Tarea 3Estrategias de Biorremediación para problemáticas ambientales José Daniel Payares Mercado 1063956154 Ana Patricia Puerta Pinto 68248255 Analida Pineda Gelviz 63517101 Milton Smith Pérez 88160071 Deris Mailen Hernández Grupo: 35 Tutor Yesid Alexander Sánchez Procesos de Biorremediacion Cod: 358025a_471 Universidad Nacional Abierta Y A Distancia – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente-(ECAPMA) Abril de 2018 ACTIVIDAD DESCRIPCION TITULO DE LA Contaminacion del suelo a causa del derrame de hidrocarburo por voladura de la PROBLEMATICA tubería que transporte en el Municipio de Saravena, Departamento de Arauca. FOTOGRAFIA La vereda Playas del Bojaba está ubicada en la zona sur-occidental del Municipio de Saravena, a aproximadamente a unos 4 kilómetros del casco urbano del Municipio, está ubicado en el Distrito 8 de la zona rural, con una latitud 6º36’18,88” N y longitud 71º53’56,22” S. UBICACIÓN DEL LUGAR Es una vereda de gran influencia porque allí se encuentran los Resguardos del valles del sol y playas del bojaba, y es una Zona de abastecimiento de la Cooperativa Aguas del Sarare – COOAGUASAR LTDA, en la parte alta Río Bojabá está la reserva hídrica y nace la quebrada la pava, que es una fuente hídrica que atraviesa el Municipio de Saravena Un suelo contaminado por derrame de hidrocarburo, de forma generalizada, lleva consigo una serie de cambios progresivos de sus propiedades físico-químicas como son: TIPO DE LUGAR Color, los suelos son pardo oscuros (10YR 3/3) en seco y pardo muy oscuro (10YR CONTAMINADO 2/2) en húmedo. Densidad aparente (Da), presenta una disminución en dirección suroeste hacia las zonas más bajas donde se encuentran las mayores concentraciones de hidrocarburos y ACTIVIDAD DESCRIPCION material orgánico proveniente de las partes altas que son transportadas por la lluvia. Los hidrocarburos son compuestos de gran abundancia en la naturaleza integrados por átomos de carbono e hidrógeno. Éstos se clasifican según la estructura de los enlaces existentes entre los átomos de carbono que componen la molécula. Densidad.- El petróleo es más liviano que el agua. Su peso específico es CARACTERISTICAS influenciado por factores físicos y por la composición química del crudo. 0.75-0.95 DE LOS Kgr./lt. Aumenta con el porcentaje de asfalto. CONTAMINANTES Olor.- Es característico y depende de la naturaleza y composición del aceite crudo. Los hidrocarburos no saturados dan olor desagradable, debido al ácido sulfhídrico y otros compuestos de azufre. Color.- El color del petróleo varía de amarillo al rojo pardo y negro. Por luz reflejada, el aceite crudo es usualmente verde, debido a la fluorescencia; Los aceites medianos color ámbar Deterioro de las propiedades físicas y químicas del suelo Migración y muerte de especies tanto vegetales como animales. Volatilización de compuestos tóxicos, producto de la evaporación del petróleo TIPO DE derramado. CONTAMINACION Generación de olores ofensivos por evaporación del petróleo. Efectos negativos sobre la reproducción y propagación a la fauna y flora marina. Destrucción de las fuentes alimenticias de las especies superiores. Incorporación de carcinógenos en la cadena alimentaria. PROPUESTA ESTRATEGIA DE BIORREMEDIACIÓN PARA LA PROBLEMÁTICA, DE CONTAMINACIÓN DEL SUELO POR HIDROCARBUROS La Biorremediación, es uno de los procesos más utilizados por el ser humano, para et oxificar variados contaminantes de los diferentes ambientes, como el agua y el suelo, usando de manera estratégica microorganismos, plantas o enzimas, la cual es una técnica muy utilizada para disminuir la contaminación por los hidrocarburos de petróleo y sus derivados. En diferentes casos se han desarrollado diversas estrategias que han sido utilizadas con el fin de restaurar el suelo y la calidad del agua, disminuyendo la contaminación del medio ambiente de acuerdo a las necesidades del problema a solucionar, como lo es en este caso la problemática ambiental de Derrame de Petróleo en Municipio de Saravena Arauca. La descomposición del petróleo por la vía microbiana es un mecanismo muy ágil y seguro para eliminar la contaminación, para lo cual es muy importante estudiar las formas por las cuales los microorganismos asimilan los compuestos del petróleo y de qué manera se puede acelerar los procesos de descontaminación. Los microorganismos más utilizados en este proceso son: - Bacillus Alcalophilus - Rhodococcus Erythropolis Estas son bacterias degradadoras de hidrocarburos. LANDFARMING La técnica más usada para la biorremediación de los lodos contaminados con hidrocarburos y de otros desechos de la industria