ARTICULO 3
Solucionando grandes
problemas ambientales con la ayuda de pequeños amigos: las técnicas de
biorremediación.
Podemos
definir la biorremediación como la
utilización de seres vivos para solucionar un problema ambiental, tales como el
suelo o agua subterránea contaminados. En un ambiente no contaminado las
bacterias, los hongos, los protistas y otros microrganismos heterotróficos
degradan constantemente la materia orgánica disponible, para obtener energía.
Cuando un agente contaminante orgánico, combustible, petróleo u otro es
accidentalmente liberado en un ambiente
dado, algunos de los microrganismos indígenas morirían, mientras que
sobrevivirían algunos otros capaces de degradar estos compuestos orgánicos. La biorremediación trabaja proveyendo a estos
organismos de nutrientes, oxigeno y otras condiciones que favorecerán su rápido
crecimiento y reproducción.
Los
sistemas de depuración basados en lagunas
de lodos activados provocan la disminución de carga orgánica mediante la
degradación microbiana. Estos procesos además reducen la carga toxica presente
en los efluentes.
Biorremediación
puede definirse como la respuesta biológica al abuso ambiental. Esta definición
permite distinguir entre el uso de microrganismos para recuperar áreas
contaminadas y para tratamientos de residuos tanto industriales como
domiciliares.
Es
necesario establecer previamente cuales con los niveles e contaminación que
pueden ser admitidos en un ecosistema sin que por ello se provoquen daños a los
seres vivos que viven en el.
Los
microrganismos utilizados en biorremediación son generalmente
no-fotosintéticos, ecológicamente ocupan el nivel trófico denominado de los
descomponedores, en el que los hongos y
bacterias son componentes principales.
¿Cómo obtienen energía los
microrganismos?
Existen
diversas formas por las cuales los
microrganismos son capaces de producir energía necesaria para su crecimiento y
reproducción:
1.
Fotosíntesis
2.
Oxidación
de compuestos inorgánicos
3.
Oxidación
de compuestos orgánicos
Específicamente
a la tercera categoría, formada por organismos heterotróficos, capaces de
degradar materia orgánica y tóxicos orgánicos. Los caminos metabólicos que
pueden emplear los microrganismos presentes en esta categoría se pueden
clasificar en tres grupos; el primero de ellos depende del oxígeno (aeróbico)
como aceptor final de electrones, mientras que los otros dos se realizan en
ausencia de oxígeno (anaeróbico).
La
acción de los microrganismos anaeróbicos es más lenta, pero en contrapartida
son capaces de degradar compuestos más tóxicos o con escasos lugares atacables
enzimáticamente en sus moléculas, como los hidrocarburos aromáticos
policíclicos, solventes clorados y pesticidas. Este grupo de organismos goza de
“mala prensa” debido a que están asociados a la producción de olores
nauseabundos y gases inflamables, y también debido a que muchos de ellos son
patógenos.
a)
Respiración
aeróbica. Este es el proceso más eficiente de los tres (en cuanto a la
producción de energía o ATPs), por lo que es el elegido por los microrganismos
siempre que esté presente el oxígeno (que es el aceptor final de los
electrones) y, por supuesto, que tenga la maquinaria enzimática para realizar
el proceso.
Los substratos, compuestos orgánicos como
azúcares, proteínas, lípidos e inclusive petróleo. Estos organismos son
utilizados en las plantas de tratamiento de aguas cloacales e industriales. Su
función es llevar a cabo poniendo en contacto las aguas residuales con una
población microbiana aclimatada, y controlando cuidadosamente las condiciones
ambientales (nutrientes, concentración de gases, concentración de tóxicos). Los
organismos aeróbicos degradan la materia orgánica más rápidamente y eficientemente
que los anaeróbicos, por lo que generalmente son los utilizados en los procesos
de depuración de aguas, o lodos.
