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• Juan Carlos Rojas Padilla

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TECNOLOGÍAS BIOLÓGICAS DE DESCONTAMINACIÓN DE SUELOS BIORREMEDIACIÓN: (utilización de microorganismos para degradar compuestos contaminantes) FITORREMEDIACIÓN: Es una tecnología, basada en la capacidad de algunas plantas para tolerar, absorber, acumular y degradar contaminantes. MECANISMOS FISIOLÓGICOS Y TECNOLOGÍAS DE FITORREMEDIACIÓN     

Fitoestabilización Fitodegradación Fitoextracción · Fitovolatilización Rizofiltración Fitorremediación

FITODEGRADACIÓN: Ocurre cuando las plantas terrestres y acuáticas absorben, almacenan y degradan compuestos orgánicos para dar subproductos no tóxicos o menos tóxicos. Es aplicable para compuestos orgánicos que se movilizan dentro de la planta como herbicidas, TNT, MTBE y TCE (Trinitrotolueno, Metil tert-butil éter,tricloroetileno; tetracloroetileno).  degradan los contaminantes orgánicos en productos inocuos como CO2 y H2O y producen enzimas como la deshalogenasa y la oxigenasa, que ayudan a catalizar la degradación. APLICACIÓN O USOS DE LA FITODEGRADACIÓN eliminación de contaminantes como: Explosivos como el TNT, Hidrocarburos halogenados, Bisfenol A, PAHs Pesticidas organoclorados y organofosforados Herbicidas Aromáticos · Alifáticos Residuos de explosivos (TNT; RDX: hexahidrotrinitrotriazina). FACTORES QUE INFLUYEN EN LA EFECTIVIDAD DE LA FITODEGRADACIÓN  Concentración del contaminante disuelto en el suelo.  Propiedades físico-químicas del contaminante.  Especie química del contaminante.  Propiedades de la especie vegetal REMEDIADORA. PLANTAS COMUNES USADAS EN FITODEGRADACIÓN  Árboles freatófitos (álamo, sauce)  Pasturas (centeno, sorgo, festuca)  Leguminosas (trébol, alfalfa, caupí)

FITOESTABILIZACIÓN: Consiste en la inmovilización de los contaminantes en el suelo, a través de los siguientes mecanismos: absorción y acumulación de los contaminantes en los tejidos de las plantas (Fitoextracción). Y Por precipitación de los contaminantes en la zona de la rizósfera. Este proceso reduce la movilidad de los contaminantes y evita su migración a las aguas subterráneas o al aire. La rizósfera, Porción del suelo que se encuentra rodeando a las raíces, las raíces proporcionan un especial nicho ecológico a los microorganismos. FITOEXTRACCIÓN · Es la tecnología más prometedora para la recuperación de suelos contaminados con metales pesados, Las plantas extraen los metales del suelo a través de sus raíces, para después acumularlos en sus tejidos aéreos. posteriormente se cosechan y se transportan para su disposición en un vertedero controlado o su incineración. CARACTERÍSTICAS QUE DEBE CUMPLIR UNA PLANTA EXTRACTORA  Tolerar y acumular altas concentraciones de metales en las partes cosechables.  Tener una alta tasa de crecimiento.  Producir un gran volumen de biomasa. Plantas usadas como extractoras de contaminantes       

Girasol (Helianthus annus) Mostaza de la India (Brassica juncea) Nabos (Brassica napus; B. rapa) Cebada (Hordeum vulgare) Lúpulo (Humulus lupulus) Ortigas (Urtica dioica; U. urens), Diente de León (Taraxacum officinale)

COMO AUMENTAR LA BIODISPONIBILIDAD DE LOS METALES?  Incorporación de quelantes de metales (ej.EDTA).  Establecimiento de un pH moderadamente ácido.  Disolución de surfactantes para contaminantes hidrofóbicos.  Incorporación de microorganismos. RIZOFILTRACIÓN · Consiste en el uso del sistema radicular de las plantas para eliminar contaminantes del agua, para lo cual se utilizan cultivos hidropónicos. en donde las raíces los absorben y acumulan. Siven para adsorber, precipitar y concentrar metales pesados en efluentes líquidos contaminados.

