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FILIAL AREQUIPA
FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA
Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental
"PLAN DE MITIGACION Y BIORREMEDIACION PARA SUELOS
CONTAMINADOS POR DERRAME DE HIDROCARBURO (DIESEL DB-5)
EN ..........."
"And BIOREMEDIATION MITIGATION PLAN FOR CONTAMINATED SOIL
SPILL HYDROCARBON (DIESEL DB-5) IN ..........."
PRESENTADO POR:
Trabajo de Titulación presentado como parte de los requisitos para optar al Título de Ingeniero Ambiental
Docente: Mg. Dr. Pavel Delgado
Arequipa, Perú 2014
INTRODUCCION
La contaminación de suelos por hidrocarburos es un problema importante para
el medio ambiente. El suelo es espacialmente variable y está demostrado que
las propiedades químicas, que juegan un papel importante en la adsorción del
contaminante, tales como pH, textura y materia orgánica, muestran
una distribución altamente variable.
La Biorremediación es una técnica innovadora que se ha desarrollado en las
décadas de los 80 y 90, la cual ha sido aplicada exitosamente en el tratamiento
de suelos contaminados con hidrocarburos. Se caracteriza por ser una técnica
de bajo costo de operación. La aplicación de este tipo de tecnología ha
encontrado cierta resistencia de aplicación por
el tiempo que demanda completar un proceso hasta obtener las metas
de limpieza deseadas.
La Biorremediación es considerada como la vía más efectiva para la remediación
de suelos contaminados, en contraste a alternativas más costosas como la
incineración. Los tratamientos biológicos de degradación en suelos pueden ser
eficientes y económicos si las condiciones de biodegradación son optimizadas El
proceso de degradación requiere control de variables operacionales tales como
nutrientes, humedad y oxígeno.
Esta técnica puede ser aplicada in-situ, en el lugar donde se encuentra el suelo
contaminado, o ex-situ, cuando el suelo se traslada a una instalación para su
tratamiento.
La actividad de los microorganismos presentes en el suelo se puede favorecer
mejorando determinadas condiciones edáficas, añadiendo nutrientes, agua,
oxígeno y modificando el pH. Otra forma es la introducción de nuevas especies
para aumentar la concentración de microbiota presente.
El objetivo de este trabajo es ofrecer los resultados obtenidos en la aplicación
del proceso de Biorremediación a un área de suelo contaminado con
hidrocarburos utilizando la técnica de biopilas con microorganismos eficaces.
Javier Flores Ojeda 2
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1. Descripción de la realidad problemática
El transporte de mercancías en el país y en la mayor parte del mundo constituye
un elemento estratégico e indispensable del proceso de desarrollo nacional
desde el punto de vista económico; el transporte influye en la determinación de
los costos de producción de bienes y servicios, además, es un factor esencial en
el desarrollo de la industria, pero durante estas operaciones de transporte
siempre existen riesgos como derrames de combustible, que ya sea por fallas
mecánicas o por fallas humanas generan alteraciones al medio ambiente.
Los impactos aunque pueden no tener efectos muy drásticos, en ocasiones son
muy severos. Es por eso que hoy en día los derrames de hidrocarburos y demás
sustancias químicas se consideran como emergencias ambientales, debido al
riesgo de poner en peligro la salud humana y los recursos naturales.
Los derrames dejan como resultado grandes áreas impactadas por varios miles
de galones de hidrocarburo, generando grandes volúmenes de suelo
contaminado considerado residuo peligros, estas áreas impactadas deben ser
remediadas aplicando planes de mitigación y remediación, dentro de ellos la
remoción del suelo contaminado y su posterior disposición final adecuada son las
principales actividades; al tratarse de un residuo peligros, la practica más común
y costosa es el confinamiento en rellenos de seguridad, los que presentan
características y estructuras adecuadas para evitar la contaminación de nuevas
áreas al disponer el residuo.
Si bien el confinamiento de residuos peligrosos sin tratamiento en rellenos de
seguridad es una práctica adecuada, y aceptada por la legislación ambiental
peruana, las tecnologías de remediación representan una alternativa,
permitiendo la reutilización del material contaminado que una vez tratado tiene
las característica necesarias de inocuidad y seguridad ambiental para este fin.
En la práctica, aplicar tratamientos de remediación adecuados a las naturaleza
del contaminante que aseguren la inocuidad del material una vez finalizado el
tratamiento, permitiría reducir la necesidad de contar con nuevas áreas para el
confinamiento de residuos sólidos peligrosos al no llevarse a cabo la disposición
en rellenos de seguridad permitiendo mayor tiempo de vida útil de estos.
Javier Flores Ojeda 3
La legislación ambiental peruana referida al manejo integral de los residuos
sólidos peligrosos, exige una adecuad disposición del residuo, sin embargo
contempla el principio de la minimización cuyo objetivo es reducir la generación
de residuos y atenuar o eliminar su peligrosidad
1.2. Antecedentes relacionados con la Investigación
El termino biorremediación fue acuñado a principio de la década de los ´80. Los
científicos observaron que era posible aplicar estrategias de remediación que
fuesen biológicas, basadas en la capacidad de los microorganismos de realizar
procesos degradativos.
