17
1 Nombre del proyecto: Biorremediación de hidrocarburos policíclicos aromáticos (HPAs) provenientes de la fabricación artesanal de carbón vegetal en la Vereda Panamá-Soacha (Cundinamarca) 1- Resumen Los hidrocarburos policíclicos aromáticos (HPAs) son contaminantes de gran interés ambiental dada su gran persistencia, bioacumulación y toxicidad. En Colombia, como en muchos países en desarrollo, la producción artesanal de carbón vegetal es responsable por la generación de una buena parte de los HPAs asociados a actividades antropogénicas. Con la presente propuesta se evaluarán dos estrategias (bioestimulación y fitorremediación) de biorremediación en suelos y efluentes contaminados con HPAs generados durante la fabricación de carbón vegetal en Soacha (Cundinamarca). Para tal fin, se realizará un estudio a nivel de mesocosmos y bajo condiciones controladas de laboratorio, evaluando diferentes tratamientos para una muestra de suelo contaminada con HPAs: un control abiótico, uno por atenuación natural y dos tratamientos de bioestimulación con fertilizantes. Igualmente se evaluará la eficiencia de tres humedales construidos a escala de laboratorio, dos plantados con especies vegetales nativas y uno sin vegetación, para la remoción de HPAs. El estudio comprenderá el monitoreo de parámetros fisicoquímicos, biológicos y microbiológicos en los mesocosmos y humedales. El diseño experimental permitirá la correlación entre los diferentes parámetros seleccionados, los porcentajes de remoción del contaminante y sus tasas de degradación en los diferentes tratamientos. 2- Planteamiento del problema Los combustibles a base de madera representan aproximadamente el 7% del suministro total de la energía mundial, sin embargo, en países en vía de desarrollo constituyen alrededor del 16% (Marquez-Montesino et al. 2001; FAO 1999). En Colombia, y particularmente en el municipio de Soacha (Cundinamarca), se emplean residuos provenientes de las industrias del sector maderero (p.e., fábricas

Proyecto Bioremediación HAPS de Alquitranes de Carbón Vegetal

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Biorremediacion

Citation preview

  • 1

    Nombre del proyecto: Biorremediacin de hidrocarburos policclicos aromticos

    (HPAs) provenientes de la fabricacin artesanal de carbn vegetal en la Vereda

    Panam-Soacha (Cundinamarca)

    1- Resumen

    Los hidrocarburos policclicos aromticos (HPAs) son contaminantes de gran

    inters ambiental dada su gran persistencia, bioacumulacin y toxicidad. En

    Colombia, como en muchos pases en desarrollo, la produccin artesanal de carbn

    vegetal es responsable por la generacin de una buena parte de los HPAs

    asociados a actividades antropognicas.

    Con la presente propuesta se evaluarn dos estrategias (bioestimulacin y

    fitorremediacin) de biorremediacin en suelos y efluentes contaminados con HPAs

    generados durante la fabricacin de carbn vegetal en Soacha (Cundinamarca).

    Para tal fin, se realizar un estudio a nivel de mesocosmos y bajo condiciones

    controladas de laboratorio, evaluando diferentes tratamientos para una muestra de

    suelo contaminada con HPAs: un control abitico, uno por atenuacin natural y dos

    tratamientos de bioestimulacin con fertilizantes. Igualmente se evaluar la

    eficiencia de tres humedales construidos a escala de laboratorio, dos plantados con

    especies vegetales nativas y uno sin vegetacin, para la remocin de HPAs. El

    estudio comprender el monitoreo de parmetros fisicoqumicos, biolgicos y

    microbiolgicos en los mesocosmos y humedales. El diseo experimental permitir

    la correlacin entre los diferentes parmetros seleccionados, los porcentajes de

    remocin del contaminante y sus tasas de degradacin en los diferentes

    tratamientos.

    2- Planteamiento del problema

    Los combustibles a base de madera representan aproximadamente el 7% del

    suministro total de la energa mundial, sin embargo, en pases en va de desarrollo

    constituyen alrededor del 16% (Marquez-Montesino et al. 2001; FAO 1999). En

    Colombia, y particularmente en el municipio de Soacha (Cundinamarca), se

    emplean residuos provenientes de las industrias del sector maderero (p.e., fbricas

  • 2

    de muebles, estibas, guacales, carpintera arquitectnica, entre otros) para la

    produccin de carbn vegetal (CINSET 2008). Aunque Esta actividad resulta de

    gran importancia para la valorizacin y aprovechamiento de dichos residuos su

    desarrollo siempre ha tenido un carcter de informalidad, bajo nivel tecnolgico y un

    fuerte impacto ambiental. Esta industria, generalmente emplea procesos

    artesanales como hornos de parvas o de tierra (hornos rsticos), con quemas a cielo

    abierto y emisiones no controladas. La contaminacin atmosfrica afecta a

    trabajadores y comunidades aledaas, y est asociada tanto a los subproductos

    vaporosos y gases (hidrgeno, metano, monxido de carbono, dixido de carbono,

    entre otros) generados como a efluentes lquidos (cidos piroleosos) y aceites,

    principalmente alquitranes de madera, que tienen un alto potencial contaminante de

    suelos y aguas (superficiales y subterrneas) (FAO 1999). Estos alquitranes estn

    formados por una mezcla compleja de hidrocarburos policclicos aromticos (HPAs),

    fenoles, y algunos compuestos de N, S y O2.