petrolera es la denominada landfarming. Se realiza trasladando los contaminantes a un suelo no contaminado, el cual ha sido preparado con anterioridad Es allí donde tiene su génesis nuestro trabajo, que consiste en apoyar desde la microbiología una labor interdisciplinaria para remediar los pasivos ambientales que genera la empresa petrolera. Origen y composición del petróleo El petróleo es el resultado de la degradación anaeróbica de materia orgánica, durante largos períodos de tiempo y bajo condiciones de alta temperatura y presión, que la convierte en gas natural, crudo y derivados del petróleo. El petróleo crudo es una mezcla extremadamente compleja y variable de compuestos orgánicos, donde la mayoría de los ellos son hidrocarburos, que varían en peso molecular desde el gas metano hasta los altos pesos moleculares de alquitranes y bitúmenes. Estos hidrocarburos pueden presentarse en un amplio rango de estructuras moleculares: cadenas lineales y ramificadas, anillos sencillos, condensados o aromáticos. Los dos grupos principales de hidrocarburos aromáticos son los monocíclicos, el benceno, tolueno y xileno (BTEX) y los hidrocarburos policíclicos (PAHs) tales como el naftaleno, antraceno y fenantreno. DESCRIPCIÓN DEL GRUPO DE ORGANISMOS VIVOS INVOLUCRADOS Bacillus Alcalophilus Es uno de los procariotas mejores conocidos, en términos de la biología molecular y biología celular. Su excelente susceptibilidad genética y el tamaño relativamente grande, han proporcionado poderosas herramientas necesarias para investigar a una bacteria desde todos los aspectos posibles. La pared celular de Bacillus es una estructura en el exterior de la célula que forma la segunda barrera entre la bacteria y el medio ambiente, al mismo tiempo mantiene la forma de varilla y resiste la presión generada por turgencia de la célula. La pared celular se compone de teichoic y ácido teicurónico. B. subtilis, es la primera bacteria, la cual tiene un rol actina - como citoesqueleto en la determinación de la forma celular y peptidoglicano se identificó en la síntesis, el cual fue localizado en la síntesis de un conjunto completo de enzimas-peptidoglicano. La mayoría de especies dan positivo a la prueba de la catalasa y son saprófitas. Viven en el suelo, agua del mar y ríos, aparte de alimentos que contaminan con su presencia. Aunque generalmente son móviles, con flagelos peritricos, algunas especies de interés sanitario, como B. anthracis, (causante del carbunco) son inmóviles. Hay especies productoras de antibióticos. Rhodococcus Erythropolis Los géneros Rhodococcus y Athrobacter son conocidos por su habilidad de degradar un amplio rango de hidrocarburos alifáticos y aromáticos, algunos pueden producir surfactantes. La degradación de los alcanos está fuertemente asociada a la solubilidad del hidrocarburo. Los de cadenas cortas (C5 a C9) pueden ser tóxicas para los microorganismos debido a la solubilidad de las mismas en agua, esta es una posible causa de los resultados negativos del ensayo en medio líquido con nafta cuya composición es de carbonos menores a C12, mientras que los hidrocarburos con cadenas superiores a 22 átomos de carbono son poco solubles y generan residuos cuya degradación es dificultosa dada su baja biodisponibilidad para las bacterias. La cepa fue aislada de un suelo contaminado con aceite, en donde el mayor porcentaje de hidrocarburos es alifáticos de cadena larga, y el suelo en donde se inoculó es proveniente de una estación de servicio que posee contaminaciones con hidrocarburos livianos y pesados, provenientes de los combustibles y aceites lubricantes usados, 75 % hidrocarburos alifáticos, 18,6 % hidrocarburos aromáticos y 6,2 % hidrocarburos polares. PRESUPUESTO BIORREMEDACION (LANDFARMING) RECURSO PRESUPUESTO RETRO-EXCAVADORA (Alquilada) (se necesita remover el suelo, con la finalidad de airear el material contaminado, su vez ayudar a tener una 1 hora RETRO ($ 100.000.00) mezcla homogénea al momento de 8 horas utilizar los microorganismos necesarios para la biorremedacion) Bombas ( $ 2.000.000) BOMBAS Plástico($ 1.000.000) (utilizadas para regar el suelo) PLASTICOS DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (para crear la celda de soporte) MATERIALES hongos, bacterias naturales o $ 500.000 modificadas genéticamente para neutralizar sustancias toxicas RECURSOS HUMANOS $ 10.000.000 5 PERSONAS TOTAL $14.000.300,00 ACTIVIDAD DESCRIPCION TITULO DE LA Contaminación del Agua a causa del vertimiento de aguas servidas y de residuos sólidos de PROBLEMATICA la cabecera municipal de Leticia al rio Amazonas FOTOGRAFIA ACTIVIDAD