Las primeras observaciones de biorremediación fueron con el petróleo, después
de algunos organoclorados y organofostorados; "se advirtió que los
microorganismos no solo eran patógenos, sino que además eran capaces de
absorber compuestos orgánicos, algunos naturales, otros sintéticos y
degradarlos lo que constituye el objetivo de la biorremediación."
De la intrínseca capacidad de la naturaleza para superar algunos desequilibrios
del sistema surge la biorremediación, como una tecnología que usa un elemento
biológico en la mayoría de los casos microorganismos, para eliminar
contaminantes de un lugar, sea este suelo, sedimento, fango o mar.
Esta tecnología se ha transformado en la colaboradora directa de la naturaleza,
que no siempre es capaz de superar por si sola grandes desequilibrios.
La biorremediación le da una ayuda al medio ambiente en la mejora de los
ecosistemas dañados, acelerando dichos procesos naturales, lo que hacen los
microorganismos es degradar los desechos en productos menos tóxicos, además
de concertar e inmovilizar sustancias toxicas, metales pesados, minimizar
desechos industriales y rehabilitar áreas afectadas con diversos contaminantes.
La biorremediación surge como una rama de la biotecnología que busca resolver
los problemas de contaminación mediante el diseño de microorganismos
capaces de degradar compuestos que provocan desequilibrios en el medio
ambiente, sin embargo, vale aclarar que los múltiples procesos que utilizan
microorganismos para degradar un compuesto no son estrictamente una
biorremediación, ya que la biorremediación es la aplicación de una tecnología a
posteriori, una vez que se ha producido el daño ecológico.
Javier Flores Ojeda 4
1.3. Formulación del Problema
1.3.1. Problema Principal
El problema responde a la siguiente interrogante ¿La biorremediación con
microorganismos eficaces aplicada a la tierra contaminada con
hidrocarburo, permitirá mitigar el impacto generado por este residuo solido
peligroso hacia la salud humana y el ambiente, y podrá contribuir a al
reutilización de este material para otras aplicaciones minimizando la
generación de residuos sólidos peligrosos.
1.3.2. Problema Específico
1.3.2.1. ¿La biorremediación con el uso de microorganismos eficaces es
un tratamiento que reduce la concentraciones de hidrocarburos totales de
petróleo en suelo a niveles aceptables según la normativa ambiental
vigente?
1.3.2.2. ¿La biorremediación con el uso de microorganismos eficaces es
un tratamiento ambientalmente seguro?
1.3.2.3. ¿La bioremediación con el uso de microorganismos eficaces es un
tratamiento que resulta más amigable con el medio ambiente que el
confinamiento en rellenos de seguridad, la practica más usada para la
disposición final en caso de derrames de hidrocarburos?
1.4. Delimitación de la Investigación
1.4.1. Delimitación Espacial
La presente investigación está delimitada al área impactada por el derrame
de 11,000 galones de diesel DB-5., ubicada a la altura del kilometro 149 de
la carretera Arequipa Juliaca, Distrito de San Antonio de Chuca, Provincia
de Caylloma, Departamento de Arequipa.
1.4.2. Delimitación Temporal
La presente investigación se realiza en el periodo de abril a julio del año
2014, periodo en el que ocurrió el accidente y se lleva a cabo la
biorremediación de los suelos contaminados con hidrocarburos por el
derrame de 11,000 galones de diesel DB-5.
Javier Flores Ojeda 5
1.4.3. Delimitación Cuantitativa
La biorremediación de suelos contaminados por el derrame de hidrocarburo
diesel DB-5, se aplica para un volumen aproximado de de material
contaminado, proveniente de un área afectada de .
2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION
2.1. Objetivo General
Biorremediación de suelo contaminado con el derrame de 11,000 galones de
hidrocarburo diesel DB-5 con el uso de microorganismos eficaces, para reducir la
concentración de TPH (Hidrocarburos Totales de Petróleo) a valores exigidos por
la normatividad ambiental vigente, permitiendo su reutilización.
2.2. Objetivos Específicos
2.2.1. Elaborar un plan de Mitigación y Biorremediación para el área afectada
por el derrame de hidrocarburo diesel DB-5.
2.2.2. Determinar la concentración inicial de Hidrocarburos Totales de Petróleo
(TPH) en mg/kg del suelo contaminado proveniente de la zona impactada por el
derrame de hidrocarburo
2.2.3. Biorremediar bajo el método de biopilas con el uso de microorganismos
eficaces, el suelo contaminado por hidrocarburo, para reducir la concentración
de TPH (Hidrocarburos Totales de Petróleo) a niveles permisibles por la
legislación ambiental vigente.
2.2.4. Determinar la concentración de Hidrocarburos Totales de Petróleo (TPH)
en mg/kg al finalizar el tratamiento de biorremediación con microorganismos
eficaces a fin de determinar la efectividad del mismo.