    Los HPAs son considerados contaminantes prioritarios dada su alta toxicidad,

    esta ltima derivada de sus propiedades mutagnicas, teratognicas y

    carcinognicas (Andreoni & Gianfreda 2007). La mayora de estos compuestos son

    tambin altamente persistentes en los ecosistemas en formas qumicas poco

    alteradas y no fcilmente degradables debido a su baja solubilidad en agua,

    estabilidad qumica y recalcitrancia (Bamforth & Singleton 2005). Por lo tanto, sitios

    contaminados con HPAs como las reas de produccin de carbn vegetal

    representan una fuente de contaminacin a largo plazo y un grave riesgo para la

    salud humana y el medio ambiente.

    Debido a lo anterior, resulta fundamental promover y plantear alternativas para

    la recuperacin de suelos contaminados con HPAs. Si bien, estos pueden ser

    removidos o atenuados a travs de tratamientos fisicoqumicos, las tecnologas

    desarrolladas son generalmente complejas, costosas y difcilmente sostenibles en

    el tiempo. Por otra parte, la biorremediacin se ha convertido en una de las mejores

    alternativas para la eliminacin de este tipo de contaminantes dada su relativa

    simplicidad de implementacin, bajo costo, seguridad y limitado impacto en el

    ambiente. Estudios de biorremediacin de HPAs en suelos y aguas han hecho

  • 3

    especial nfasis en la investigacin de tcnicas in situ que promueven la accin

    degradante microbiana mediante el suministro de factores limitantes (p.e.,

    nutrientes, aceptores de electrones, humedad y/o co-sustratos), estrategia conocida

    como bioestimulacin. Igualmente, se ha evaluado la eficacia de tratamientos de

    fitorremediacin, aprovechando el potencial que tienen ciertas especies de plantas

    para remover ciertos HAPs y disminuir su efecto contaminante (Aprill & Sims 1990;

    Huang et al. 2004).

    En el municipio de Soacha, existen numerosas unidades productivas de Carbn

    vegetal a partir de la quema de madera a cielo abierto, la mayora, ubicadas en

    predios de la vereda Panam en los alrededores del kilmetro dos va Fusunga.

    Entre ellas, se encuentra la Cooperativa de Recicladores de Madera para Carbn-

    COOPREMCAR, de la cual hacen parte aproximadamente 35 productores, con 149

    trabajadores, entre ellos madres cabeza de familia. El establecimiento de las

    carboneras ha perjudicado no solo la convivencia de las familias que residen en el

    sector, si no que representa un riesgo a su salud y la de los trabajadores por la

    exposicin a HPAs presentes en las emisiones y sub-productos lquidos de alquitrn

    generados. Existe adems una potencial amenaza para los ecosistemas

    circundantes, algunos de ellos de especial inters ambiental por situarse en reas

    de pramo.

    Con este proyecto se busca, a travs de la implementacin de tratamientos

    biolgicos, evaluar y comparar alternativas efectivas y econmicas para la

    recuperacin de suelos y el tratamiento de efluentes contaminados con HPAs

    generados durante la produccin artesanal de carbn vegetal en Soacha. Ms an,

    las estrategias a investigar podran aplicarse al estudio de alternativas de

    biorremediacin de HPAs generados por otras industrias como la de hidrocarburos,

    incineracin de residuos, etc. De esta manera, las fbricas artesanales de carbn

    vegetal se convertiran en empresas que llevan a cabo iniciativas de soluciones

    ambientales, hacindolas ms competitivas y con mayor responsabilidad social. La

    investigacin como tal pretende responder a las siguientes preguntas:

  • 4

    - La biorremediacin es una alternativa viable para el tratamiento y recuperacin

    de efluentes y suelos contaminados con HPAs provenientes del alquitrn generado

    durante la produccin de carbn vegetal?

    - La bioestimulacin incrementa las tasas de degradacin de HPAs en suelos

    contaminados con alquitrn?

    - Es posible emplear sistemas de humedales construidos plantados con especies

    vegetales nativas para la degradacin de HPAs presentes en alquitranes generados

    por la produccin de carbn vegetal?

