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• Javier Fabricio Zevallos Valdivia

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Servicio Informativo Iberoamericano

Agosto 1999 (2) Argentina

Bacterias que comen hidrocarburos En seis meses de trabajo científicos de la Universidad Nacional del Comahue limpiaron un lago contaminado con petróleo utilizando la técnica de biorremediación. Consiste en cultivar bacterias y hongos que se alimentan de hidrocarburos. Es la primera experiencia a gran escala en la Argentina. Por Alí Mustafá, corresponsal del Servicio Informativo Iberoamericano de la OEI, Buenos Aires, Argentina.

Lagunas y zonas contaminadas pueden ser recuperadas mediante la biorremediación. Fotografía tomada de http://www.chisnet.com.mx/~eddie/rios.html

Especialistas de la Universidad Nacional del Comahue devolvieron a una zona contaminada con petróleo sus características naturales con el cultivo de bacterias y hongos originarios de la provincia de Neuquén que se alimentan de hidrocarburos. Gracias a la acción de esos microorganismos, la laguna que por varias décadas estuvo contaminada ahora podrá ser un precioso jardín o una provechosa huerta. La idea de utilizar esta técnica para solucionar problemas de derrame de petróleo data de principios de la década del setenta. El trabajo fue realizado por los científicos de la Universidad en el yacimiento Medanitos, cerca de la localidad de Catriel al norte de la provincia de Río Negro. La biorremediación, como se lo llama a este procedimiento, requiere de varios pasos. Primero, elegir la familia de bacterias que mejor se adecuen al elemento contaminante y comprobar que se adaptaran al lugar donde van a ser introducidas para que no se conviertan en un peligro para el ecosistema. Y, segundo, las

bacterias deberán recibir otros nutrientes que les permitan proliferar la zona que sufrió el derrame. El equipo interdisciplinario de biólogos, químicos, ingenieros en petróleo e ingenieros agrónomos venía experimentando en esta área con bacterias y hongos de la región patagónica desde 1992. La experiencia es conocida como la primera en la Argentina a gran escala y con microorganismos autóctonos. Una compañía petrolera privada le confió al Instituto Universitario de Ciencias de la Salud que funciona en la órbita del Estado, la investigación, el análisis y los trabajos que se llevaron a cabo en el terreno. "De las bacterias sólo sabemos que enferman, pero en este tipo de aplicaciones pueden ser un buen remedio para curar la contaminación producida por el hombre" dice un miembro del equipo. Los primeros informes indicaban que, efectivamente, la laguna había recibido hasta 1955 "aguas de purga". Esas aguas, que antes se vertían en los campos y ahora es obligatorio reinyectarlas a gran profundidad, salen de los pozos con restos de petróleo y un alto contenido de sales. En principio, y para tener un detalle acabado del lugar, las 10 hectáreas de la laguna fueron divididas en cuatro zonas. Dos en las que había un 30 por ciento de petróleo de promedio en el suelo, y dos, consideradas las más críticas, de tierras compactadas y arcillosas, y con el agravante de que la presencia de hidrocarburos en la superficie llegaba al 80 por ciento. A simple vista, dicen los técnicos, la laguna contenía un alto porcentaje de sal y en algunos sectores tenía una capa de petróleo de más de cinco centímetros. El proceso es sencillo pero requiere de dedicación y trabajo. La directora del equipo, Graciela Pozzo Adrizzi, doctora en Ciencias del Suelo, explicó que en estos casos es necesario airear la tierra y disgregar el suelo para que la bacteria tenga un campo de acción más amplio y adecuado. "Si la tierra se secara, los microorganismos morirían deshidratados, ya que las bacterias son células pequeñas que trabajan intercambiando fluidos en el ambiente, explica Pozzo Adrizzi. Y es en los fluidos donde están las sustancias más importantes que le permiten degradar el petróleo". En las áreas más favorables en apenas seis meses de trabajo se logró bajar el nivel de contaminación del 30 por ciento al 3 por ciento. En cambio en las zonas más compactas debieron remover el suelo hasta medio metro de profundidad, para que en otros seis meses poder pasar a la etapa de "fitorremediación", con plantación de pasturas que terminarán de extraer el resto de petróleo. Estos microorganismos se alimentan de sustancias como metales pesados o hidrocarburos. Luego de fagocitarlos y metabolizarlos los deshechos que las bacterias devuelven al suelo son sustancias simples y dejan de ser dañinas. El pasto crecido será incinerado para quemar el hidrocarburo que contenga y después será incorporado nuevamente para agregarle materia orgánica a la tierra.

Finalmente, llegará la última parte del trabajo donde podrán plantarse los arbustos de la zona para devolverle al lugar su aspecto natural. Para esta fase se incorporarán los alumnos y profesores de la cátedra de Botánica del Centro Universitario que la Universidad tiene en Viedma con el fin de realizar las experiencias de reproducción de las plantas del desierto que naturalmente no se producen a gran escala. OEI http://www.oei.org.co/sii/entrega20/art08.htm

REMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS A partir del suelo a descontaminar, seleccionamos, enriquecemos y proveemos concentrados de aquellas bacterias que degradan al agente contaminante presente, acelerando los procesos de remediación. Contamos además con un absorbente industrial desarrollado a partir de minerales naturales para realizar microencapsulado de hidrocarburos. Ofrecemos los siguientes servicios: - Estudios de factibilidad de microencapsulado de hidrocarburos - Encapsulado y estabilizado de hidrocarburos - Estudios de factibilidad de tecnologías biológicas de remediación Ensayos en bandeja - Definición de los ajustes necesarios en el suelo para su correcta degradabilidad - Aislamiento e identificación de bacterias hidrocarburolíticas provenientes de suelos contaminados con hidrocarburos. - Provisión de los concentrados biológicos para ser aplicados en la remediación. - Seguimiento del proceso de tratamiento PRODUCTOS

CARACTERÍSTICAS

FICHA

PETROBAC

Degrada hidrocarburos en Suelos.

