Introducción

El suelo es la parte biológicamente más diversa de la tierra y es ahí donde se realizan un gran número de funciones entre las que destacan la producción de biomasa, la de control de la concentración, movilidad y biodisponibilidad de la mayor parte de las sustancias (incluyendo los contaminantes) en la superficie de la tierra.

La agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norte América (US EPA), el Ministerio del Ambiente de Quebec en Canadá, la Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales en México, así como otros organismos ambientales y de salud en el mundo, han catalogado a los hidrocarburos como compuestos contaminantes y dañinos al medio ambiente y la salud humana. La contaminación de suelo y agua con hidrocarburos del petróleo como resultado de derrames accidentales o condiciones inapropiadas de almacenamiento (Fig. 1) son reportadas frecuentemente.

Figura 1. Los almacenes de residuos peligrosos son potenciales generadores de suelos contaminados en las industrias mineras en México.

Los hidrocarburos derivados del petróleo, en el ámbito mundial, han provocado una severa contaminación del suelo y de los cuerpos de agua. Es común que los suelos mineros contengan estos compuestos tóxicos para los seres vivos, ya que son mutagénicos y carcinogénicos. Asimismo la contaminación por hidrocarburos tiene un pronunciado efecto sobre las propiedades físicas, químicas y microbiológicas de un suelo, pudiendo impedir o retardar el crecimiento de la vegetación sobre el área contaminada.

Se conoce que la degradación de materiales orgánicos en ambientes naturales es mediada, principalmente, por microorganismos: bacterias, hongos, levaduras y protozoarios. Así, el tipo de interacción microbiana es de vital importancia en el proceso de degradación de un compuesto, es decir, en la mayoría de las ocasiones los microorganismos no trabajan solos, sino en conjunto (consorcios microbianos) (Fig. 2).

Figura 2. Suspensión microbiana (consorcio microbiano)  (izq) y pileta de bioremediación escala piloto de suelos contaminados (der.).

Entre los principales géneros de bacterias degradadoras de hidrocarburos se encuentran: Achromobacter, Acynetobacter, Alcaligenes, Athrobacter, Bacillus, Flavobacterium, Neocardia y Pseudomonas spp., Micrococcus, Sphingomonas y Enterobacteriaceae;  entre los hongos están Trichoderma, Mortierella spp, Aspergillus y Penicillium spp. y el género Candida es el más común entre las levaduras.

Objetivos

Con base en lo anterior, se propuso desarrollar un proceso de biorremediación de suelos. Este consistió en el uso de los microorganismos nativos más importantes para la degradación hidrocarburos del petróleo presentes en el suelo (provenientes principalmente de fugas y/o derrames en los tanques de almacenamiento, fallas de diseño, fracturas y actividades de mantenimiento a los equipos de la empresa, entre otros).

Materiales y Métodos

Se aislaron las cepas nativas con el objeto de identificarlas mediante pruebas morfológicas, fisiológicas y bioquímicas. Se seleccionaron los microorganismos con una mayor velocidad de crecimiento y velocidad de degradación de los hidrocarburos del petróleo. Los microorganismos seleccionados fueron una bacteria y un hongo, pertenecen a los géneros Flavobacterium y Aspergillus,  los cuales se evaluaron de forma individual y en forma conjunta, como consorcio microbiano, en su capacidad y velocidad de degradación de hidrocarburos del petróleo (la cuantificación de hidrocarburos residuales se llevó a cabo por el método estándar  recomendado por la Agencia de Protección Ambiental, EPA).

Para el proceso de biorremediación se utilizó la técnica denominada “heap leaching” o extracción de mineral a partir de material sólido acumulado en un contenedor impermeable a través de soluciones acuosas. Particularmente el proceso consistió en el uso de columnas cilíndricas o contenedores en forma de pileta donde se vertió el suelo contaminado y posteriormente se aplicó sobre él una suspensión microbiana, de tal manera que mientras la suspensión comienza a filtrarse, a través de la columna o de la pila, el mineral es absorbido (metabolizado) por dicha comunidad microbiana en suspensión que es posteriormente recuperada. Se probaron diferentes mezclas de suelo-arena para obtener mejores condiciones de operación.

Resultados y Discusión

Los resultados mostraron el crecimiento abundante de colonias microbianas en el suelo contaminado con hidrocarburos lo que inicialmente permitió visualizar la posibilidad de biorremediación con las cepas nativas utilizadas mediante un proceso de biodegradación de hidrocarburos. La bioestimulación del consorcio microbiano nativo del suelo contaminado, logra un 97.4% de degradación de los hidrocarburos totales del petróleo (HTP’s) presentes, en un periodo de 15 días al utilizar una velocidad de recirculación de 200mL/h (Fig. 3). En el caso de la pileta de degradación de hidrocarburos se lograron valores similares al máximo obtenido en la columna de degradación, pero con una mayor velocidad de recirculación (250mL/h) (Fig. 3). Por lo anterior, bajo condiciones iguales de flujo de la suspensión microbiana, indican que la degradación de los htp’s en el sistema de pileta es más efectivo y rápido.

Figura 3. Biodegradación de contaminantes de petroleo en suelos utilizando consorcios microbianos en un sistema de pileta a un flujo de 250 mL/h.