    3- Situacin actual del conocimiento en el rea de investigacin

    Los HPAs son compuestos ubicuos en la naturaleza y se encuentran en

    sustancias como el petrleo crudo, el carbn, la creosota y el alquitrn. Si bien estos

    se generan a partir de actividades naturales (biognicas y geoqumicas), la fuente

    principal de HPAs son las actividades antropognicas. Los HPAs se forman por

    pirlisis o combustin incompleta de materia orgnica que contiene carbono e

    hidrgeno. La produccin de carbn vegetal a travs del proceso de pirlisis de la

    madera es uno de los principales procesos por los cuales se liberan HPAs y material

    particulado al ambiente. Especficamente, el trmino de pirlisis o carbonizacin

    consiste en el cambio qumico de los componentes de la madera por medio de calor,

    en ausencia de oxgeno y dicho proceso es enfocado a la obtencin de los gases y

    aceites que se producen. En el caso del carbn, la temperatura a la cual se forma

    se encuentra entre 400-700C, en dicho proceso se obtienen gases y aceites que

    son producidos por el calentamiento del material vegetal, entre ellos el alquitrn de

    madera, constituido principalmente por HPAs (FAO, 1999).

    Por otra parte, una gran proporcin de las emisiones de HAPs est asociada al

    uso de biomasa como combustible en zonas rurales de pases en desarrollo,

    especialmente para la coccin de alimentos. Los riesgos a la salud y el ambiente

    por exposicin a HPAs resultantes del uso de carbn vegetal como combustible han

    mostrado ser significativos (J. B. Kandpal et al. 1995). La produccin artesanal de

    carbn vegetal contribuye de forma particular a las emisiones de HPAs y los riesgos

    por exposicin a dichos compuestos es igualmente importante dado el alto volumen

  • 5

    y toxicidad de las emisiones generadas (Oanh et al. 2002). Si bien se ha establecido

    hasta cierto punto una asociacin entre la quema de biomasa y la incidencia de

    enfermedades respiratorias crnicas en Colombia (Caballero et al. 2008) y el mundo

    (WHO 2000), no se han hecho anlisis similares para HAPs. Similarmente, la

    dimensin real del impacto de HPAs en ambientes acuticos y terrestres es an

    objeto de estudio.

    Aunque los HPAs pueden sufrir oxidacin qumica, fotolisis, adsorcin y

    volatilizacin, la degradacin microbiana de HPAs es en la mayora de casos el

    principal proceso involucrado en la degradacin de dichos contaminantes del suelo,

    principalmente por parte de bacterias, algunas especies de hongos y algas (Haritash

    & Kaushik 2009). Sin embargo, la capacidad y tasa de degradacin de HPAs por

    microorganismos edficos depende no solo de su estructura qumica sino tambin

    de propiedades fisicoqumicas del suelo y el tipo de microorganismos presentes. Se

    ha identificado un considerable nmero de bacterias y hongos capaces de degradar

    HPAs de 2 y 3 anillos bencnicos, aunque en estudios ms recientes se han

    encontrado microorganismos capaces de emplear HPAs de hasta 5 anillos

    bencnicos como nica fuente de carbono y energa. En general, HPAs de bajo

    peso molecular y menor nmero de anillos bencnicos tienden a ser ms fcilmente

    biodegradables; por el contrario HPAs ms complejos y con mayor nmero de

    anillos bencnicos resultan poco solubles y difciles de metabolizar por

    microrganismos (Labana et al. 2001).

    Debido a que la degradacin de ambientes por HPAs es una realidad creciente

    y amenazadora que exige la bsqueda continua de metodologas de recuperacin

    de sitios contaminados, la biorremediacin se plantea como una de las tecnologas

    prometedoras para tal fin. La biorremediacin utiliza organismos o microorganismos

    para transformar un contaminante en compuestos menos txicos o inocuos

    (Iwamoto y Nasu, 2001; Roldn y Col, 2010). El objetivo final es remover eliminar

    de manera eficiente y controlada el contaminante presente en suelo, agua o aire,

    sin transferirlo de un ambiente a otro.

    En diferentes ambientes contaminados con compuestos orgnicos se ha

    demostrado que la naturaleza puede mitigar los daos ambientales inducidos por el

  • 6

    contaminante, a travs de diferentes procesos de atenuacin natural, si las

    condiciones ambientales son favorables (Perelo 2010). Se ha evidenciado que los

    procesos de biorremediacin de HPAs son lentos debido a la composicin y

    naturaleza de estos compuestos, motivo por el cual se han promovido y utilizado

    estrategias o tecnologas para acelerar el proceso tales como la bioaumentacin y

    la bioestimulacin (Bento et al. 2005; Perelo 2010) . La primera consiste en la

    incorporacin de microorganismos degradadores del contaminante al ambiente,

    preferiblemente especies nativas, ya que estas se encuentran adaptadas a las

    condiciones ambientales y a la presencia del contaminante. La segunda, consiste

    en estimular los microorganismos nativos al introducir nutrientes, oxgeno u algn

    otro factor que pueda ser limitante dentro del proceso. Para el caso de

    hidrocarburos, esta ha consistido principalmente en la incorporacin de nitrgeno,

    fsforo y potasio en el suelo contaminado para adecuar la relacin C:N:P del mismo

    (Infante et al. 2010; Vallejo et al. 2005).