PETROBAC

HIDROCAP

Encapsulador de Hidrocarburos.

HIDROCAP

http://www.bioambientalag.com/remediacion%2Bde%2Bsuelos %2Bcontaminados.html

DEGRADACIÓN DE HIDROCARBUROS

Como se ha comentado en la introducción debido a la amplitud del tema vamos a centrarnos mas concretamente en la bioremediación de hidrocarburos del petróleo el cual es un producto natural que se origina por la transformación anaeróbica de la biomasa en condiciones de temperatura y presión elevadas. El petróleo, debido a la existencia de filtraciones naturales, ha mantenido siempre contacto con la biosfera. Sin embargo, la magnitud de este fenómeno natural es pequeña si se compara con la cantidad de crudo extraído en las perforaciones petrolíferas, que se calcula en unos 2000 millones de toneladas anuales. Por eso de la preocupación actual. Aún así podemos decir que los componentes del petróleo son biodegradables gracias a la acción de los microorganismos aunque su degradación es relativamente lenta. También decir que los vertidos accidentales de petróleo en tierra suelen ser más fáciles de contener y limpiar que si se producen en agua. Es importante mencionar primero antes de describir en general como se degradan los hidrocarburos, que el petróleo es una mezcla compleja de hidrocarburos alifáticos, alicíclicos y aromáticos. También contiene una menor proporción de compuestos que no son hidrocarburos como ácidos nafténicos, fenoles, tioles, compuestos heterocíclicos de nitrógeno, compuestos de azufre y metaloporfirinas. Además cada tipo de crudo tiene varios cientos de componentes diferentes. Por todo ello hay que tener en cuenta que se necesitan muchas vías catabólicas diferentes, por lo tanto muchas poblaciones diferentes que puedan utilizar estos compuestos como fuente de energía y carbono. A continuación se contempla de manera breve y general los sistemas que utilizan los microorganismos para degradar los diferentes tipos de hidrocarburos: 1-Degradación de hidrocarburos alifáticos en presencia de oxigeno: 2-Degradación de hidrocarburos aromaticos en presencia de oxigeno: 3-Degradación anaeróbica: 1- Degradación de hidrocarburos alifáticos en presencia de oxigeno: Los hidrocarburos alifáticos los podemos clasificar en alcanos, alquenos y alquilos dependiendo de lo saturados que estén sus enlaces. Como norma general decir que como mas insaturado sea una cadena carbonatada ( más dobles y triples enlaces) más difícil o lenta será su degradación. De igual manera los alcanos de cadena larga son más resistentes a la biodegradación a medida que la longitud de su cadena aumenta. Cuando alcanzan un peso molecular superior a 500 dejan de

servir como fuente de carbono para el crecimiento microbiano. En general también la presencia de ramificaciones reduce la tasa de biodegradación porque los átomos de carbono terciarios y cuaternarios interfieren con los mecanismos de degradación o lo bloquean totalmente. Los microorganismos que utilizan hidrocarburos como sustrato deben de tener enzimas denominada monooxigenasas que son dependientes de oxigeno. La mayoría de los microorganismos en teoría si son capaces de sobrevivir en ese ambiente pueden degradar sin mas problemas hidrocarburos de cadena larga. Para que sea de fácil comprensión y sin entrar en demasiados detalles metabólicos podemos decir que para que los microorganismos puedan degradar alcanos primero deben de oxidar con oxigeno el último carbono de la molécula gracias al complejo multienzimático que no hacen mas que incorporar esta molécula de oxigeno. Así se obtiene un hidrocarburo con un grupo alcohol siendo así una molécula mas reactiva. Mediante otras enzimas este grupo alcohol se oxida mas hasta grupo aldheído y finalmente carboxílico. Así se obtiene una molécula similar a un ácido graso y puede ser degradado a acetil-CoA por β-oxidación. Este proceso de oxidación también puede darse en carbonos no terminales dando lugar a dos ácidos grasos que se procesarán por β-oxidación. Todo este proceso se puede ver representado esquematizado en la imagen de la izquierda. Pero como decía aunque la mayoría de microorganismos en teoría sean capaces de utilizar este mecanismo pocos pueden vivir en esas condiciones. Para hacerlo deben ser capaces de vivir en un medio muy hidrófobo como es el petróleo. Por lo tanto para colonizar las interfases petróleo-agua tienen que variar sustentiblemente la membrana. Además para introducir los hidrocarburos en la célula lo hacen vía vesícula. Por lo tanto si hablamos de requerimientos genéticos no solo es necesario el sistema monooxigenasa sino otros genes que permitan variar la envoltura y formación de esas vesículas. Por esta razón son pocos las