DESCRIPCION Malecón o el puerto de la ciudad está ubicado en la zona sur del municipio de LETICIA, Amazonas con -4.215729, -69.944825. UBICACIÓN DEL Zona base del turismo del departamento ya que es en esta zona donde salen los bores LUGAR que trasportan a los turistas nacionales, extranjeros como residentes de la ciudad y áreas vecinas este es un brazo del rio amazonas que pasa frente al llamado “puerto de la ciudad” estas aguas convergen en menos de 500 mts, al rio Amazonas EL agua es como el suelo contaminado diariamente por el vertimiento de aguas servidas originando un impacto directo en las áreas donde pasa estas aguas contaminadas. Color, de las aguas es un tono grisáceo TIPO DE LUGAR Densidad aparente (Da), una disminución en dirección sur – oriente en el trascurso de CONTAMINADO 500 mts hacia el Brasil se presenta disolución por la cantidad de caudal de rio amazonas. PH, presenta una medición de 6.2 medianamente acido cantidad de material orgánico. Olor, es olor característico a aguas podridas residuales fuerte Color: Suele ser gris o pardo, pero debido a los procesos biológicos anóxicos el color puede pasar a ser negro. Turbidez: Se debe a la cantidad de materias en suspensión que hay en las aguas residuales (limo, materia orgánica y microorganismos. Esta turbidez, en las masas de aguas CARACTERISTICAS receptoras, afecta a la penetración de la luz, lo que redundaría en una menor productividad DE LOS primaría. CONTAMINANTES Sólidos Se pueden clasificar en: - Totales: residuos que quedan tras la evaporación y secado de la muestra a 130 ºC durante 60 mm. - Fijos: residuos remanentes después de la evaporación y carbonización á 600 ºC, durante minutos. ACTIVIDAD DESCRIPCION Materia orgánica Constituye la tercera parte de los elementos de las aguas residuales, siendo los principales compuestos que se pueden hallar: - Proteínas (40-60 %) - Carbohidratos (25-50 %) - Grasas y aceites (10 %), En las aguas residuales urbanas, la urea y el amoníaco constituyen las principales fuentes de nitrógeno, junto con las proteínas. La materia orgánica también puede aportar azufre, hierro y fósforo. Demanda bioquímica de oxigeno (DBO): es la cantidad de oxígeno que necesitan los microorganismos para degradar la materia orgánica presente en el agua. Demanda química de oxigeno (DQO): mide la cantidad de materia orgánica del agua, mediante la determinación del oxígeno necesario para oxidaría, pero en este caso proporcionado por un oxidante químico como el permanganato potásico o el dicromato potásico. Este parámetro no puede ser menor que la DBO, ya que es mayor la cantidad de sustancias oxidables por vía química que por vía biológica. Los rangos de clasificación para verificar si un agua está contaminada es dada por la RESOLUCIÓN 631 DE 2015, Art. 8-9 para Colombia como legislación más resiente. TIPO DE CONTAMINACION ACTIVIDAD DESCRIPCION Debemos hacer referencia que estamos hablando de aguas domesticas sin incluir ningún vertimiento de industrias para lo cual los parámetros estarían complementados según las calidades de las aguas residuales. Impactos Las fuentes de agua (ríos, acuíferos, lagos, mar), han sido incapaces por sí mismas para absorber y neutralizar esta carga contaminante, y por ello estas masas de agua han perdido sus condiciones naturales de apariencia física y su capacidad para sustentar una vida acuática adecuada, que responda al equilibrio ecológico que de ellas se espera para preservar los cuerpos de agua. Como resultado, pierden aquellas condiciones mínimas que les son exigidas para su racional y adecuado aprovechamiento como fuentes de abastecimiento de agua, como vías de transporte o fuentes de energía La presencia de organismos patógenos, provenientes en su mayoría del tracto intestinal, hace que estas aguas sean consideradas como extremadamente peligrosas, sobre todo al ser descargadas en la superficie de la tierra, subsuelo o en cuerpos de agua. Es el caso con la presencia de bacterias del grupo entérico que producen enfermedades de origen hídrico como: fiebre tifoidea, paratifoidea, disentería, cólera, entre otras. Entre las principales enfermedades causadas por virus presentes en las aguas residuales están: poliomielitis, hepatitis infecciosa, entre otras, y la presencia de microorganismos producen enfermedades como disentería amebiana, bilharziasis, entre otras. Malos olores: Consecuencia de las sustancias extrañas que contiene y los compuestos provenientes de estas aguas servidas en su descomposición generan gases nauseabundos Acción tóxica: Muchos de los compuestos minerales y orgánicos que contienen esas aguas residuales