    En este mismo contexto el uso de sistemas de humedales construidos ha sido

    identificado como una estrategia de biorremediacin de HPAs adecuada ya que

    integra varios de los procesos fsicos y microbiolgicos claves en la remocin de

    este tipo de contaminantes: filtracin y adsorcin de sustancias al medio filtrante;

    toma, asimilacin y acumulacin de contaminantes por parte de las plantas;

    biotransformacin de contaminantes por metabolizacin directa de la planta o por la

    accin conjunta con bacterias y hongos en la rizsfera, entre otras.

    A pesar de muchas aplicaciones recientes citadas en la literatura referente a la

    bioestimulacin y fitorremediacin como estrategias de biorremediacin, estos

    procesos no han sido comprendidos en su totalidad (Sandoval & Pea 2007b). La

    mayora de la documentacin existente acerca de la descripcin de los procesos de

    transformacin de contaminantes orgnicos e inorgnicos, nutrientes, materia

    orgnica y remocin de patgenos mediante humedales artificiales plantados

    proviene de zonas temperadas. Esto ha hecho que, en muchos casos, se

    implementen de forma errada conceptos y parmetros de diseo de diversas

    unidades sin siquiera una adaptacin que tenga en cuenta las variaciones y

    potencialidades ambientales propias de cada regin.

  • 7

    Similar situacin ocurre en la investigacin sobre el tratamiento de HPAs

    mediante bioestimulacin y humedales construidos donde la mayor parte de los

    estudios reportados se han desarrollado en pases con estaciones y caractersticas

    ambientales diferentes a las de zonas tropicales como Colombia (Antizar-Ladislao

    et al. 2006; Fountoulakis et al. 2009; Giraud et al. 2001; Liebeg & Cutright 1999;

    Machate et al. 1997). Por ejemplo, se ha establecido que uno de los principales

    factores en la biodegradacin de HPAs es el grado en que estos se encuentran

    disponibles para la toma y asimilacin por parte de los microorganismos. Dicha

    disponibilidad est directamente asociada al tipo de HPA y las caractersticas

    mismas de los microorganismos, pero adems se ve influenciada por las

    propiedades del medio y parmetros fisicoqumicos como la temperatura y el pH

    (Haritash & Kaushik 2009). Esto hace esencial que la investigacin de estos

    procesos se adelante considerando estos factores y su interaccin bajo las

    condiciones ambientales propias del sistema objeto de estudio.

    4- Objetivos de la investigacin

    Objetivo general: Evaluar el efecto de dos estrategias de biorremediacin

    (bioestimulacin y fitorremediacin) en suelos y efluentes contaminados con HPAs

    generados por el alquitrn producido durante la fabricacin de carbn vegetal en la

    Vereda Panam-Soacha (Cundinamarca).

    Objetivos especficos:

    - Evaluar el efecto de la estrategia de bioestimulacin en la biodegradacin de

    suelos contaminados con HPAs provenientes de los subproductos de la produccin

    de carbn vegetal.

    - Cuantificar y aislar microorganismos nativos edficos con capacidad degradadora

    de HPAs durante el estudio.

    - Evaluar y comparar la eficiencia de tres humedales construidos a nivel de

    laboratorio (dos plantados con especies vegetales nativas y uno sin vegetacin)

    para la remocin de HAPs presentes en efluentes de alquitrn generados durante

    la produccin de carbn vegetal.

  • 8

    5- Metodologa

    5.1 Biorremediacin de HPAs en suelos contaminados con alquitrn

    - Descripcin y recoleccin del suelo: se tomarn dos (2) muestras

    aleatorias compuestas de suelo sin contaminar cercano a la carbonera objeto de

    estudio a las cuales se les realizarn anlisis de textura, pH, nitratos, amonio,

    fsforo disponible, densidad real, N total y porcentaje de C orgnico en un

    laboratorio analtico de referencia. A nivel microbiolgico, se realizar recuento de

    degradadores de HPAs por la tcnica del nmero ms probable (NMP) (Vallejo et

    al. 2010) en los laboratorios de suelo de la Universidad.