especias que puedan realizar esta biodegradación. Sin duda la especie con mas posibilidades y la mas estudiada en el campo es Pseudomonas. (Arriba) 2-Degradación de hidrocarburos aromaticos en presencia de oxigeno: En el caso de los hidrocarburos aromáticos, el principal problema para degradarlos es romper este anillo aromático que pueden ser muy variados. Los microorganismos que utilizan estos compuestos aromáticos como fuente de carbono ,lo que hacen es que en lugar de utilizar una enzima monooxigenasa específica para cada molécula diferente, utilizan unas vías bioquímicas llamadas vias altas o periféricas que consisten en modificar los diferentes anillos aromáticos absorbidos en protocatechuate y catechol. Es decir, la gran variedad de compuestos aromáticos que se pueden encontrar son modificados y convertidos a estas dos moléculas. A partir de estas dos moléculas que convergen todos los compuestos, ya se puede llevar a cabo el rompimiento del anillo mediante enzimas específicas. Esta segunda fase en la degradación seria lo que se conocería como vías bajas. La imagen de la derecha ilustra la ruta metabólica de estas vías bajas. A nivel génico decir que los genes que intervienen en las vías bajas suelen encontrarse a nivel cromosómico. Sin embargo los genes que intervienen en las vías altas debido a su gran variedad, suelen codificarse en plásmidos, aumentando así la probabilidad de adquirir nuevas vías por transferencia génica horizontal. Por ejemplo, el plásmido TOL ( pWWO) contiene los genes implicados

en transformar el tolueno a protocatechuate o catechol.( En el apartado de regulación génica se hace un esmento especial). (Arriba) 3-Degradación anaeróbica: El hecho que en todos los ambientes donde los hidrocarburos naturales se forman el oxigeno no esta presente, ha hecho pensar a la comunidad científica que los hidrocarburos no podrían ser degradados anaeróbicamente. Pero a finales de 1980s se descubrieron algunos microorganismos que si tenían cierta actividad degradadora bajo condiciones totalmente extrictas. Este conocimiento es tan reciente que aún no se comentan ni en los libros de textos mas especializados en el tema ni siquiera la posibilidad. Actualmente se está trabajando mucho en este insólito campo por la importancia que tiene y las aplicaciones potenciales que pueda tener en la biorremediación. Hay que tener en cuenta que en la mayoría de los lugares contaminados donde se quiere aplicar estas técnicas de biorremediación hay condiciones anoxigénicas o de seguida se consume el oxigeno. Lo que se hacia hasta ahora en estas situaciones es insuflar aire en estos ambientes mediante una bomba para favorecer la degradación aeróbica. Evidentemente esta técnica hace encarecer el proceso aparte que a veces la difusión de oxigeno no puede ser posible. Los pocos estudios realizados hasta ahora han desvelado que los mecanismos de degradación en estas condiciones son totalmente diferentes a los utilizados en presencia de oxigeno excepto la β-oxidación que también se da en condiciones anóxicas. En general se dan procesos de reducción o condensación con otras moléculas para activar primero los compuestos. Como en esta pagina se quiere dar una idea general sobre el campo de la biorremediación si se desea saber mas sobre mecanismos de degradación de diferentes compuestos aromaticos en condiciones anaeróbias se recomienda la lectura del siguiente review. y para los mecanismos que se utilizan para degradar compuestos recalitrantes se recomienda este otro review. http://bioinformatica.uab.es/biocomputacio/treballs0203/RBurgos/dades/degradaci%C3%B3n_de_hidrocarburos.htm

BIOESTIMULACIÓN IN SITU

La biorremediación es el proceso mediante el cual, los microorganismos (bacterias, hongos...) autóctonos o inoculados de una zona, degradan (metabolizan) los contaminantes orgánicos presentes en la misma. Para que los microorganismos (principalmente las bacterias) puedan eliminar las sustancias químicas dañinas, el suelo y las aguas subterráneas deben tener la temperatura, los nutrientes y la cantidad de

oxígeno apropiados. Esas condiciones permiten que los microorganismos crezcan y se multipliquen, y asimilen más sustancias químicas. Las condiciones o factores que influyen en la eficacia de este proceso se resumen en la siguiente tabla: FACTORES QUE INFLUYEN EN LA BIORREMEDIACIÓN Factores favorables

Características químicas

- Abundancia de hidrocarburos alifáticos lineales y escasa presencia de resinas y asfaltenos

- Concentraciones bajas

Característic as hidrogeológi cas - Porosidad media

- Elevada permeabilidad - Mineralogía uniforme

- Presencia de poblaciones microbianas - Homogeneidad diversas - Adecuada oxigenación

Factores desfavorables

Características químicas

- Componentes muy pesados abundantes en la mezcla

- Mezcla de compuestos orgánicos e inorgánicos

Característica s hidrogeológic as - Rocas fracturadas

- Baja permeabilidad - Compleja mineralogía - Heterogeneidad

- Concentraciones tóxicas

- pH = 6-8

- Escasa actividad microbiana

- Temperaturas superiores a 15 ºC

- Ambientes anóxicos - pH extremos -Temperaturas bajas

Con la bioestimulación o biorremediación acelerada lo que se pretende es acelerar el proceso de biodegradación natural proporcionando nutrientes y/o nuevos microorganismos a una zona contaminada con compuestos orgánicos para proceder a su transformación en compuestos inofensivos. La técnica consiste en perforar pozos por los que, por unos se introducen los nutrientes o los microorganismos en disolución acuosa en a la zona saturada, y por otros se extrae agua que se depura puede ser reintroducida en el acuífero.

