250°C; H2: aire: N2 = 40:400:30 (ml/min).  Jeringa:  Sigma-Hamilton-Syringe (máx.:  10 μm). Inyección: 1.0±0.2 μl de muestra.

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