    Se har acondicionamiento manual del suelo (humedecimiento y volteo)

    previo a la contaminacin con alquitrn obtenido del proceso de produccin de

    carbn vegetal. Dicha muestra de alquitrn ser enviada a un laboratorio anlitico

    de referencia para determinar su concentracin total de HPAs e hidrocarburos por

    cromatografa de gases-FID. El suelo contaminado se mezclar hasta presentar

    uniformidad en su textura y color, luego ser tamizado para disminuir la variabilidad

    en el tamao de las partculas y permitir una mayor aireacin durante el proceso de

    biorremediacin (Vallejo et al. 2005).

    - Montaje de los mesocosmos: La mezcla suelo:alquitrn se distribuir en

    ocho (8) mesocosmos (cajas o canastas de polietileno de alta densidad) instaladas

    en en el laboratorio de suelos del programa de Ingeniera ambiental de la

    Universidad (Vallejo et al. 2005). Los mesocosmos sern humedecidos

    peridicamente previa realizacin de una prueba de campo para determinar la

    cantidad de agua requerida para los procesos de degradacin por parte de los

    microorganismos edficos. Se realizar un volteo manual de las unidades para

    garantizar el oxgeno necesario para el metabolismo de los microorganismos

    aerobios y mantener la uniformidad de la mezcla. Las condiciones iniciales de la

    mezcla se determinarn empleando dos (2) muestras aleatorias de suelo

    contaminado al que se le determinar la concentracin final de HPAs (Sumatoria de

    los 16 HPAs prioritarios considerados por la EPA) por cromatografa de gases-FID.

    - Diseo experimental: Para evaluar el efecto de la bioestimulacin en la

    biodegradacin de HPAs en suelos contaminados con alquitrn de madera, se

  • 9

    emplear un diseo de bloques completamente aleatorio. Se evaluar un control

    absoluto (abitico, donde se adiciona un biocida para suprimir la actividad

    microbiana), un control relativo (atenuacin natural, correspondiente a la mezcla sin

    fertilizante, sin aireacin y sin adicin peridica de agua) y dos (2) tratamientos: uno

    donde se adicionar un fertilizante inorgnico compuesto (Megharaj et al. 2011;

    Vallejo et al. 2005) y otro en el cual se incorporar Urea y Fosfato diamonico, como

    fuentes de N y P, respectivamente. Cada tratamiento y control se realizar por

    duplicado (n=2).

    El proceso de biorremediacin ser evaluado durante 90 das, periodo en el

    cual se realizar un monitoreo cada dos semanas de diferentes parmetros

    fisicoqumicos (T, pH, nitratos, amonio, fsforo, porcentaje de humedad y peso

    seco); adicionalmente, cada mes, se realizarn anlisis de HPAs en un laboratorio

    de referencia, y a nivel microbiolgico, se realizarn recuentos de degradadores de

    HPAs por la tcnica del nmero ms probable (NMP) y actividad enzimtica

    (actividad de deshidrogenasa) (Margesin et al. 2000). En cada evento de muestreo

    (EM), se tomarn 2 muestras aleatorias (n=2) por cada unidad experimental, para

    un total de 4 muestras por tratamiento/EM.

    5.2 Tratamiento de efluentes contaminados con HPAs mediante humedales

    artificiales

    Se evaluar la remocin de HPAs de tres humedales artificiales de flujo

    horizontal subsuperficial (HFSS) a nivel de laboratorio alimentados con un agua

    residual artificial preparada empleando dos de los principales HPAs identificados en

    el anlisis del alquitrn generado en la carbonera mencionado antes. Cada uno de

    los tres HFSS consistir en un tanque rectangular de aproximadamente 0.75 M3 de

    capacidad adecuado con cmaras de mezcla a la entrada y salida del mismo y una

    pantalla perforada para una mejor distribucin de flujo (Sandoval & Pea 2007a). El

    medio de soporte en cada unidad estar compuesto por tres capas de grava de

    diferente granulometra. Dos de las unidades sern sembradas, una con Phragmites

    sp. y la otra con Juncus sp., dos especies cosmopolita que se han identificado como

    de alto potencial remediador de contaminacin por HPAs. La tercera unidad se

  • 10

    trabajar sin vegetacin para contrastar el efecto de la vegetacin en el tratamiento.

    El seguimiento a la evolucin y tasas de remocin del sistema comprende la

    determinacin de la concentracin de los dos HPAs seleccionados en los afluentes

    y efluentes del sistema. Dicha determinacin se har mediante extraccin liquido-

    liquido con solvente de los HPAs, seguida por la medicin su concentracin

    mediante cromatografa lquida de alta eficiencia (HPLC) que se realizar en uno de

    los laboratorios especializados antes mencionados. El monitoreo al desempeo de

    los tratamientos incluir igualmente la medicin de variables fsico-qumicas como

    temperatura, pH, , slidos suspendidos totales (SST), oxgeno disuelto (OD) y

    potencial redox (ORP). Todos estos parmetros sern igualmente evaluados en la

    entrada y salida de cada una de los tres humedales.