La biodegradación se puede dar en condiciones aerobias o anaerobias: •

Biodegradación aerobia: en presencia de oxígeno suficiente (condiciones aerobias) y otros nutrientes elementales, los microorganismos degradarán los contaminantes orgánicos hasta convertirlos finalmente en dióxido de carbono, agua y nueva biomasa celular. En la bioestimulación es común la inyección del agua junto con los nutrientes y oxígeno disuelto, que favorezca el proceso. En algunas ocasiones y para microorganismos concretos se puede añadir peróxido de hidrógeno disuelto, que dará lugar al oxígeno para que éste actúe como aceptor final de electrones. En los lugares contaminados situados en zonas de clima frío donde la temperatura del agua es baja, el proceso es menos eficaz.. En estas situaciones se emplean como elementos paliativos mantas de calor, que se sitúan cubriendo la superficie del terreno y ayudan a aumentar la temperatura del suelo y la tasa de degradación.

•

Biodegradación anaerobia: en ausencia de oxígeno (condiciones anaerobias), los contaminantes orgánicos son metabolizados hasta metano y cantidades limitadas de dióxido de carbono e hidrógeno molecular. Bajo condiciones sulfato-reductoras, el sulfato es transformado a ión sulfuro o azufre elemental; y bajo condiciones nitrato-reductoras se genera como producto final nitrógeno molecular. A menudo, los contaminantes son degradados a compuestos intermedios o finales que son más tóxicos que el contaminante inicial. Por ejemplo, la biodegradación anaerobia del 1,1,1-tricloroetano, más conocido como TCE, generará cloruro de vinilo, más tóxico y persistente. Este COV puede ser degradado si se crean condiciones aerobias.

La bioestimulación in situ se usa satisfactoriamente en el tratamiento de suelos, lodos y aguas subterráneas contaminados con hidrocarburos, derivados del petróleo, pesticidas, disolventes, conservantes de la madera y otras sustancias químicas orgánicas. En la siguiente tabla se muestran algunos ejemplos de microorganismos utilizados en la biodegradación de compuestos orgánicos volátiles (COV): MICROORGANISMOS UTILIZADOS EN AL DEGRADACIÓN DE COV Compuesto

Géneros utilizados AEROBIOS

Clorobencenos

Alcaligenes, Pseudomonas

Clorofenoles

Alcaligenes, Arthrobacter, Flavobacterium,

Pseudomonas, Rodococcus

Clorobenzoatos

Acinetobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Corynebacterium, Flavobacterium, Pseudomonas

Clorotoluenos

Pseudomonas ANAEROBIOS

Monoclorobenzo ato

Desulfomonile tiedjei

La biorremediación presenta una serie de ventajas e inconvenientes respecto a otras técnicas de descontaminación de suelos, resumidos en el siguiente cuadro: VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS Ventajas

Inconvenientes - Tiempo de proceso largo

- Posibilidad de aplicarse in situ o ex situ

- Bajo coste de operación - Apenas se generan residuos - No requiere de equipamientos especializados para su aplicación

- Efectiva sólo en condiciones superficiales - Aplicable sólo a hidrocarburos biodegradables - Inviable bajo determinadas condiciones

TÉCNICAS DE TRATAMIENTO DE SUELOS CONTAMINADOS

En el siguiente esquema se resumen las tecnologías empleadas en el tratamiento y recuperación de suelos contaminados, con vínculos a la descripción de cada una de ellas. También se adjunta una tabla resumen con las principales características y aplicaciones de cada una, y un artículo extraído de la revista ecosistemas que puede servir como introducción al conocimiento de la recuperación de suelos contaminados. •

Técnicas de aislamiento

o

•

Sellado 

Tecnologías de cubrimiento (vertederos)



Tecnologías de pantalla

o

Vitrificación in situ

o

Reducción de la volatilización

o

Estabilización/solidificación

Técnicas de descontaminación o

o

Fisicoquímicas 

Extracción de vapores



Inyección de aire



Aireación



Bombeo de agua



Enjuague de suelos



Lavado de suelos



Tratamiento electrocinético



Tratamientos químicos in situ



Barreras reactivas permeables

Biológicas





o

Biodegradación in situ 

Bioestimulación in situ



Bioventing



Bioslurping

Biodegradación ex situ on site 

Landfarmig



Biopilas



Compostaje



Biodegradación ex situ off site



Fitorremediación in situ

Térmicas 

Incineración



Desorción térmica

CARACTERÍSTICAS DE LAS TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE SUELOS

