jueves, 5 de mayo de 2011

BIORREMEDIACION ANAEROBICA-UN POTENCIAL SIN EXPLOTAR


La tecnología de biorremediación utiliza el potencial metabólico de los microorganismos a limpiar el suelo contaminado y agua.
Los microorganismos pueden ser indígenas a una el área contaminada o pueden ser aislados de otra parte y llevado a la
de sitios contaminados.
Compuestos contaminantes son transformados por los organismos vivos a través de reacciones que tienen lugar como parte de su los procesos metabólicos.

Un gran número de microorganismos han sido aislados en los últimos años que son capaces de degradar los compuestos que son previamente considera que no degradables. Esto demuestra que bajo la presión selectiva de la contaminación del medio ambiente, los microorganismos desarrollar la capacidad catabólica o para degradar o convertirlos en productos inocuos
Sin embargo la mayoría de los procesos no funcionan de manera óptima. La diseño de biocatálisis mejora implica diferentes aspectos de la optimización, tales como; la creación de nuevas rutas metabólicas, la  ampliación del sustrato rangos de las vías existentes, la mejora de las propiedades relevantes al proceso de microorganismos, etc Hasta hace poco, la práctica aplicaciones de la biorremediación  in situ han centrado sobre todo en los microorganismos aerobios, que la ganancia de energía mediante la oxidación del compuestos de dióxido de carbono con el oxígeno que actúa como receptor de electrones. Sin embargo, este enfoque ha tenido un éxito limitado, no por lo menos porque el oxígeno, un absoluto requisito para aerobios, es escasa en casi todos los ambientes contaminados. La escasez de oxígeno en muchas sub superficie contaminada entornos ha despertado interés en el biorremediación potencial de anaerobios.

Esta vida microbiana en el ausencia de oxígeno está empezando a mostrar un potencial significativo para la solución de uno de los importantes problemas actuales de la contaminación ambiental y la degradación (Coates y Anderson, 2000). Lu et al. (1999) indicó que los procesos anaeróbicos encuentran naturalmente en la cuenta del subsuelo para mayor parte de la degradación de contaminantes orgánicos en los acuíferos. Anaerobios oxidar orgánicos compuestos de dióxido de carbono, pero el uso aceptores de electrones como el nitrato, sulfato, o Fe3 + óxidos en lugar de oxígeno. Las diversas capacidades metabólicas de anaerobios representan una fuerza potencialmente poderosa en la lucha contra la contaminación. En los sedimentos en los que procesos anaeróbicos se establecen, estimular a la comunidad anaeróbico tiene la ventaja de la mejora de un activo y
aclimatados población microbiana. Si el tasas naturales de la degradación de contaminantes son demasiado lento, aumento de los niveles de los suplentes aceptores de electrones puede acelerar la tasa de la degradación anaeróbica de contaminantes.


Los hidrocarburos son una de las más grupos importantes de productos químicos para la humanidad debido a su abundancia natural, industrial
importancia y su uso extensivo como fuente de energía primaria. Petróleo
contaminación por hidrocarburos se está convirtiendo en una gran preocupación debido a la toxicidad y obstinación de muchos de los componentes de los combustibles.
La mayoría de las estrategias de biorremediación para eliminación de los hidrocarburos del petróleo son respiración aeróbica.

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) son de mayor preocupación debido a su toxicidad, baja volatilidad, resistencia a la afinidad de la degradación microbiana, así como alta los sedimentos. Aunque varios autores han
informó de que los HAPs no se degradan en estrictas condiciones anaeróbicas (Heitkamp et al. 1987; Mihelcic y Luthy, 1988),
la degradación de los HAP en la ausencia de oxígeno con nitrato como el electrón aparente aceptor También se ha demostrado (Leduc et al., 1992).

Hidrocarburos alifáticos clorados (CAH) son provocados por el hombre compuestos orgánicos. CAH se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, tales como disolventes y desengrasantes y en la fabricación de materias primas

Efectos de los surfactantes en la biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos


Efectos de los surfactantes en la biorremediación de suelos
contaminados con hidrocarburos

La biorremediación es una tecnología que tiene un gran potencial en la recuperación de sitios contaminados por hidrocarburos de petróleo y generalmente es más barata que otras alternativas de restauración. Los factores externos de la biorremediación tales como los nutrientes, humedad, temperatura, oxigeno, pH, entre otros son importantes para lograr condiciones favorables. La biorremediación se ve muy favorecida con la aplicación de surfactantes, le ayuda en la biodisponibilidad del contaminante y con esto en su biodegradación, si bien pueden existir efectos negativos, esto hace suponer realizar pruebas previas, para definir el tipo de surfactante a utilizar y su dosis.

El proceso de biorremediación en suelos contaminados con hidrocarburos,  se puede llevar a cabo con surfactantes, está condicionado por las capacidades fisiológicas de los microorganismos, la estructura química del hidrocarburo, el tipo de surfactante y los factores ambientales del suelo.
Aplicar surfactantes puede actuar incrementando la biodisponibilidad del hidrocarburo mediante la desorción y solubilización de un contaminante,  esto permite la transferencia de masa y biodegradación.

Los surfactantes pueden  actuar en una inhibición y/o toxicidad de la población microbiana. La presente revisión tiene por objeto describir los efectos de los surfactantes en el proceso de biorremediación dándole un énfasis a los efectos que influyen en la biodisponibilidad y finalmente discutir sobre los factores que ocasionan la inhibición y toxicidad.