    La remocin de HPAs y su interaccin con factores hidrulicos y biolgicos

    se evaluarn mediante un diseo experimental que comprende los factores carga

    hidrulica y especie vegetal, con sus respectivos niveles (Tabla 1).

    Tabla 1. Factores y niveles del experimento.

    FACTOR NIVEL TOTAL

    Carga hidrulica (l/s) 0.5Qdiseo, 1.0Qdiseo, 1.5Qdiseo * 3

    Presencia de

    vegetacin

    Ausente; Especie 1 (Juncus sp.), Especie 2

    (Phragmites sp.)

    3

    *: Qdiseo es el caudal a aplicar, determinado con base en el tiempo nominal de residencia hidrulico

    determinado para las unidades y otras consideraciones hidrodinmicas.

    El estudio se desarrollar en tres etapas experimentales de 2 meses cada

    una durante las cuales se evaluarn las tres cargas hidrulicas y su efecto sobre la

    remocin de HPAs y el crecimiento y desarrollo de las especies vegetales. El

    seguimiento a los otros parmetros fisicoqumicos (T, pH, SST, OD y ORP) se har

    quincenalmente.

    - Materiales y mtodos por objetivo

    Objetivos especficos:

  • 11

    - Evaluar el efecto de la estrategia de bioestimulacin en la biodegradacin de

    suelos contaminados con HPAs provenientes de los subproductos de la

    produccin artesanal de carbn vegetal.

    Para el desarrollo de este objetivo se compararn las tasas de degradacin

    de HPAs (mg HPAs/Kgps/da), sus concentraciones y el porcentaje de remocin del

    contaminante en los diferentes tratamientos (dos tipos de fertilizantes o

    bioestimulantes) vs. Controles (Atenuacin natural y abitico) a lo largo del estudio.

    Adicionalmente, se realizar una correlacin entre las tasas de degradacin y los

    porcentajes de remocin con los parmetros fisicoqumicos y microbiolgicos

    utilizando anlisis de correlacin de Pearson y de componentes principales, para

    determinar cul de ellos ejerce una mayor influencia sobre la remocin de HPAs.

    Finalmente, como parte del proceso de monitoreo se realizar la

    cuantificacin de microorganismos degradadores de HPAs, a travs de la tcnica

    del nmero ms probable (NMP) en placas de 96 pozos, utilizando medio liquido

    mineral (Caldo Bushnell Haas), suplementado con los HPAs predominantes del

    alquitrn como fuente de C y energa. Para confirmar la presencia o ausencia de

    microorganismos degradadores metablicamente activos se utilizar el indicador

    violeta Iodonitrotetrazolium (INT) o preferiblemente el XTT (2,3-bis [2-metoxi-4-nitro-

    5-sulfofenil]-2Htetrazolio-5-carboxanilida) (Wrenn & Venosa 1996; Vallejo et al.

    2005; 2010). Los microorganismos degradadores sern aislados de los pozos de

    las diluciones ms altas que presenten crecimiento en el NMP (Roldan et al. 2010;

    Margesin et al. 2000; Vallejo et al. 2005). Adicionalmente, este medio mineral

    solidificado tambin ser utilizado para el aislamiento y enriquecimiento de los

    degradadores, se emplear el procedimiento descrito por Hilyard et al. 2008; Yu et

    al. 2005). Los microorganismos nativos aislados entrarn a hacer parte del cepario

    de la Universidad, y se espera ms adelante en una segunda fase del proyecto

    realizar la identificacin de los mismos a travs de tcnicas dependientes o

    independientes de cultivo.

    - Evaluar y comparar la eficiencia de tres humedales construidos a nivel de

    laboratorio (dos plantados con especies vegetales nativas y uno sin

  • 12

    vegetacin) para la remocin de HAPs presentes en efluentes de alquitrn

    generados durante la produccin de carbn vegetal.

    Para el desarrollo de este objetivo se compararn las tasas de remocin de

    HPAs en los tres humedales diseados para las diferentes cargas orgnicas

    aplicadas. Dichas eficiencias y el comportamiento de los diferentes parmetros

    fisicoqumicos y biolgicos monitoreados a lo largo del estudio sern

    correlacionados estadsticamente para determinar los parmetros ms incidentes

    en los tratamientos.

