Bacterias para remediar efluentes y ambientes contaminados con hidrocarburos
El uso de microorganismos en biorreactores permite reducir en algunos casos los niveles de polución en un 70 por ciento en 21 horas.
El uso de microorganismos en biorreactores permite reducir en algunos casos los niveles de polución en un 70 por ciento en 21 horas.
La degradación de hidrocarburos es un fenómeno que se da en forma natural en el medio ambiente. “En los sitios donde hay contaminación crónica con hidrocarburos están aumentadas las poblaciones bacterianas que se alimentan de ellos, porque son productos naturales y por ende biodegradables”, explica Marina Nievas El Makte, investigadora asistente del CONICET en el Centro Nacional Patagónico (CENPAT).
La ingeniera química trabaja desde hace años en el estudio de las comunidades de microorganismos que viven en estas zonas, para determinar sus potenciales aplicaciones biotecnológicas y desarrollar dispositivos para limpiar aguas contaminadas.
Junto con su equipo colectó muestras de estas poblaciones en distintos puntos de la costa patagónica y las estudió para determinar específicamente qué tipo de sustancias degradan. Una vez identificadas las colocó en filtros biológicos, llamados reactores de biofilm, para purificar efluentes con altos contenidos de hidrocarburos.
En experimentos realizados en un biorreactor discontinuo, es decir aquel donde se introducen bacterias y los efluentes contaminados, la concentración de hidrocarburos que presentaban mayor resistencia a la degradación se redujo en más del 50 por ciento en menos de 24 horas.
Sin embargo, los resultados varían cuando los efluentes se hacen “circular” por un biorreactor - un dispositivo llamado biofiltro con operación continua. “En esos sistemas se alcanzó en 21 horas una disminución del 70 por ciento de la concentración de materia orgánica total, una forma indirecta de medir hidrocarburos”, explica la especialista, quien agrega que esta cifra podría llevarse al 90 o 95 por ciento cuando finalice la optimización del método.
Proceso natural
Marta Commendatore, química del CONICET en el CENPAT, estudia la contaminación por hidrocarburos de ambientes costeros en Patagonia y explica que si bien presentan en general bajos niveles de contaminación, un capítulo aparte son los puertos. “Allí, la concentración es usualmente de cien a mil veces superior que en otras áreas”, cuantifica.
Sin embargo, el fenómeno no siempre está relacionado con las actividades del hombre. Estas sustancias son producidas por plantas terrestres, fitoplancton, macroalgas y otros organismos marinos como parte de un proceso de síntesis natural. De hecho, los yacimientos de petróleo que se explotan en la actualidad se generaron a partir de la descomposición de especies que vivieron millones de años atrás.
“Para decir que un ambiente está contaminado se debe primero evaluar el origen de los hidrocarburos”, dice Commendatore. De acuerdo con la especialista, este proceso depende no sólo del nivel de polución sino también de la presencia de microorganismos que los degradan y las condiciones a las que están expuestos.
En una costa abierta al mar y expuesta al embate de las olas, la remoción mecánica es un factor a considerar que se suma a la degradación natural por microorganismos. Además, “las comunidades bacterianas de un sitio dependen de factores ambientales como la concentración de oxígeno disuelto, radiación y la disponibilidad de nutrientes como nitrógeno y fósforo”, enumera Nievas El Makte.
La sumatoria de estos factores químicos, físicos y biológicos determina en parte la velocidad de degradación y según Commendatore estas tasas varían además de acuerdo con la localización de los sedimentos marinos.
“Aquellos ubicados en las playas o en las capas superficiales se degradan más rápidamente por efecto de la luz solar y la presencia de oxígeno, mientras que los que se encuentran en capas más profundas lo hacen más lentamente”, dice.
Un ejemplo es el del benzo[a]pireno, un compuesto aromático que según la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de Estados Unidos aumenta la incidencia de tumores en animales de experimentación. Cuando no hay oxígeno disponible puede permanecer en los sedimentos entre 40 y 50 años sin degradarse, mientras que en presencia de oxígeno y luz solar el proceso puede acortarse al orden de semanas.
Aplicaciones
Según explican las especialistas, uno de los objetivos de este trabajo es generar información para desarrollar una planta piloto de remediación de efluentes contaminados con hidrocarburos, por ejemplo aguas de producción de petróleo. Cuando es bombeado fuera del pozo sale con agua acompañante, que luego es reinyectada a presión para forzar la salida de más carburante.
Esta metodología podría utilizarse también para descontaminar zonas afectadas por derrames. “Se puede bombear el agua de mar afectada, recuperar el petróleo por un lado y tratar el agua para reducir los niveles de hidrocarburos por otro”, explica Commendatore.
Un tercer uso potencial para los biorreactores es la purificación de agua de acuíferos contaminadas por filtraciones o pinchaduras de tanques de combustibles enterrados, como aquellos que usan las estaciones de servicio. “Es una de las formas de contaminación más habituales de acuíferos subterráneos y por lo general son difíciles de ver”, concluye Nievas El Makte.