Técnica

Lugar de aplicaci ón

Velocida d de tratamie nto

Coste económi co

Contaminantes tratables

Tecnologías de pantalla

In situ

Lenta

Bajo

Contaminantes muy tóxicos

Vitrificación in situ

In situ

Media

Alto

Contaminantes muy

tóxicos Reducción de la volatilización

In situ

Estabilización/solidific ación

In situ ó ex situ

Extracción de vapores

Solución temporal

Bajo

COV

Rápida

Bajo

Metales pesados, materiales radiactivos

In situ

Media

Bajo

COV, algunos derivados del petróleo

Inyección de aire

In situ

Media

Bajo

COV

Aireación

Ex situ

Lenta

Bajo

COV

Bombeo de agua

In situ

Rápida

Bajo

Compuestos solubles

Medio

Fenoles, metales, aceites, contaminantes solubles, compuestos orgánicos

Enjuague de suelos

In situ

Media

Lavado de suelos

Ex situ

Rápida

Medio

Metales, derivados del petróleo, COV, plaguicidas

Tratamiento electrocinético

In situ

Media

Alto

Metales, compuestos orgánicos

Tratamientos químicos

In situ

Rápida

Medio

PCB, otros contaminantes orgánicos

Barreras reactivas

Bioestimulación in situ

Bioventing

In situ

In situ

In situ

Lenta

Lenta

Media

Medio

Metales, halocarbones, hidrocarburos derivados del petróleo, otros compuestos orgánicos

Bajo

Hidrocarburos, derivados del petróleo, pesticidas, disolventes, conservantes de la madera, otras sustancias químicas orgánicas.

Bajo

Hidrocarburos derivados del petróleo, disolventes no clorados, algunos pesticidas, conservantes de la madera, otros compuestos orgánicos

Bioslurping

In situ

Media

Bajo

Hidrocarburos derivados del petróleo

Landfarmig

Ex situ

Media

Bajo

Lodos de refinería

Biopilas

Ex situ

Media

Bajo

COV, hidrocarburos, pesticidas

Bajo

Explosivos, HAP, compuestos orgánicos biodegradables

Compostaje

Ex situ

Media

Biodegradación off site

Fitorremediación in situ

Incineración

Desorción térmica

Ex situ

In situ

Ex situ

Ex situ

Media

Lenta

Rápida

Rápida

Alto

Residuos de artillería, COV, PCB, pesticidas

Bajo

Metales, pesticidas, disolventes, explosivos, hidrocarburos del petróleo, HAP

Alto

Todo tipo de compuestos orgánicos

Medio

Compuestos orgánicos procedentes de residuos de refinería, residuos de alquitrán, residuos de la industria de la madera, suelos contaminados por creosota, hidrocarburos, pesticidas, desechos de pinturas

La rehabilitación de suelos contaminados comprende un conjunto de procedimientos que, mediante la contención, retirada o destrucción de las sustancias contaminantes, permite la recuperación total o parcial de las funciones del suelo. El gran número de técnicas existentes puede agruparse en función de sus características de operación o finalidad. Así, según el objetivo del tratamiento, un grupo está formado por las tecnologías de inmovilización o contención de los contaminantes, mientras que otro comprende los diferentes tratamientos para eliminarlos, mediante su retirada (lavado, extracción de vapores, arrastre con vapor, etc.) o su transformación (incineración, vitrificación, biodegradación, etc.). Por otro lado, de acuerdo con la ubicación del suelo durante su tratamiento, existen dos tipos de técnicas, las que se aplican sobre el suelo contaminado en su posición de origen, in situ, y las que se emplean con posterioridad a la excavación del terreno, ex situ. Además, los tratamientos ex situ pueden llevarse a cabo sobre el propio terreno

(on site) o en otro lugar (off site). Los tratamientos ex situ presentan, entre otros inconvenientes, la emisión incontrolada de partículas o vapores provocada por la excavación y la dificultad de llevarla a cabo si la contaminación se extiende cerca de tuberías, líneas eléctricas o cimentaciones de edificios. Otro inconveniente es el encarecimiento derivado de ésta y del transporte, si el tratamiento se efectúa fuera del emplazamiento, así como de los costes del vertido del suelo y del material de relleno, si éste se deposita en un vertedero. A pesar de todos estos inconvenientes los tratamientos ex situ todavía se utilizan con cierta asiduidad porque la excavación es fácil de llevar a cabo, puede ser efectuada rápidamente y es capaz de eliminar la contaminación de forma clara y demostrable, garantizando la ausencia de responsabilidad legal en el futuro. En cualquier caso, existe una clara evolución hacia un empleo creciente de las técnicas de descontaminación, mediante retirada o destrucción de los contaminantes, frente a la inmovilización o contención, así como de la aplicación de las técnicas in situ frente a su aplicación ex situ. Los tratamientos de inmovilización o contención de los contaminantes pueden consistir desde el empleo de barreras impermeables hasta la estabilización química. La contención puede ser un procedimiento eficaz y económico para lograr la disminución del riesgo al impedir la migración de los contaminantes. Sin embargo, dado que no produce su eliminación, si los resultados no son satisfactorios, se puede incurrir en futuras responsabilidades legales. Por su parte, la rehabilitación mediante la retirada de los contaminantes consiste en su extracción del suelo, excavado o no, por arrastre en el seno de una fase gaseosa (contaminantes volátiles y semivolátiles) o líquida, utilizándose como vehículos de transporte el aire, vapor de agua y disoluciones acuosas, entre otros, que se ponen en contacto con el suelo contaminado. Como fuerzas impulsoras del movimiento de dichas fases fluidas se utilizan gradientes de presión o diferencias de potencial eléctrico. Los tratamientos de descontaminación que persiguen la eliminación del riesgo mediante la transformación de los contaminantes del suelo en productos no peligrosos emplean fundamentalmente procesos térmicos o biológicos. Los procesos térmicos más conocidos son la incineración y la vitrificación. La incineración opera calentando el suelo excavado hasta temperaturas a las cuales se produce, primero, la volatilización de los contaminantes y, después, su destrucción por oxidación térmica. Durante la vitrificación (aplicada ex situ o in situ) se calienta el suelo hasta temperaturas tan elevadas como para producir su fusión, generando una masa vítrea inerte donde se retienen la mayor parte de los contaminantes inorgánicos, al tiempo que los contaminantes orgánicos son destruidos por pirólisis o combustión. Los procesos biológicos persiguen la biotransformación de los contaminantes en productos inocuos. Dichos procesos permiten el tratamiento tanto de la zona saturada del suelo como de la zona insaturada, y pueden aplicarse sobre el suelo excavado y el agua subterránea bombeada a la superficie o in situ. La rehabilitación biológica de los