    - Anlisis estadstico

    Inicialmente se determinar si los datos siguen una distribucin normal

    (Prueba de Shapiro-Wilk y Kolmogorov-Smirnov), y homogeneidad de varianzas

    (Test de Levene). Las variables (fisicoqumicas y microbiolgicas en el caso de los

    mesocosmos; hidrulicas, fisicoqumicas y biolgicas en el caso de los humedales)

    que no sigan una distribucin normal (p

  • 13

    6- Cronograma

    Bim 1 Bi 2 Bi 3 Bi4 Bi5 Bi 6 Bi 7 Bi 8 Bi 9 Bi10 Bi11 Bi12

    Revisin bibliogrfica * * * * * * * * * * * *

    Estandarizacin de

    metodologas

    * *

    Realizacin de la mezcla,

    montaje de los

    mesocosmos y humedales

    * * *

    Anlisis preliminares * * *

    Eventos de muestreo * * * * * *

    Anlisis fisicoqumicos y

    microbiolgicos

    * * * * * *

    Primer Informe *

    Anlisis de resultados * * * * * *

    Informe final *

  • 14

    7- Presupuesto

    Rubros

    Fuentes

    Banco de la

    Republica (En

    miles de pesos)

    Contrapartida 1 (En

    miles de pesos)

    Personal

    No financiable por

    banco de la

    republica $ 37509,5

    Uso de equipo propio

    No financiable por

    banco de la

    republica $6400,0

    Materiales y

    Reactivos $ 8300,0 0

    Anlisis externos o

    servicios tcnicos $ 9200,0 0

    Salidas de Campo $ 500,0

    0

    Total $ 18000,0 $ 43909,5

    8- Bibliografa

    Andreoni, V. & Gianfreda, L., 2007. Bioremediation and monitoring of aromatic-polluted habitats. Applied microbiology and biotechnology, 76(2), pp.287-308. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17541581 [Accessed April 10, 2012].

    Antizar-Ladislao, B., Lopez-Real, J. & Beck, A.J., 2006. Bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in an aged coal-tar-contaminated soil using different in-vessel composting approaches. Journal of hazardous materials, 137(3), pp.1583-8. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16797836 [Accessed April 14, 2012].

    Aprill, W. & Sims, R.C., 1990. Evaluation of the use of prairie grasses for stimulating polycyclic aromatic hydrocarbon treatment in soil. Chemosphere, 20(1-2), pp.253-265. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/0045-6535(90)90100-8 [Accessed June 6, 2012].

  • 15

    Bamforth, S.M. & Singleton, I., 2005. Bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons: current knowledge and future directions. Journal of Chemical Technology Biotechnology, 80(7), pp.723-736. Available at: http://doi.wiley.com/10.1002/jctb.1276.

    Bento, F.M. et al., 2005. Comparative bioremediation of soils contaminated with diesel oil by natural attenuation, biostimulation and bioaugmentation. Bioresource Technology, 96(9), pp.1049-1055. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15668201.

    CINSET, 2008. Convenio especial de cooperacin para la investigacin aplicada y asistencia tcnica para disminucin de la contaminacin atmosfrica generada por la produccin de carbn vegetal en la Vereda Panam del municipio de Soacha,

    Caballero, A. et al., 2008. Prevalence of COPD in five Colombian cities situated at low, medium, and high altitude (PREPOCOL study). Chest, 133(2), pp.343-349. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17951621.

    FAO, 1999. Situacin y perspectivas de la situacin actual de la conservacin y desarrollo de los bosques. Situacin de los bosques del mundo, p.37. Available at: http://www.fao.org/docrep/W9950S/W9950S00.htm.

    Fountoulakis, M.S. et al., 2009. Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons and linear alkylbenzene sulfonates from domestic wastewater in pilot constructed wetlands and a gravel filter. Ecological Engineering, 35(12), pp.1702-1709. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoleng.2009.06.011 [Accessed April 12, 2012].

    Giraud, F. et al., 2001. Biodegradation of Anthracene and Fluoranthene by Fungi Isolated from an Experimental Constructed Wetland for Wastewater Treatment. Water Research, 35(17), pp.4126-4136. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(01)00137-3 [Accessed May 31, 2012].

    Haritash, A.K. & Kaushik, C.P., 2009. Biodegradation aspects of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs): a review. Journal of hazardous materials, 169(1-3), pp.1-15. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19442441 [Accessed March 8, 2012].

    Hilyard, E.J. et al., 2008. Enrichment, isolation, and phylogenetic identification of polycyclic aromatic hydrocarbon-degrading bacteria from Elizabeth River sediments. Applied and environmental microbiology, 74(4), pp.1176-82. Available at: http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=2258593&tool=pmcentrez&rendertype=abstract [Accessed May 10, 2012].

    Huang, X.-D. et al., 2004. A multi-process phytoremediation system for removal of polycyclic aromatic hydrocarbons from contaminated soils. Environmental pollution (Barking, Essex: 1987), 130(3), pp.465-76. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2003.09.031 [Accessed March 8, 2012].