Los humedales artificiales se utilizan para una amplia gama de contaminantes inorgánicos como metales, percloratos, cianuro, nitratos y fosfatos y contaminantes orgánicos como explosivos y herbicidas. APLICACIÓN DE LA RIZOFILTRACIÓN · Se usa en el tratamiento de Ej. Pb2+ Cd2+ Zn2+ Ni2+ Cu2+ · Compuestos orgánicos hidrofílicos. · Radioisótopos: 137Cd, 90Sr, U. REQUISITOS QUE DEBE CUMPLIR LAS PLANTAS USADAS EN RIZOFILTRACIÓN  Tener raíces de crecimiento rápido y ramificación abundante.  Poder remover metales tóxicos por períodos prolongados. (plantas acuáticas)  Algas, Chara vulgaris, Myriophyllum aquaticum.  Myriophyllum spicatum, Hydrilla verticillata  Scirpus validus, Typha latifolia.  Ceratophyllum demersum, Potamogeton pectinatus. · Lemna spp, Maranta arundinaceae. FITOESTIMULACIÓN En estas técnica, se usan los exudados radiculares para promover el desarrollo de microorganismos degradativos (bacterias y hongos). · Es usado para remediar suelos contaminados con compuestos orgánicos hidrofóbicos que no pueden ser incorporados por la planta, pero que pueden ser degradados por los microorganismos (Ej. hidrocarburos derivados del petróleo). Fitovolatilización Mediante este proceso las plantas absorben y modifican metales pesados o compuestos orgánicos, para luego liberarlos a la atmósfera mediante la transpiración. Ocurre cuando los árboles y otras plantas en crecimiento absorben agua junto con contaminantes orgánicos e inorgánicos. · Esta tecnología puede usarse para compuestos orgánicos con formas volátiles como: · TCE: tricloroetileno; tetracloroetileno) y MTBE) y para algunos compuestos inorgánicos que pueden existir en forma volátil (Se y Hg). · Factores de los cuales depende la Tasa de transpiración Tipo de planta-- Área foliar-- Nutrientes --Humedad del suelo –Temperatura—Viento-- Humedad relativa.

Aislamiento de bacterias de suelos contaminados con metales pesados Entre las bacterias más frecuentemente aisladas de ambientes contaminados con metales pesados de origen antrópico son: Burkholderia pickettii, B. solanacearium y Alcaligenes eutrophus. pertenecen a varios géneros. Algunos son: Burkholdria, Hafnia, Pseudomonas, Acinetobacter, Comamonas y Agrobacterium. Especies Gram positivas también se encuentran en estos ambientes, por ejemplo: Arthorobacter ramousus y A. aurescens. EXPERIENCIAS SOBRE EL USO DE BACTERIAS REMEDIADORAS 1. el uso de especies de Pseudomonas incrementó la supervivencia de sorgo en un suelo contaminado con arsenito. · Estas bacterias también mostraron ser antagonistas de un amplio número de hongos fitopatógenos y además ser promotoras del crecimiento de esta planta. 2.

Uso de productos microbianos para remediar suelos contaminados: Sideróforos y surfactantes. secuestran y solubilizan hierro; sin embargo, otros metales como el Cd, Cu, Ni, Pb y Zn pueden ser enlazados y formar complejos estables.· Se conoce que hongos, bacterias y algas acumulan metales y sustancias radiactivas.

· La judía es un cultivo de gran importancia económica en Marruecos, pero la salinidad de los suelos limita su producción; sin embargo, existe un género de bacterias denominado Rhizobium que habitualmente se asocia con las plantas leguminosas y favorece su crecimiento ya que es tolerante al estrés salino, Microorganismos simbióticos mutualistas y la recuperación de suelos contaminados · Otros investigadores mencionan que los hongos micorrízicos arbusculares, Rhizobium, Azospirillum, Azotobacter y Frankia son importantes componentes microbianos que disminuyen las limitaciones para el crecimiento de las plantas en suelos contaminados con metales pesados.