3. JUSTIFICACION, IMPORTANCIA Y LIMITACIONES DE LA INVESTIGACION
3.1. Justificación de la Investigación
El presente trabajo de investigación tiene como fin demostrar la posibilidad de
llevar a cabo un tratamiento de biorremediación que permita el reuso del
material contaminado generado por un derrame accidental de 11,000 galones de
hidrocarburo diesel DB-5, una vez inocuo y seguro para el medio ambiente,
Javier Flores Ojeda 6
alcanzando concentraciones de TPH (Hidrocarburos Totales de Petróleo) por
debajo del estándar exigido por la normatividad ambiental vigente; de este modo
al aplicarse esta metodología para el tratamiento de residuos sólidos peligrosos
generados específicamente por el derrame de hidrocarburos, podría reducirse el
volumen de residuos peligrosos que deben tener un confinamiento en el relleno
de seguridad, esto obedecería además al principio de minimización en origen
contemplado en la legislación ambiental de residuos sólidos peruana.
3.2. importancia de la Investigación
La zona sur del país es considerada una zona de alta siniestralidad, existiendo
un alto porcentaje de participación de vehículos de carga y mercancías en
accidentes de tránsito en las carreteras de la zona sur (Superintendencia de
transporte terrestre de personas, carga y mercancía), esto sumado al alto
transito de unidades por la actividad comercial e industrial de la zona,
incrementa la posibilidad de ocurrencia de derrames de hidrocarburo por
despiste de unidades cisternas, consideremos que el promedio de carga de
combustible de cada unidad es de 9000 galones de hidrocarburo, y que una vez
ocurrido el siniestro se produce casi siempre la pérdida total de la carga, la
experiencia nos indica que en cada accidente se genera alrededor de
de suelo contaminado por hidrocarburo.
En la práctica los planes de mitigación y remediación para este tipo de derrames
contemplan la remoción, transporte y disposición final adecuada del suelo
contaminado, adicional a ello se considera la reposición de suelo por material
inerte, revegetación y todas aquellas medidas que permitan devolver al medio
las características mas similares a las encontradas antes de ocurrido el siniestro.
Esta investigación lo que propone es realizar el tratamiento del material
contaminado, mediante la biorremediación con el uso de microorganismos
eficaces, para su reutilización una vez inerte y seguro para el medio ambiente,
reduciendo la cantidad significativa de generación de residuos sólidos peligrosos
producidos por este tipo de hechos fortuitos, para evitar su confinamiento en
rellenos de seguridad, cabe aclarar que la reducción no se da en evitar la
contaminación de suelo, ya que los accidentes si bien pueden tratar de evitarse
una vez ocurridos siempre provocaran contaminación del medio circundante, la
minimización radica en brindar tratamiento a un residuo peligros ya generado,
para que este reduzca las concentraciones del contaminante a niveles
Javier Flores Ojeda 7
permisibles, perdiendo sus características de peligrosidad y poder brindarle otro
destino de disposición final, ya sea su reutilización para uso agrícola, en la
construcción, comercial, etc. ello dependiendo de las característica edafológicas
del material tratado.
3.3. Limitaciones de la Investigación
La presente investigación se limita a la experimentación del tratamiento de
biorremediación con el uso de microorganismos eficaces en suelo del tipo limo
arcilloso y contaminado por hidrocarburo diesel DB-5., por ser este el material
proveniente del derrame ocurrido accidentalmente, ya que esta biorremediación
ya cuenta con las partidas económicas asignadas para este fin.
No podremos realizar la experimentación con otros tipos de suelo, ni otro tipo de
hidrocarburo ya que el valor del tratamiento y análisis representa un costo
elevado difícilmente asumible por el investigador.
4. HIPOTESIS
Si se utiliza el método de biopilas con el uso de microorganismos eficaces en la
biorremediación de suelos contaminados por hidrocarburo diesel DB-5, entonces
se reducirá la concentración del contaminante dentro de la normativa ambiental
vigente, permitiendo la reutilización del material inocuo y seguro
ambientalmente.
5. PARAMETROS
Los parametros a considerar y que se propone muestrear se refieren a:
pH
Nutrientes
Aceites y grasas
DBO
Humedad
6. VARIABLES
6.1. Variable Independiente
Humedad
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pH antes del tratamiento
Dosis de microorganismos eficaces
6.2. Variable Dependiente (Y)
Concentración de Hidrocarburo Totales de Petróleo TPH (C9-C40) en
mg/kg
pH después del tratamiento
7. TIPO DE INVESTIGACIÓN Y NIVEL DE INVESTIGACION
Se realizará una investigación exploratoria pues en primera instancia no existen,
antecedentes sobre el tema propuesto, y pura ya que el presente trabajo de
investigación pretende aportar conocimiento en cuanto al tratamiento de
biorremediación con el uso de microorganismos eficaces.