suelos presenta, normalmente, la ventaja de producir una menor alteración de las características naturales de los mismos que la mayoría de las otras técnicas. Su inconveniente suele ser su lentitud, sobre todo si se trata de procesos anaerobios, mientras que, cuando se trata de tratamientos aerobios, en general más recomendables, suelen aparecer dificultades en el suministro del oxígeno necesario. No existe una técnica claramente superior en prestaciones a las demás, sino que su competitividad depende básicamente del binomio suelo-contaminante. Es decir, solamente tras el conocimiento de las características del vertido, del contaminante y del medio físico implicados resulta posible seleccionar el procedimiento idóneo para la rehabilitación de un suelo contaminado. Fuentes:

Remediation Technologies Screening Matrix and Reference Guide Hazardous Waste Clean-Up Information Universidad de Castilla la Mancha Universidad de Jaén http://www.miliarium.com/prontuario/tratamientosuelos/TratamientoSuelos.htm

Riesgos de los Nanomateriales para el Medio Ambiente: Biomagnificación en la Cadena Trófica (El Suelo Como Reservorio) Publicado por Juan José Ibáñez el 7 abril, 2011 Comentarios (0)

La polémica está servida, como era de esperar. Por mucho que nos cueste reconocerlo, los científicos que trabajan en ciertas disciplinas concretas se afanan en generar nuevas aplicaciones de sus materiales de estudio (nanomateriales, genes, etc.) sin evaluar debidamente sus repercusiones sobre el medio ambiente y la salud pública. Peor aun, con harta frecuencia se aventuran a defender sus bondades, escondiendo los problemas colaterales que puedan generar. Y no se trata de algunos colegas aislados, sino de una buena parte de la comunidad científica implicada. Así, los nanomateriales ya se emplean en multitud de productos que finalmente son desechados al medio ambiente, ya sean aguas o suelos. Las dos noticias que os ofrecemos hoy muestran el alarmante peligro del uso indiscriminado de nanopartículas, por cuanto se acaba de demostrar que se acumulan en los seres vivos conforme se asciende a lo largo de la cadena trófica, mostrando serios efectos tóxicos. Hablamos de bioacumulación o biomagnificación. Tal hecho ha sido constatado en dos publicaciones recientes, una que concierne al agua y otra

al suelo. El problema medioioambiental puede llegar a alcanzar consecuencias dramáticas, si no se adoptan urgentemente las medidas oportunas, por cuanto su uso se extiende en multitud de productos de todo tipo. De momento ya sabemos que suelos y aguas (y las biotas que albergan) son reservorios de estas pequeñas partículas, que no por ello parecen ser precisamente benefactoras, al menos en muchos casos.

“Nanopartículas el próximo riesgo sanitario”. Fuente: Complementary Medicine Association Ya advertimos en varios post precedentes que las nanopartículas por su tamaño penetran con facilidad las membranas celulares, campando como “Pedro por su casa”. Y con harta frecuencia, gran parte de los materiales que los componen resultan ser metales, muchos de ellos no biodegradables, pero sí tóxicos. Pues bien, conforme a los estudios de los que abajo os ofrecemos (resúmenes publicados por Sciencedaily) constatan un más que preocupante proceso de bioacumulación o biomagnificación. Pero, ¿Qué significan ambos vocablos?

Nanopartículas en el suelo, aunque estas no deberían ser excesivamente peligrosas (por su composición) siendo utilizadas como descontaminantes Fuente: JEM Blog De acuerdo a Wikipedia: La biomagnificación es un proceso de bioacumulación de una sustancia tóxica (como por ejemplo el plaguicida DDT). Ésta se presenta en bajas concentraciones en organismos al principio de la cadena trófica y en mayor proporción a medida que se asciende en la cadena trófica. Esto es, las presas tienen menor concentración de sustancias tóxica que el predador. Esto puede ser a consecuencia de: Persistencia de la sustancia (no puede ser destruido por procesos ambientales) Bioenergética de una cadena trófica Baja o (no existente) tasa de degradación interna/excreción de la sustancia (incluso debido a no solubilidad en agua) Por ejemplo, el mercurio que hay en el mar Mediterráneo en baja cantidad (como Metilmercurio), producto de desechos industriales. Es efectivamente absorbido por las algas, pero es deficientemente excretado (Croteau et al., 2005). El zooplancton se alimenta de estas algas, luego el necton y luego grandes peces. Cualquier cosa que se alimente de éstos, tendrá grandes concentraciones de mercurio. De igual manera, especies como peces espada, tiburones o aves, tienen concentraciones más altas que aquéllas expuestas directamente a esta sustancia”. Pues bien, estos nanomateriales penetran en las bacterias, que a la postre son consumidas por sus depredadores, que a su vez alimentan a otros de mayor tamaño. ¿Qué ocurre? Sencillamente, que según se asciende en la cadena trófica, al ingerir alimento “enriquecido” con las nanopartículas, estas parecen acumularse en cantidades crecientes en los tejidos de los organismos que consumen el alimento de los seres vivos previamente contaminados, hasta que finalmente en los eslabones superiores de esta cadena alimentaria terminan por generar graves problemas tóxicos que enferman a las poblaciones afectadas, como nos informa Wikipedia. Recordemos