Se
denomina DBO (demanda bioquímica de oxígeno) a la cantidad de oxígeno necesaria
para que los microrganismos presentes en una muestra de agua oxiden la materia
orgánica, y es un indicador de contaminación por materia orgánica, debido a
vertidos cloacales, industrias u otras fuentes.
b)
Respiración
anaeróbica. Es similar a la respiración aeróbica, con la diferencia de que el
último aceptor de los electrones no es el oxígeno (sino nitratos, sulfatos,
hidrógeno, etc.). Normalmente estos organismos son anaerobios estrictos, o sea
que sólo pueden crecer en ausencia total de oxígeno (el oxígeno es tóxico para
ellos).
c)
Fermentación: Algunos organismos obtienen
energía de la degradación de compuestos orgánicos, degradándolos sólo
parcialmente. Tanto el donor como el aceptor de los electrones es una molécula
orgánica.
La
implementación del proceso de biorremediación
en una situación como el derrame de hidrocarburos sobre el suelo podría involucrar los siguientes pasos:
1)
Retirada
de la fase líquida no acuosa (NALP). Si existe una fase no acuosa de
hidrocarburo (NALP en la terminología anglosajona), debe procederse a su
remoción, ya que es una fuente concentrada del material peligroso.
2)
Estudios
hidrogeológicos. El agua subterránea transporta los contaminantes, y si se
considera necesario eliminarlos de ella, será necesario realizar estudios
hidrogeológicos que permitan establecer el tamaño de la “pluma”, la dirección y
la velocidad de flujo de las aguas subterráneas en esa zona.
3)
Estudios microbiológicos. Es necesario
estudiar el comportamiento de los microrganismos indígenas (los que se
encuentran normalmente en el área contaminada), a los fines de evaluar la
velocidad con la que degradan los contaminantes, la respuesta a los tóxicos y
el efecto del agregado de nutrientes, oxígeno u otros factores que pueden
favorecer el crecimiento y metabolismo de los organismos lo que permite establecer si es necesario o
no la aplicación (siembra) de otros microrganismos (provenientes de cultivos
industriales).
4)
Elección
de la ingeniería. Una vez realizados los estudios anteriores, debe diseñarse un
sistema tal que permita optimizar el proceso de degradación microbiológica,
realizando las instalaciones y perforaciones que permitan la inyección de
oxígeno y de nutrientes.
5)
Instalación
y comienzo de las operaciones. En primer lugar se comienza la extracción de
agua, y se pone en marcha el sistema de purificación de ésta (químico, físico o
biológico); si la calidad del agua tratada es la esperada, se comienza
areinyectarla.
6)
Operación y monitoreo. Debe medirse con
elevada frecuencia, diariamente, los valores de temperatura, nutrientes,
concentración de oxígeno, pH, potenciales de oxidación/reducción, entre otros
posibles parámetros, a lo largo de pozos seleccionados.
7)
Fin de las operaciones. Cuando los niveles de
los contaminantes alcanzan el nivel permitido por la legislación vigente o bien
los valores seleccionados para el proyecto, se realiza normalmente un muestreo
final para preparar los informes exigidos por los organismos de control en los
distintos niveles gubernamentales.
La
Biorremediación de suelos contaminados con nitrotoluenos es muy importante por
dos motivos; en primer lugar los dinitro y trinitrotoluenos son considerados
carcinógenos, y en segundo lugar, los emplazamientos con esta contaminación son
muy importantes, tanto en número como en tamaño. En muchos casos, la
contaminación se concentra en la parte superior del suelo de fortificaciones
que fueron usadas para producir o depositar TNT, en instalaciones militares. En algunas ocasiones no es necesaria la
reducción total del TNT, sino que algunos metabolitos pueden ser incorporados a
una matriz orgánica (humificación) quedando de esta manera inmovilizados.
Futuro de las técnicas de biorremediación
Las
aplicaciones más importantes de la biorremediación han sido aquellas que
modifican el ambiente para estimular la actividad de los organismos que allí se
encuentran. Comparada con los
métodos físicos de limpieza, la biorremediación es más económica y causa menos
perturbación en el medio ambiente, las
técnicas de biorremediación son una buena estrategia de limpieza para ciertos
tipos de contaminación, como la producida por el petróleo y otros compuestos
orgánicos no demasiado tóxicos. Cuando existe una acumulación de sustancias
toxicas o no biodegradables la biorremediación no funciona, ya que la
colonización y crecimiento de los microrganismos se encuentra inhibida.