Los hidrocarburos más estudiados son benceno, tolueno, etilbenzeno y xileno agrupados también bajo la apelación BTEX y los poliaromáticos (HAP), el diaromático naftaleno y los triaromáticos fenantreno, antraceno y fluoreno (4) que generan un impacto negativo a los ecosistemas y a la salud de los seres vivos.

Numerosos microorganismos, incluyendo bacterias, hongos y levaduras, son conocidos por su capacidad para degradar hidrocarburos. Contaminantes presentes en la fase líquida no acuosa (NAPL, por sus siglas en inglés) o absorbidos en la matriz del suelo no suelen estar disponibles para la degradación microbiana, por lo que la tasa de degradación es a menudo limitada por problemas de transferencia de masa.

Los surfactantes son esenciales para el proceso de biorremediación, esto confirma el hecho de que algunos microorganismos producen su propio surfactante (biosurfactante) para solubilizar compuestos orgánicos hidrofóbicos.

POTENCIAL DE LA BIORREMEDIACIÓN EN SUELOS CONTAMINADOS CON
HIDROCARBUROS

Se estima que en un gramo de suelo en condiciones naturales (no afectadas por acciones antropogénicas) se pueden encontrar hasta 600 millones de bacterias, entre las cuales pueden existir entre 15 mil y 20 mil especies distintas.

Los hidrocarburos con menos de 10 átomos de carbono o bien de tres o menos anillos aromáticos tienden a ser fáciles de degradar. Todos los HAP con menos de 5 anillos son al menos parcialmente biodegradables por una variedad de microorganismos tanto aerobios como anaerobios.

Benceno, xileno y tolueno, son componentes de la gasolina que se degradan con facilidad; por otro lado, algunas estructuras moleculares complejas como parafinas ramificadas, olefinas o alcanos cíclicos, son mucho más resistentes a la biodegradación.

Las resinas y asfaltenos se consideran como compuestos resistentes a la biodegradación, se debe a que su estructura es muy compleja y deben intervenir diferentes tipos de enzimas que sean capaces de oxidar tanto alcanos lineales como cíclicos, aromáticos, policíclicos y
heteropoliaromáticos. Durante la biodegradación ocurren dos eventos principales: el consumo del sustrato y el crecimiento microbiano.

APLICACIÓN DE SURFACTANTES EN LA BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS
CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS

Los surfactantes son compuestos que tienen la particularidad de mantenerse en dos
interfases cuyo potencial y caracterización es su capacidad de emulsión, desorción,
solubilidad y como agentes de superficie, son necesarios en procesos biológicos, en
algunos tratamientos de biorremediación no se podrían llevar a cabo sin ayuda de estos compuestos.

Los surfactantes son moléculas que tienen una fracción de cabeza polar hidrofílica y
una cola hidrofóbica de fracción no polar , manteniéndose principalmente en la interfase aceite/agua o aire/agua).  Su ubicación de la molécula de surfactante en la interfase. Si el surfactante está dentro de la fase acuosa, su grupo polar puede estar rodeado de moléculas de agua (solvatación). Si el surfactante está disuelto en una fase oleica, su grupo apolar posee interacciones con el solvente.

Los Biosurfactantes
Algunos microorganismos pueden sintetizar sus propios surfactantes a los cuales se les
conoce como biosurfactantes, incluso pueden sinterizar en condiciones extremas, la mayoría son neutros o de carga negativa, se clasifican por su composición química en: glicolipidos, lipopeptidos y lipoproteínas, fosfolipidos, ácidos grasos y poliméricos. Se señala que el biosurfactante en realidad puede tener una actividad antimicrobiana y es probable que los microorganismos produzcan moléculas tales como agentes antagonistas para ganar ventaja competitiva por el sustrato en las comunidades microbianas (es decir, amensalismo)

Uno de los parámetros principales que influyen en el alcance de la biodegradación es su biodisponibilidad y este es un objetivo prioritario para el campo de biorremediación. Los contaminantes hidrófobos no son fácilmente biodisponibles debido a su baja solubilidad acuosa o su tendencia en adsorberse fuertemente al suelo. Se acepta que la biodisponibilidad es el factor más importante para que la degradación biológica termine siendo lenta, además parece disminuir con el tiempo del envejecimiento del suelo.

La biodegradación de los surfactantes no iónicos se hace más difícil cuando la parte hidrofóbica de la molécula es ramificada. Un anillo aromático en la parte hidrófoba de la molécula dificulta aún más la biodegradación. La biodegradabilidad de los surfactantes ha sido recopilada por Swisher  con una actualización de la degradación aeróbica de los surfactantes por Van Ginkel.

La inhibición y toxicidad delsurfactante siempre es desfavorable, todos los demás aspectos pueden tener efectos positivos o negativos sobre la remediación. El surfactante tiene poca utilidad cuando el propio producto da lugar a una contaminación ambiental. En consecuencia, la toxicidad de los surfactantes y sus potenciales de degradación son uno de los criterios más importantes para la selección de un agente surfactante en la remediación del suelo. Una revisión de la toxicidad de los diferentes tipos de surfactantes sobre numerosas especies se da por De Oude. Los
estudios de surfactantes químicos han demostrado que la carga tiene un impacto sobre la toxicidad. En términos generales catiónicos son los más tóxicos y han sido usados históricamente como antimicrobianos, mientras que los aniónicos son menos tóxicos y más activos contra gram positivos que gram negativos, los no iónicos y biosurfactantes se consideran como los menos tóxicos.

Los surfactantes no iónicos son las mejores opciones para mejorar la biodegradación de hidrocarburos debido a su baja toxicidad, sin embargo tienen diferentes grados de toxicidad
en función de su estructura molecular.