7.1. TIPO DE INVESTIGACION
Investigación experimental
7.2. NIVEL DE LA INVESTIGACION
Nivel significativo al 5%
8. MÉTODO Y DISEÑO DE INVESTIGACIÓN
8.1. Método de la Investigación
El presente proyecto de investigación realizará el tratamiento de biorremediación
de suelos contaminados por hidrocarburo con el uso de microorganismos eficaces,
siendo la metodología la siguiente:
Impermeabilización de suelos de la zona de tratamiento
Estructuración de biopilas
Inoculación de microorganismos
Volteos y aireación
Esta metodología se usará para el tratamiento de material contaminado.
8.2. Diseño de la Investigación
Javier Flores Ojeda 9
El enfoque de la investigación es experimental y es aplicado a través de la
elaboración del Plan de Mitigación y Biorremediación que comprende etapas,
actividades rigurosamente controladas, con el fin de contrastar la hipótesis.
8.2.1. Descripción del Plan de Mitigación y Biorremediación de Suelos
Contaminados por Hidrocarburo
El Plan de Mitigación y Biorremediación para suelos contaminados por derrame
de hidrocarburo diesel DB-5., , con el uso de microorganismos eficaces,
contempla las siguientes actividades
A. Análisis Preliminar
Las actividades de biorremediación se inician con un análisis preliminar
para elaborar el diagnostico de la línea base del siniestro.
Para el análisis preliminar se procederá de la siguiente forma, se realizará
la visita inicial a la zona del derrame con el objetivo de tomar las primeras
muestras de suelo para su posterior análisis, se aplicará el test de
percolación y para establecer la metodología de trabajo a aplicar para la
remoción del suelo contaminado se procederá a determinar
características geológicas, geográficas y condiciones de estabilidad del
área. Además de la observación de fauna y muestreo de la flora y la toma
de fotografías del área.
Todos estos datos conformaran la línea base; punto de partida en el cual
se basará el plan de biorremediación de suelos contaminados por diesel
DB-5.
A continuación se dan algunas definiciones para su mejor comprensión:
a) Toma de muestras
El procedimiento de toma de muestras de suelo contaminado se lleva
a cabo para saber la concentración total de contaminantes por
cantidad de tierra, de esta manera se podrá cuantificar la evolución del
suelo a lo largo de todo el biotratamiento.
Asimismo, se deberán tomar muestras de suelo no contaminado
cercado al lugar del siniestro, esto con la finalidad de conocer la
composición y tipo de suelo de la localidad y así poder entender e
interpretar la interacción suelo-contaminante.
Javier Flores Ojeda 10
b) Test de Percolación
También conocido como test de permeabilidad. Es una prueba que se
emplea para determinar el grado de absorción del contaminante por el
suelo, consiste en cavar un agujero de aproximadamente 100 cm. de
profundidad y usando una pipeta metrada llena con el mismo
contaminante, se mide el tiempo que tarda en descender el nivel del
mismo.
c) Angulo de Inclinación de Talud
Para el análisis de los movimientos de inestabilidad de un talud o una
ladera es de primordial importancia el reconocimiento de los factores
que actúan como desencadenantes.
Su conocimiento permitirá, además, definir las medidas necesarias
para evitarlos o corregirlos.
Suele admitirse que los factores o las causas que producen la
inestabilidad de taludes o laderas no se presenten de manera aislada,
sino lo hacen normalmente combinados (excavación, lluvias y sismo).
La susceptibilidad de una masa de terreno o deslizar depende,
básicamente, de los siguientes factores:
Geología y Tectónica
Geometría; Altura e inclinación
Sobrecargas puntuales
Cambios en el contenido del suelo
Meteorización
Sacudidas sísmicas, voladuras y vibraciones
B. Remediación Ambiental
Contempla las siguientes actividades
a) Remoción de Suelos Contaminados
Javier Flores Ojeda 11
Debido a las características del terreno y los horizontes
identificados, se ha considerado primero la remoción manual del
suelo afectado, y retirar este material hasta una zona accesible
para la intervención posterior de la maquinaria, ya que de otro
modo se provocaría mayor afectación y distorsión del paisaje y la
morfología del área del trabajo
El material contaminado después de ser removido dejará un
considerable impacto negativo con respecto al paisaje, por lo que
se tendrá que reponer dicho material con suelos de las mismas
características física, así como la reposición del top soil,
conservando la actual morfología de la zona, previo a este proceso
se tratara el suelo de la zona con bacterias para eliminar cualquier
traza de contaminantes persistentes.
b) Almacenamiento del Material Contaminado
El material será transportado hacia un lugar que reúna las
características adecuadas para su tratamiento.
Se impermeabilizará el suelo con polietileno de alta densidad o
geomembrana de acuerdo a los requerimientos de la habilitación
para proceder a aplicar el tratamiento de remediación escogido,
esta medida impedirá que posibles lixiviados produzcan
contaminación del suelo de la zona de tratamiento.
c) Tratamiento del Material Contaminado
Estructuración de biopilas
El material removido sera organizado en 07 pilas cuya forma de
pirámide trunca, presentará las siguientes dimensiones: 1.5. m de
base, 1 m de altura y 10 m de largo, el material se coloca sobre el
suelo previamente impermeabilizado, aunque en un tratamiento
eficaz, como el que se llevará a cabo, se busca mantener un grado
determinado de humedad donde no deberían existir lixiviados.