HONGOS MICORRÍZICOS permite a las plantas adquirir nutrientes esenciales para el crecimiento, aun en condiciones de estrés. · La planta se beneficia con una mayor tolerancia a condiciones de estrés, incremento del transporte de agua, disminución en el efecto de pH desfavorables, tolerancia a patógenos e incremento en la fecundidad y vitalidad de las plantas. HONGOS SIMBIONTES Y LA TOLERANCIA A METALES PESADOS los hongos simbiontes que se asocian a las Ericáceas proporcionan tolerancia a cobre a especies como: Calluna vulgaris, Vacciniunm macrocarpum y Rhodudendrom ponticum. · El principal mecanismo que se propuso fue la participación del micelio extra radical en el secuestro de iones y la, consiguiente disminución en la disponibilidad de estos contaminantes en el suelo. · Los hongos ectomicorrízicos también participan en la bioestabilización de metales pesados en el suelo y la rizósfera. · La capacidad del micelio para secuestrar estos elementos y prevenir la translocación a los brotes parece ser el principal mecanismo involucrado. HONGOS MICORRÍZICOS EN LA REMEDIACIÓN DE SUELOS · La posibilidad del uso de hongos micorrízicos en la remediación de suelos se basa en estudios que demuestran que las plantas inoculadas tienen mayor oportunidad de supervivencia al trasplantarse en sitios contaminados, que plantas no inoculadas. obtienen múltiples beneficios de protección y nutrición, Por ejemplo, la nutrición fosforada mejora, por una mayor superficie de absorción del micelio externo en el suelo. Muestran Mayor tolerancia a arsénico MICROORGANISMOS Y LA REMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS Los microorganismos conforman menos de 3% del carbono orgánico del suelo y ocupan sólo 0.001% del volumen del suelo. · Se consideran como los principales responsables de la ocurrencia de los procesos bioquímicos de transformación, secuestro y acumulación de los metales pesados en el suelo. Principales microorganismos remediadores · Las bacterias y los hongos son los principales responsables de la degradación de compuestos orgánicos y la transformación de metales pesados.

· Se caracterizan por su rápido crecimiento y metabolismo, lo cual les califica como una importante alternativa en la recuperación de suelos contaminados. Las bacterias tienen, en general, una amplia capacidad para acumular metales en su biomasa. Los hongos filamentosos son los formadores de hifas, lo cual les permite formar redes de hifas que son benéficas para la mayoría de las plantas. tienen, además, la capacidad de invadir el suelo por medio de la extensión de su micelio e incrementar la superficie de exploración y acción. · Los actinomicetos, hongos micorrizicos arbusculares y las cianobacterias forman parte del complejo microbiano de suelos altamente contaminados, que viven asociados con las raíces de las plantas Los actinomicetos son un grupo de microorganismos unicelulares, muy abundantes en el suelo, aguas estancadas y estiércoles; en general en lugares donde existe descomposición aeróbica de restos vegetales. · Los actinomicetos producen esporas.al igual que los hongos, · Son bacterias Gram positivas, resistentes a la penicilina, lo que constituye la principal diferencia con los hongos filamentosos. · El crecimiento característico es un micelio ramificado de menor diámetro que los hongos, que tiende a fragmentarse en elementos bacterianos. · La mayoría son aerobios estrictos, que crecen bien a temperaturas del orden de los 25 °C (microorganismos mesófilos); y a pH alcalino. Hongos micorrízicos · Según estudios realizados, los hongos micorrízicos ayudan a las plantas a establecerse y crecer en condiciones de estrés, como: suelos salinos, contaminados con metales pesados, plaguicidas e hidrocarburos y también las protegen contra enfermedades de las raíces. · Los tipos de micorriza más importantes en suelos contaminados con metales pesados son: · Las ectomicorrizas. · Las micorrizas arbusculares o endomicorrizas (se asocia con más de 80% de las especies vegetales; se incluyen: herbáceas, algunos arbustos y árboles).