provoca sobre la flora y la fauna natural la muerta por su toxicidad. Potencialidad infectiva: las aguas servidas no tratadas permite transmitir enfermedades y se convierten en peligro para las comunidades expuestas. En siglos pasados esto fue causas de miles y miles de muertes en Europa. Transformación de la apariencia física: el cambio estético en áreas afectadas por descargas empobrece la calidad del paisaje En casos de sobrecarga residual la vida dentro del afluente es de cero Propuesta de Procedimiento, maquinaria y procesos fisicoquímicos y ambientales Problemática biorremediación involucrados. Fitorremediación Es un tratamiento donde se aprovechan los procesos biológicos de las plantas con Eichornia acuáticas, terrestres y microorganismos (adsorción, absorción, degradación, Crassipes (Sistema reacciones redox, acumulación, etc.) para tratar el agua residual. Una de las con planta flotante plantas acuáticas más utilizadas en estos sistemas de tratamiento biológico es sobre zonas Eichornia Crassipes, para el suelo en proceso de investigación la eliconias estratégicas del río).debido a su capacidad de eliminar una gran variedad de contaminantes (nutrientes, metales pesados, sustancias orgánicas, metales radioactivos, -Puede vivir en derivados del petróleo, otros). Contaminación aguas con Procedimiento: del agua a temperaturas de 15 -Realizar muestreo del agua para analizar sus parámetros fisicoquímicos y su composición una vez por mes. causa del a 30°C. Realizar muestreo del suelo y posterior de las plantas. vertimiento de -En aguas duras o Limpieza y educación del área aguas servidas blandas e -Proceder a la compra y la colocación de las plantas flotantes sobre zonas y de residuos igualmente en loticas del río. sólidos de la rangos de ph -Realizar la vigilancia y el control de crecimiento y distribución de las plantas. cabecera amplios, de 5.5 a -Realizar muestreos periódicos del agua y de las plantas para analizar su municipal de 9.0 e iluminación composición. Leticia al río alta o muy alta. -Reemplazar periódicamente las plantas que ya presenten bioacumulación. Amazonas - Puede alcanzar un Maquinaria: diámetro de 30 cm. -Contratación con laboratorio para el análisis del agua. y un alto de 20 cm. - -Para colocación de las plantas: Canoas, varas, palines. Se puede tener - elementos de seguridad industrial. en acuarios Laboratorio certificado. destapados con Procesos fisicoquímicos y ambientales involucrados: muy buena Bioacumulación y translocación de los tóxicos en las plantas. iluminación (natural Disminución de los contaminantes presentes en el agua donde se colocaron las o artificial). plantas. PRESUPUESTO Propuesta de Presupuesto problemática biorremediaci Recursos (pesos ón colmbianos) Maquinaria y equipo: -Contratación con laboratorio para el análisis del agua. Parámetros mínimos DBO5-DQO- PH- grasas- aceites- SST-Solidos $4.8 00.000 Sedimentables. $ 400.000 por muestra, realizando una muestra mensual para control de avances por un año. $2.000.000 Análisis de suelo donde pasa el agua antes de ingresar al brazo del rio. (dos Contaminación muestras anuales) $3.000.000 del agua a causa del vertimiento de Fitorremediació Análisis de bioacomulacion en plantas $ 1.350.000 aguas servidas y n con Eichornia para establecer mecanismos de manejo. de residuos Crassipes Dos anuales. sólidos de la (Sistema con cabecera planta flotante Adecuación del área (limpieza y municipal de sobre zonas ubicación de semilla de las plantas). 10 $1.000.000 Leticia al río estratégicas del personas por 5 días. Amazonas. río y heliconias en el suelo Elementos de seguridad industrial $ 2.000.000 antes de llegar (guantes, botas, alcohol antisectico, a aguas del rio). overoles, tapabocas, gafas de seguridad, $28.000.000 casco. $40.000.000 Compra de semillas (plántulas flotantes y heliconias. $15.000.000 02 obreros por un año. 01 profesional para seguimiento, control y mejoramiento del sistema de $2.000.000 bioremediacion por un año. 10 metros de barrera flotante (impedir que salgan plántulas al rio amazonas) -Para colocación de las plantas: Canoas, varas, barretones, machetes otros TOTAL $ 99.150.000 BIBLIOGRAFIA Marrero-Coto, J., Díaz-Valdivia, A., & Coto-Pérez, O. (2010). Mecanismos moleculares de resistencia a metales pesados en las bacterias y sus aplicaciones en la biorremediación. Recuperado de:http://repositoriodigital.academica.mx/jspui/handle/987654321/367237 Rodríguez, D. T. (2003). El papel de los microorganismos en la biodegradación de compuestos tóxicos. Revista Ecosistemas, 12(2). 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