Un control necesario a llevarse a cabo es el control de la
temperatura, la cual no debe exceder los 50ºC, para evitar la
pérdida de nitrógeno por volatilización, y por ende pérdida de
nutrientes para las bacterias.
Javier Flores Ojeda 12
Actividad de microorganismos:
La tecnología a usar será EM - Microorganismos eficaces,
tecnología japonesa utilizada en la aceleración de procesos
degradativos de compuestos orgánicos
Los organismos se encuentran en estado de latencia por lo cual
se necesita realizar su actividad 96 horas antes de su aplicación,
dicha (melaza de caña) para incentivar la acción bacteriana.
Aplicación de microorganismos eficaces
Una vez que el material esté dispuesto en pilas, se le inoculará las
bacterias activadas previamente; las aplicaciones se realizarán en
los periodos estipulados para el biotratamiento, realizado una
aplicación al inicio con una dosis de choque y varias posteriores
con dosis menores en cada volteo.
El volteo se realiza dos veces por semana (durante un mes y
medio a dos meses); con la finalidad de suministrar oxigeno para
la degradación microbiana, uniformizar la mezcla, controlar la
temperatura que no debe exceder los 50ºC y la humedad que
debe estar entre 50% y 70%.
Será necesario suministrar una fuente de nitrógeno y carbono, ya
que es en estos elementos donde los microorganismos
encuentran alimento, la relación Carbono-nitrógeno optima es 25-
35:1.
El carbono(C) es utilizado por los microorganismos como fuente de
energía, mientras que el nitrógeno (N) es utilizado en la síntesis de
sustancias y para las funciones vitales de los microorganismos,
cuando la relación Carbono-Nitrógeno es mayor de 40:1, los
microorganismos demorarán mucho tiempo en degradar los
contaminantes por carecer de nitrógeno, si la relación Carbono-
Nitrógeno va bajando durante el proceso, hasta llegar a valores
cercanos a 10-15:1 y es cuando el material está listo para ser
reutilizado.
Uso final del Material Contaminado
Javier Flores Ojeda 13
Después que el material haya perdido todas las características
contaminantes del hidrocarburo, se podrá realizar un pequeño
tratamiento de mezcla con estiércol de animal, rastrojos de las
cosechas y residuos sólidos orgánicos para convertir este
material ahora inocuo en un potente compost o abono orgánico,
donde las bacterias aplicadas anteriormente mejorarán en gran
medida la calidad de los suelos donde se reutilice.
9. POBLACIÓN Y MUESTRA
9.1. POBLACION
La experimentación se realizará con el integro del material generado por el
derrame de hidrocarburo, con un volumen aproximado de
9.2. MUESTRA
Suelos contaminados por hidrocarburo
10. DELIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN
10. 1. DELIMITACION TEMPORAL
La investigación se realizará en el periodo de 4 meses
11. INSTRUMENTOS
Instrumentos de laboratorio: Balanza, pipetas, vaso de precipitado,
microscopio, tubos de ensayo, reloj.
Equipos y herramientas para la investigación: guantes, mandil,
mascarilla,
pH-metro digital
12. PRUEBAS ESTADÍSTICAS
1. Análisis de la varianza
2. Modelación del comportamiento del proceso de biorremediación
3. Regresión lineal
4. Regresión cuadrática
5. Regresión exponencial
13. PRESUPUESTO Y CRONOGRAMA DE TRABAJO
14. TÉCNICAS, INSTRUMENTACIÓN Y FUENTE
Javier Flores Ojeda 14
14.1. Técnicas:
Debido a que el objeto de investigación del presente trabajo es la degradación del
hidrocarburo en el material contaminado, medimos los resultados en mg/kg de
hidrocarburos totales de petróleo.
PARAMETRO METODO DE
REFERENCIA
DESCRIPCION
Hidrocarburos
totales de
petróleo (C9-
C40)
EPA 8015 D, Rev. 4
June 2003
Nonhalogenated
Organics Using
GC/FID
14.2. Instrumentos
Las muestras de suelo se colectan en frascos de vidrio de color ámbar, siempre con el
uso de guantes, no requieren uso de preservantes y se entregan al laboratorio para su
respectivo análisis.
14.3. Fuentes
Las muestras se toman de las biopilas de tratamiento en sus diferentes etapas para
determinar la concentración de TPH (Hidrocarburos Totales de Petróleo) y así la
eficiencia del tratamiento.
Javier Flores Ojeda 15
CAPITULO II
II. MARCO TEORICO
1.1. Antecedentes de la Investigación
Existen diversos ensayos acerca de los tratamiento de biorremediación en suelo
contaminado por hidrocarburo, a través de los años se han aplicado diversas
técnicas de remediación (landfarming, lavado de suelo, vertedero, etc.), una de
ellas y también estudiada es el tratamiento de suelos contaminados con el uso
de biopilas aireadas.