    Infante, C. et al., 2010. Efecto del potasio en la biorremediacin de un suelo contaminado con un crudo liviano. Bioagro, 22(2). Available at: http://redalyc.uaemex.mx/src/inicio/ArtPdfRed.jsp?iCve=85716999007 [Accessed June 27, 2012].

    Kandpal, J.B., Maheshwari, R.C. & Kandpal, T.C., 1995. Indoor air pollution from combustion of wood and dung cake and their processed fuels in domestic cookstoves. Energy Conversion and Management, 36(11), pp.1073-1079. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/0196-8904(94)00086-F [Accessed May 31, 2012].

  • 16

    Labana, S. et al., 2001. Diversity , Biodegradation and Bioremediation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. In S. N. Singh & R. D. Tripathi, eds. Biodegradation. Springer, pp. 409-443.

    Liebeg, E.W. & Cutright, T.J., 1999. The investigation of enhanced bioremediation through the addition of macro and micro nutrients in a PAH contaminated soil. International Biodeterioration & Biodegradation, 44(1), pp.55-64. Available at: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0964830599000608.

    Machate, T. et al., 1997. Degradation of phenanthrene and hydraulic characteristics in a constructed wetland. Water Research, 31(3), pp.554-560. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(96)00260-6 [Accessed May 31, 2012].

    Margesin, R., Zimmerbauer, a & Schinner, F., 2000. Monitoring of bioremediation by soil biological activities. Chemosphere, 40(4), pp.339-46. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10665397.

    Marquez-Montesino, F. et al., 2001. ESTUDIO DEL POTENCIAL ENERGTICO DE BIOMASA Pinus caribaea Morelet var. Caribaea (Pc) y Pinus tropicales Morelet (Pt); Eucaliptus saligna Smith (Es), Eucalyptus ditriodora Hook (Ec) y Eucalyptus pellita F. Muell (Ep) de la provincia de Pinar del Rio. Chapingo, 7(1), pp.83-89.

    Megharaj, M. et al., 2011. Bioremediation approaches for organic pollutants: a critical perspective. Environment International, 37(8), pp.1362-1375. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21722961.

    Oanh, N.T., Nghiem, L.H. & Phyu, Y.L., 2002. Emission of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Toxicity, and Mutagenicity from Domestic Cooking Using Sawdust Briquettes, Wood, and Kerosene. Environmental Science & Technology, 36(5), pp.833-839. Available at: http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=1&SID=1Epm38gFmnoAdLboI@I&page=1&doc=1 [Accessed May 31, 2012].

    Perelo, L.W., 2010. Review: In situ and bioremediation of organic pollutants in aquatic sediments. Journal of hazardous materials, 177(1-3), pp.81-9. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20138425 [Accessed February 29, 2012].

    Roldan, F. et al., 2010. Natural Attenuation of Oily Sludge Used for the Maintenance of an Unpaved Road in Arauca (Colombia). Bioremediation Journal, 14(2), pp.81-91. Available at: http://dx.doi.org/10.1080/10889861003767068 [Accessed June 28, 2012].

    Sandoval, J.J. & Pea, M., 2007a. Aspectos Hidrodinmicos en Humedales Artificiales Sub-superficiales utilizados en el Tratamiento de Aguas Residuales en el Trpico. In Curso Internacional sobre Procesos de Biorremediacin en Humedales. Cali, Colombia.

    Sandoval, J.J. & Pea, M., 2007b. Performance Analysis of SSF Wetlands in Tropical Regions based on First Order Kinetic Models for the Removal of Organic Matter. In 2nd International Symposium on Wetland Pollutant Dynamics and Control. WETPOL 2007. Vol 1. Tartu, Estonia, pp. 268-270.

    Vallejo, V. et al., 2005. Evaluacin de la bioestimulacin en la biodegradacin de TPHs en suelos contaminados con petrleo. Revista Colombiana de Biotecnologa, VII(2), pp.67-78.

    Vallejo, V., Yanine, H. & Roldn, F.A., 2010. Apliacacin de sales de Tetrazolium de nueva generacin ( XTT ) para la estimacin de microorganismos degradadores de

  • 17

    hidrocarburos empleando la tcnica del nmero ms probable. Acta Biolgica Colombiana, 15(3), pp.75-89.

    WHO, 2000. Addressing the Links between Indoor Air Pollution , Household Energy and Human Health, Washington D.C.

    Wrenn, B.A. & Venosa, A.D., 1996. Selective enumeration of aromatic and aliphatic hydrocarbon degrading bacteria by a most-probable-number procedure. Canadian Journal of Microbiology, 42(3), pp.252-258. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8868232.

    Yu, K.S.H. et al., 2005. Natural attenuation, biostimulation and bioaugmentation on biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in mangrove sediments. Marine Pollution Bulletin, 51(8-12), pp.1071-1077. Available at: http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=2885898&tool=pmcentrez&rendertype=abstract.