La degradación de hidrocarburos es un fenómeno que se da en forma natural en el medio ambiente. “En los sitios donde hay contaminación crónica con hidrocarburos están aumentadas las poblaciones bacterianas que se alimentan de ellos, porque son productos naturales y por ende biodegradables”, explica Marina Nievas El Makte, investigadora asistente del CONICET en el Centro Nacional Patagónico (CENPAT).
La ingeniera química trabaja desde hace años en el estudio de las comunidades de microorganismos que viven en estas zonas, para determinar sus potenciales aplicaciones biotecnológicas y desarrollar dispositivos para limpiar aguas contaminadas.
Junto con su equipo colectó muestras de estas poblaciones en distintos puntos de la costa patagónica y las estudió para determinar específicamente qué tipo de sustancias degradan. Una vez identificadas las colocó en filtros biológicos, llamados reactores de biofilm, para purificar efluentes con altos contenidos de hidrocarburos.
En experimentos realizados en un biorreactor discontinuo, es decir aquel donde se introducen bacterias y los efluentes contaminados, la concentración de hidrocarburos que presentaban mayor resistencia a la degradación se redujo en más del 50 por ciento en menos de 24 horas.
Sin embargo, los resultados varían cuando los efluentes se hacen “circular” por un biorreactor - un dispositivo llamado biofiltro con operación continua. “En esos sistemas se alcanzó en 21 horas una disminución del 70 por ciento de la concentración de materia orgánica total, una forma indirecta de medir hidrocarburos”, explica la especialista, quien agrega que esta cifra podría llevarse al 90 o 95 por ciento cuando finalice la optimización del método.
Proceso natural
Marta Commendatore, química del CONICET en el CENPAT, estudia la contaminación por hidrocarburos de ambientes costeros en Patagonia y explica que si bien presentan en general bajos niveles de contaminación, un capítulo aparte son los puertos. “Allí, la concentración es usualmente de cien a mil veces superior que en otras áreas”, cuantifica.
Sin embargo, el fenómeno no siempre está relacionado con las actividades del hombre. Estas sustancias son producidas por plantas terrestres, fitoplancton, macroalgas y otros organismos marinos como parte de un proceso de síntesis natural. De hecho, los yacimientos de petróleo que se explotan en la actualidad se generaron a partir de la descomposición de especies que vivieron millones de años atrás.
“Para decir que un ambiente está contaminado se debe primero evaluar el origen de los hidrocarburos”, dice Commendatore. De acuerdo con la especialista, este proceso depende no sólo del nivel de polución sino también de la presencia de microorganismos que los degradan y las condiciones a las que están expuestos.
En una costa abierta al mar y expuesta al embate de las olas, la remoción mecánica es un factor a considerar que se suma a la degradación natural por microorganismos. Además, “las comunidades bacterianas de un sitio dependen de factores ambientales como la concentración de oxígeno disuelto, radiación y la disponibilidad de nutrientes como nitrógeno y fósforo”, enumera Nievas El Makte.
La sumatoria de estos factores químicos, físicos y biológicos determina en parte la velocidad de degradación y según Commendatore estas tasas varían además de acuerdo con la localización de los sedimentos marinos.
“Aquellos ubicados en las playas o en las capas superficiales se degradan más rápidamente por efecto de la luz solar y la presencia de oxígeno, mientras que los que se encuentran en capas más profundas lo hacen más lentamente”, dice.
Un ejemplo es el del benzo[a]pireno, un compuesto aromático que según la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de Estados Unidos aumenta la incidencia de tumores en animales de experimentación. Cuando no hay oxígeno disponible puede permanecer en los sedimentos entre 40 y 50 años sin degradarse, mientras que en presencia de oxígeno y luz solar el proceso puede acortarse al orden de semanas.
Aplicaciones
Según explican las especialistas, uno de los objetivos de este trabajo es generar información para desarrollar una planta piloto de remediación de efluentes contaminados con hidrocarburos, por ejemplo aguas de producción de petróleo. Cuando es bombeado fuera del pozo sale con agua acompañante, que luego es reinyectada a presión para forzar la salida de más carburante.
Esta metodología podría utilizarse también para descontaminar zonas afectadas por derrames. “Se puede bombear el agua de mar afectada, recuperar el petróleo por un lado y tratar el agua para reducir los niveles de hidrocarburos por otro”, explica Commendatore.
Un tercer uso potencial para los biorreactores es la purificación de agua de acuíferos contaminadas por filtraciones o pinchaduras de tanques de combustibles enterrados, como aquellos que usan las estaciones de servicio. “Es una de las formas de contaminación más habituales de acuíferos subterráneos y por lo general son difíciles de ver”, concluye Nievas El Makte.