La limpieza de suelos impactados con hidrocarburos, mediante biopilas
constituye uno de los métodos de biodegradación ex-situ mas eficaces para la
descontaminación de este tipo de suelos.
El fundamento del biotratamiento es relativamente sencillo, consiste en potenciar
la biodegradación de los hidrocarburos, que de forma natural se produce en el
suelo, como consecuencia de la existencia de microorganismos autóctonos
(bacterias, hongos, levaduras, etc.) degradadores. Por lo tanto, para que el
sistema tenga éxito hay que asegurar que los suelos de forma natural presenten
un adecuado volumen de población bacteriana y que las condiciones
ambientales dentro de la biopila son las adecuadas (humedad, temperatura, pH,
contenido en nutrientes, toxicidad, etc)
En el presente trabajo de investigación se aplicara esta técnica de
biorremediación pero adicionalmente para potenciar la acción de la microbiota
autóctona del suelo, se incrementara la carga de microorganismos con la adición
de EM compost (microorganismos eficaces)
El EM compost es una mezcla de varios tipos de microorganismos beneficios de
origen natural: Bacterias acido lácticas, bacterias fototrópicas y levaduras, las
tres clases de bacterias en una coexistencia ideal, ayudan al tratamiento natural
del suelo contaminado, sin generar residuos tóxicos o nocivos para la salud
humana o el ambiente.
El primer propósito de este producto fue mejorar la calidad de suelo y
rendimiento de cultivo sin usar agroquímicos, actualmente se utiliza en la
Javier Flores Ojeda 16
elaboración de abonos orgánicos, crianza y sanidad animal, tratamiento de
aguas residuales, acuicultura, etc.
Debido a sus características, composición y múltiples experiencias en la
degradación eficiente de materia orgánica, se ha previsto utilizar el producto
para optimizar el tratamiento de biorremediación en biopilas.
2. Marco Teórico
2.1. Biorremediación
Se define como la utilización de tecnologías mediante las cuales se estimula la
biodegradación del contaminante o la capacidad de recuperación del ecosistema
mediante procesos biológicos, con el objeto de minimizar las consecuencias de
un contaminante. Estos procesos de biodegradación pueden ser llevados a cabo
por la microbiota autóctona y/o microorganismos adicionados, en la
biorremediación se emplean cualquier proceso que utilice microorganismos,
hongos, plantas o las enzimas derivadas de ellos para retornar un medio
ambiente alterado por contaminantes a su condición natural.
La biorremediación puede ser empleada para atacar contaminantes específicos
del suelo, por ejemplo su utilización en la remediación de suelos contaminados
con hidrocarburos tales como el diesel, siendo esta la mejor alternativa pues al
incrementar la microbiota del suelo se pueden obtener resultados positivos tales
como mejorar la estructura del suelo por lo cual aumenta la retención de agua,
aireación , aumentando de esta forma la disponibilidad de nutrientes para las
plantas y la descomposición de la materia orgánica.
Refiriéndose al tratamiento de suelos contaminados con hidrocarburos podemos
decir que la suma de microorganismos y un ambiente controlado (tratamiento
ex-situ, o in-situ), tienen como resultado la degradación del hidrocarburo
transformándolo en productos inorgánicos sencillos (CO2, NH3,H2O, NO3, NH4),
que son fáciles asimilados por los organismos biológicos.
En la presente investigación se ha llevado a cabo el tratamiento de los suelos
contaminados con la adición de microorganismos eficaces utilizando la
metodología de tratamiento de biopilas, las que se describen a continuación.
2.2. Microorganismos eficaces
Los microorganismos de origen natural utilizados son:
Javier Flores Ojeda 17
2.2.1. Bacterias Acido Lácticas:
Descomponen los materiales orgánicos y controlan los procesos de
reproducción de microorganismos patógenos. Las bacterias lácticas son
gram positivas, acido tolerantes, algunos en rangos de pH entre 4.8 y 9.6,
permitiéndoles sobrevivir naturalmente en medios donde otras bacterias no
aguantarían la elevada actividad producida por los ácidos orgánicos
Son organismos que no forman esporas, son inmóviles, cocos o bacilos
con bajo contenido de guanina y citosina. Algunas BAL son productoras de
bacterocinas toxicas, proveyendo un obstáculo adicional para los
microorganismos patogénicos. De hecho, el acido láctico y otros productos
metabólicos de las BAL contribuyen a las propiedades organolépticas y el
perfil textural de un alimento especifico. Los géneros básicos que
comprenden las BAL son:
Lactobacillus Leuconostoc.
Pediococcus Lactococcus
Streptococcus
Lactobacillales Aerococcus
Carnobacterium
Enterococcus
Oenococcus
teragenococcus
Vagococcus
Weisella
2.2.2. Bacterias fototropicas
Descomponen gases que generan malos olores, como Amoniaco y
Sulfuros de hidrogeno. Estas Bacterias sintetizan sustancias útiles
de secreciones de raíces, materia organice y/o gases dañinos
(como el acido sulfhídrico) usando la luz solar y calor del suelo
Javier Flores Ojeda 18
como fuentes de energía. Estas sustancias útiles incluyen
aminoácidos, ácidos nucleídos, sustancias bioactivas y azucares
2.2.3. Levaduras
Sintetizan sustancias como hormonas y enzimas, las cuales
activan la raíz y sus funciones celulares. Este tipio de
microorganismos se usara en la fase final del biotratamiento
cuando el material contaminado sea usado para compostaje.