que el ser humano es un depredador de depredadores, por lo que se encontraría potencialmente en un serio riesgo de enfermar. Pero por mucho que los ambientalistas advirtamos de tales más que serios problemas para la salud del ambiente y del propio ciudadano, los expertos que trabajan en las materias mentadas, suelen achacarnos de fanáticos anti-progreso, en lugar de demostrar con pruebas científicas que nos equivocamos. Por su parte nuestros políticos, que ven con muy buenos ojos cualquier innovación que genere suculentas ganancias económicas para las industrias, reaccionando, tarde, mal o nunca. Y así llegamos a que un problema que podría haberse evitado se convierta en un serio atentado contra la salud del planeta y la nuestra propia. Al margen de ser reprochable, por no decir denunciable tal negligencia, por parte de investigadores, industria y políticos, el conflicto se agudiza al tener en cuenta que crece exponencialmente el número de productos que contienen nanopartículas tóxicas, muchos de las cuales conciernen a cosméticos, medicinas y otros proporcionados por la agroindustria. En consecuencia, ya comenzamos a estar “cargaditos de nanopartículas”. ¿Cuál será el efecto para nuestra salud? Sencillamente aun lo desconocemos. Sin embargo los resultados de ambas investigaciones son más que preocupantes. Y aquí toda la cadena de producción de I +D +i se encuentra implicada (“por no decir pringada”) hasta la médula de los huesos. En otros términos, para los defensores y aláteres de la bobalización económica, lo principal es la pasta, y lo de menos la salud del planeta y de los ciudadanos que “alegremente” nos dejamos engañar por sus proclamas y marketing desmedidos e injustificados. ¡Que Dios nos pille confesados!. Veamos ahora si alguien toma medidas. Ya veréis como no, o en el mejor de los casos insuficientes. Veamos también como responden en la prensa científica los sicarios que trabajan para tales compañías. No tardaremos en asistir a una invasión de artículos que nieguen tales problemas frente a otros que los corroboren. Finalmente la marasma de contradicciones alcanzará tal calibre que nadie sabrá a que atenerse. Y ya se sabe: “a río revuelto ganancia de pescadores” (léase aquí de sin vergüenzas sin escrúpulos). Tiempo al tiempo. No se trata de nanomateriales si o nanomateriales no, sino todo lo contrario. Hablamos de buena ciencia, buena tecnología, principio de precaución, praxis científica y llegado el caso corrupción. Personalmente, por si acaso, no consumiré nada que contenga estas nanopartículas hasta que estudios “palmariamente independientes” demuestren sus bondades y corroboren su inocuidad. Juan José Ibáñez Biomagnification of Nanomaterials in Simple Food Chain Demonstrated ScienceDaily (Dec. 21, 2010) — An interdisciplinary team of researchers at UC Santa Barbara has produced a groundbreaking study of how nanoparticles are able to biomagnify in a simple microbial food chain. “This was a simple scientific curiosity,” said Patricia Holden, professor in UCSB’s Bren School of Environmental Science & Management and the corresponding author of the

study, published in an early online edition of the journal Nature Nanotechnology. “But it is also of great importance to this new field of looking at the interface of nanotechnology and the environment.” Holden’s co-authors from UCSB include Eduardo Orias, research professor of genomics with the Department of Molecular, Cellular and Developmental Biology; Galen Stucky, professor of chemistry and biochemistry, and materials; and graduate students, postdoctoral scholars, and staff researchers Rebecca Werlin, Randy Mielke, John Priester, and Peter Stoimenov. Other co-authors are Stephan Krämer, from the California Nanosystems Institute, and Gary Cherr and Susan Jackson, from the UC Davis Bodega Marine Laboratory. The research was partially funded by the U.S. Environmental Protection Agency (EPA) STAR Program, and by the UC Center for the Environmental Implications of Nanotechnology (UC CEIN), a $24 million collaboration based at UCLA, with researchers from UCSB, UC Davis, UC Riverside, Columbia University, and other national and international partners. UC CEIN is funded by the National Science Foundation and the EPA. According to Holden, a prior collaboration with Stucky, Stoimenov, Priester, and Mielke provided the foundation for this research. In that earlier study, the researchers observed that nanoparticles formed from cadmium selenide were entering certain bacteria (called Pseudomonas) and accumulating in them. “We already knew that the bacteria were internalizing these nanoparticles from our previous study,” Holden said. “And we also knew that Ed (Orias) and Rebecca (Werlin) were working with a protozoan called Tetrahymena and nanoparticles. So we approached them and asked if they would be interested in a collaboration to evaluate how the protozoan predator is affected by the accumulated nanoparticles inside a bacterial prey.” Orias and Werlin credit their interest in nanoparticle toxicity to earlier funding from and participation in the University of California Toxic Substance Research & Training Program. The scientists repeated the growth of the bacteria with quantum dots in the new study and and coupled it to a trophic transfer study — the study of the transfer of a compound from a lower to a higher level in a food chain by predation. “We looked at the difference to the predator as it was growing at the expense of different prey types — ‘control’ prey without any metals, prey that had been grown with a dissolved cadmium salt, and prey that had been grown with cadmium selenide quantum dots,” Holden said. What they found was that the concentration of cadmium increased in the transfer from bacteria to protozoa and, in the process of increasing concentration, the nanoparticles were substantially intact, with very little degradation. “We were able to measure the ratio of the cadmium to the selenium in particles that were inside the protozoa and see that it was substantially the same as in the original nanoparticles that had been used to feed the bacteria,” Orias said. The fact that the ratio of cadmium and selenide was preserved throughout the course of the study indicates that the nanoparticles were themselves biomagnified.

