ARTICULO 3 SOLUCIONANDO GRANDES PROBLEMAS AMBIENTALES

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.