" las tres clases de bacterias en una co-existencia ideal, ayudan al
tratamiento natural del suelo contaminado, sin generar residuos
tóxicos o nocivos para la salud humana o el ambiente"
CAPITULO III
3. MARCO CONCEPTUAL
3.1. RESIDUO SOLIDO:
Son residuos sólidos aquellas sustancias, productos o subproductos en
estado sólido o semisólido de los que su generador dispone, o está obligado
a disponer, en virtud de lo establecido en la normatividad nacional o de los
riesgos que causan a la salud y el ambiente.
3.2. RESIDUO SOLIDO PELIGROSO:
Son residuos sólidos peligrosos aquellos que por sus características o el
manejo al que son o van a ser sometidos representan un riesgo
significativo para la salud o el ambiente.
Sin perjuicio de lo establecido en las normas internacionales vigentes para
el país o las reglamentaciones nacionales especificas, se considerarán
peligrosos los que presenten por lo menos una de las siguientes
características: autocombustibilidad, explosividad, corrosividad,
reactividad, toxicidad, radiactividad o patogenicidad.
3.3. R´s Reducir, Reutilizar y Reciclar
Reducir: Consiste en realizar cambios en la conducta cotidiana para
generar una menor cantidad de residuos.
Javier Flores Ojeda 19
Reutilizar: Reutilizar es darle la máxima utilidad a las cosas sin la
necesidad de destruirlas o desecharlas darle otros usos a los objetos que
adquirimos, para largar su tiempo de vida y evitar que se conviertan en
desechos prontamente.
Reciclar. Es usar el mismo material una y otra vez para transformarlo al
mismo producto o uno parecido que pueda volverse a utilizar.
3.4. REMEDIACION
La elaboración de un plan de saneamiento precisa una cierta delimitación
del resultado mínimo a alcanzar.
Se dividen en dos tipos de tratamiento y/o recuperación de suelos en dos
grandes grupos:
1. Tratamiento IN SITU, que implican la eliminación de los contaminantes
sobre el propi terreno, sin remoción del mismo.
2. Tratamiento EX SITU, en los que se produce la movilización y traslado
del suelo a instalaciones de tratamiento o confinación.
3.5. ALTERNATIVAS TECNICAS PARA PROGRAMAS DE REMEDIACION
Un aspecto importante en el diseño de un Programa de Remediación es la
adecuada selección de las técnicas o métodos a aplicarse. En el mercado
existe una gran variedad de técnicas y métodos para la remediación de
suelos contaminados con hidrocarburos y otros tipos de contaminantes; los
métodos mas conocidos se pueden clasificar de la siguiente manera.
Técnicas de remediación mas comunes:
Biorremediación, landfarming y biopilas
Desorción térmica
Fitorremediación
Lavado de suelos
Vitrificación
3.6. BIOCELDAS O BIOPILAS
Javier Flores Ojeda 20
Es un tratamiento de biorremediación en condiciones no saturadas, que
consiste en la reducción de la concentración de contaminantes derivados
del petróleo en suelos excavados mediante el uso de la biodegradación a
partir de la construcción de un sistema cerrado que permita controlar
lixiviados, hidrocarburos volátiles y algunas variables de diseño mediante
el suministro de nutrientes y oxigeno a través de la pila del suelo.
La técnica consiste en la formación de pilas de material biodegradable de
dimensione variables, formadas por suelo contaminado y material orgánico
(compost y/o microorganismos) en condiciones favorables para el
desarrollo de los procesos de biodegradación de los contaminantes.
En el fondo de la pila el sistema cuenta con un aislante que generalmente
son geomembranas o canales plásticos para el control de lixiviados.
Estas pilas de compost pueden ser aireadas de forma activa, volteando la
pila, o bien de forma pasiva, mediante tubos perforados de aireación, con
distribución permanente de nutrientes, microorganismos y aire. En
principio, las biopilas se pueden aplicar a la mayoría de los compuestos
orgánicos, siendo más eficaz en los compuestos de carácter mas ligero.
3.7. VENTAJAS DE LA BIORREMEDIACION
Los contaminantes absorbidos en el suelo (hidrocarburos) son
biodegradables (destruidos) en vez de pasar a otra condición.
El diseño y construcción de la infraestructura necesaria son relativamente
fáciles de ejecutar.
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El saneamiento del suelo se lleva a cabo en un periodo corto de tiempo
(entre 3 y 5 meses), dependiendo de las condiciones climáticas, la
concentración de hidrocarburos y de las características texturales del suelo
El suelo remediado mediante biopilas no requiere ser confinado o
gestionado a vertedero después del tratamiento.