“Biomagnification — the increase in concentration of cadmium as the tracer for nanoparticles from prey into predator — this is the first time this has been reported for nanomaterials in an aquatic environment, and furthermore involving microscopic life forms, which comprise the base of all food webs,” Holden said. An implication is that nanoparticles inside the protozoa could then be available to the next level of predators in the food chain, which could lead to broader ecological effects. “These protozoa are greatly enriched in nanoparticles because of feeding on quantum dot-laced bacteria,” Hold said. “Because there were toxic effects on the protozoa in this study, there is a concern that there could also be toxic effects higher in the food chain, especially in aquatic environments.” One of the missions of UC CEIN is to try to understand the effects of nanomaterials in the environment, and how scientists can prevent any possible negative effects that might pose a threat to any form of life. “In this context, one might argue that if you could ‘design out’ whatever property of the quantum dots causes them to enter bacteria, then we could avoid this potential consequence,” Holden said. “That would be a positive way of viewing a study like this. Now scientists can look back and say, ‘How do we prevent this from happening?‘ “ Story Source: The above story is reprinted (with editorial adaptations by ScienceDaily staff) from materials provided by University of California – Santa Barbara. Journal Reference: R. Werlin, J. H. Priester, R. E. Mielke, S. Krämer, S. Jackson, P. K. Stoimenov, G. D. Stucky, G. N. Cherr, E. Orias, P. A. Holden. Biomagnification of cadmium selenide quantum dots in a simple experimental microbial food chain. Nature Nanotechnology, 2010; DOI: 10.1038/nnano.2010.251 Earthworms Absorb Discarded Copper Nanomaterials Present in Soil ScienceDaily (Dec. 16, 2010) — The manufacturing of nanomaterials has been steadily on the rise in the medical, industrial, and scientific fields. Nanomaterials are materials that are engineered to have dimensions less than 100 nanometers and have very unique properties as a result of their small size. In a study funded by the U.S. Environmental Protection Agency, a team of scientists from the University of Kentucky determined that earthworms could absorb copper nanoparticles present in soil. One crucial step in determining the uptake of nanomaterials was discerning whether uptake of metal ions was released from the nanomaterials or the nanomaterials themselves. Using x-ray analysis, researchers were able to differentiate between copper ions and copper nanoparticles by examining the oxidation state of copper in the earthworm tissues.

Many products will release their nanomaterials either as a result of regular use or after disposal. These discarded nanoparticles could enter waterways and eventually soil. According to the authors, it is unclear how nanomaterials interact in the environment due to lack of scientific research; however, there is a possibility of unintentional ingestion by humans and animals. Jason Unrine, the lead author of the study said, “This was one of the first studies to demonstrate that engineered nanomaterials can be taken up from the soil by soil organisms and enter food chains, and it has significant implications in terms of potential exposure to nanomaterials for both humans and ecological receptor species.” Unrine assures that ongoing studies are being conducted on transformation, bioavailability, trophic transfer, and adverse effects of engineered nanomaterials in terrestrial ecosystems. Nanomaterials are used in a variety of instruments and consumer goods including protective coatings and solar cells. Story Source: The above story is reprinted (with editorial adaptations by ScienceDaily staff) from materials provided by American Society of Agronomy. Journal Reference: Jason M. Unrine, Olga V. Tsyusko, Simona E. Hunyadi, Jonathan D. Judy, Paul M. Bertsch. Effects of Particle Size on Chemical Speciation and Bioavailability of Copper to Earthworms () Exposed to Copper Nanoparticles. Journal of Environment Quality, 2010; 39 (6): 1942 DOI: 10.2134/jeq2009.0387 http://www.madrimasd.org/blogs/universo/2011/04/07/137772

BIOMAGNIFICACIÓN El proceso por el cual las concentraciones de los contaminantes aumentan al pasar sucesivamente a través de la cadena alimenticia, lo que origina que cada animal tenga en sus tejidos concentraciones más altas que hubo en su comida. BIOACUMULACION.

http://www.peruecologico.com.pe/glosario_b.htm