El coste es más competitivo que otras técnicas de saneamiento de suelos.
El material contaminado se podría convertir en un abono orgánico
enriquecido, con mayor cantidad de nutrientes en especial nitrógeno y
este a su vez proporcionara al suelo donde sea utilizado mejores
características.
3.8. TPH (HIDROCARBUROS TOTALES DE PETROLEO)
El termino hidrocarburos totales de petróleo (TPH) se usa para describir a
un grupo extenso de varios cientos de sustancias químicas derivadas
originalmente del petróleo crudo. En este sentido, los TPH son realmente
una mezcla de sustancias químicas. Se les llama hidrocarburos porque
casi todos los componentes están formados enteramente de hidrogeno y
carbono. Los crudos de petróleo pueden tener diferentes cantidades de
sustancias químicas, asimismo, los productos de petróleo también varían
dependiendo del crudo de petróleo del que se produjeron. La mayoría de
los productos que contienen TPH se incendian. Algunos TPH son líquidos
incoloros o de color claro que se evaporan fácilmente, mientas que otros
son líquidos espesos de color oscuro o semisólidos que no se evaporan.
Muchos de estos productos tienen un olor característico a gasolina,
kerosén o aceite. Debido a que en la sociedad moderna se usan tantos
productos derivados del petróleo (por ejemplo, gasolina, kerosén, aceite
combustible, aceite mineral y asfalto), la posibilidad de contaminación
ambiental es alta. La contaminación con productos de petróleo estará
constituida por una variedad de estos hidrocarburos. Debido al gran
numero de hidrocarburos involucrados, generalmente no es practico medir
cada uno de ello. Sin embargo, es útil medir la cantidad total del conjunto
de hidrocarburos que se encuentran en una muestra de suelo, agua o aire.
La cantidad de TPH que se encuentra en una muestra sirve como
indicador general del tipo de contaminación que existe en el sitio. Sin
embargo, la cantidad de TPH que se mide suministra poca información
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acerca de como hidrocarburos de petróleo específicos pueden afectar a la
gente, los animales y las plantas. Para tener una idea más clara acerca de
lo que les sucede a estas sustancias en el ambiente, los científicos han
dividido a los TPH en grupos de hidrocarburos basado en el
comportamiento similar en el suelo o el agua. Estos grupos se conocen
como fracciones de hidrocarburos del petróleo. Cada fracción contiene
muchos componentes individuales.
CAPITULO IV
4. 1. EVALUACIÓN DE RESULTADOS
Se llevaron a cabo las acciones iniciales contempladas en el Plan de Mitigación y
Remediación, como parte de las mismas se tomo una primera muestra de suelo, a fin de
conocer la concentración inicial del TPH (Hidrocarburos Totales de Petroleo) del
material contaminado, obteniendo una concentración de ......... mg/kg.
Después de aplicado el tratamiento de biorremediación, con fecha ........................ se
realiza un nuevo muestreo para determinar la continuidad o no de las aplicaciones, el
resultado obtenido es de 47 mg/kg de TPH en suelo.
Este valor comparado con el estándar de la norma internacional canadiense, norma
que tomamos en referencia por no existir normativa nacional, para concentración de
hidrocarburos en suelo (CANADA-WIDE STANDARDS for PETROLEUM
HYDROCARBONS (PHC) IN SOIL), en la que el estándar para suelo comercial
referido a la Fracción 1 (C6 - C10) . diesel, es de 320 mg/kg, nos indica que se ha
alcanzado la inocuidad y seguridad del material para su disposición final.
4.2. CONCLUSIONES
Se ha removido aproximadamente un total de de material acopiado
inicialmente a un lado de la carretera ya existente, para su posterior traslado a la
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zona de biorremediación, habiendo realizado la limpieza de un área aproximada de
.
Se ha realizado la restauración de la zona afectada mediante la incorporación de
material de características similares y la perforación de la superficie para que esta
guarde armonía con el resto del paisaje.
La aplicación de microorganismos a favorecido la degradación rápida del contenido
de Hidrocarburos Totales de Petróleo en el suelo, logrando la inocuidad y seguridad
del mismo en su reutilización y/o disposición final, alcanzando una concentración de
47mg/kg, concentración ambientalmente segura y que de acuerdo a normas
internacionales como la CANADA-WIDE STANDARDS for PETROLEUM
HYDROCARBONS (PHC) IN SOIL, se encuentra por debajo del estándar de calidad
comercial, fracción 1 (320 mg/kg), siendo toda vez que la disposición final del suelo
tratado será para relleno.
BIBLIOGRAFIA
es.wikipedia.org/wiki/Biorremediación
www.miliarium.com › Prontuario › TratamientoSuelos
edafologia.ugr.es/conta/tema19/metodos.htm
www.inecc.gob.mx/descargas/publicaciones/372.pdf
www.uap.edu.pe/Investigaciones/Esp/Revista_10_Esp_03.pdf
pcti.mx/.../biorremediacion-de-suelos-contaminados-con-hidrocarburos
ANEXOS
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