Cianobacterias · La importancia ecológica de estos organismos reside en la capacidad de generar oxígeno durante el proceso fotosintético. · Las cianobacterias, al igual que otras bacterias tienen la habilidad de tomar el nitrógeno atmosférico y convertirlo en amonio (NH4+), una forma de nitrógeno que todas las células pueden aprovechar. · Los autótrofos que no pueden fijar el nitrógeno del aire, tienen que tomar nitrato (NO3-), como sucede con las plantas. · La enzima que realiza la fijación del nitrógeno es la nitrogenasa. · UN SIDERÓFORO (del griego "transportador de hierro") es un compuesto quelante de hierro secretado por microorganismos. · El ion hierro Fe3+ tiene muy poca solubilidad a pH neutro, por lo cual no puede ser aprovechado por los organismos. · Los sideróforos convierten estos iones a complejos solubles de Fe2+, que si pueden ser asimilados. BIOSURFACTANTES · Los surfactantes Son aquellas moléculas que poseen un extremo hidrofílico, que es soluble en agua y un extremo hidrófobo, que rechaza el agua. · Los biosurfactantes son moléculas anfifílicas producidas por microorganismos que tienden a reducir la tensión superficial e interfacial de las soluciones así como formar emulsiones. BIOSURFACTANTES: Los surfactantes actúan logrando incrementar la biodisponibilidad mediante la desorción y solubilización del contaminante. · Los surfactantes son esenciales para el proceso de biorremediación. · Algunos microorganismos producen su propio surfactante (biosurfactante) para solubilizar compuestos orgánicos hidrofóbicos. · EJEMPLOS DE ESPECIES ARBÓREAS REMEDIADORAS: Anthoxanthum odoratum, Agrostis canina, A. capillaris, A. stolonifera, Deschampsia cespitosa, D. flexuosa, Festuca rubra, F. ovina, Holcus lanatus y Silene vulgaris. USO DE ÁRBOLES VERSUS EL USO DE PLANTAS HERBÁCEAS EN LA REMEDIACIÓN DE SUELOS · Los árboles tienen la capacidad de inmovilizar metales pesados, en compartimentos metabólicamente inactivos, por periodos más largos, en comparación con plantas herbáceas. · Los árboles con altas posibilidades de éxito en la fitorrecuperación son Pinos y Betula, los cuales son especies pioneras en suelos contaminados.

USO DE ÁRBOLES EN LA REMEDIACIÓN DE SUELOS · Los Pinos y Betula (Abedules) son especies micotróficas obligadas, por lo que necesitan a los hongos ectomicorrízicos asociados a su raíz, para su adecuado desarrollo. · Especies de Acer (Arces) se asocian con los hongos arbusculares, mientras que especies de Salix (sauces) lo hacen, tanto con los hongos ectomicorrízicos, como con los hongos arbusculares. · La dependencia de especies de Salix por los hongos ectomicorrízicos o endomicorrízicos es una característica importante que permite a las plantas a sobrevivir en sitios contaminados. PLANTAS HIPERACUMULADORAS · Las plantas hiperacumuladoras son capaces de acumular altas cantidades de metales pesados en su follaje (> 1% del peso seco de la planta). · Esta capacidad implica alta tolerancia específica a metales pesados, los cuales están presentes en el suelo en concentraciones que normalmente podrían considerarse fitotóxicos. CARACTERÍSTICAS DE LAS PLANTAS HIPERACUMULADORAS · La mayoría de las especies hiperacumuladoras no son micorrízicas como Thlaspi y Alyssum. · Sin embargo, Viola calaminaria y V. guestphalica, especies metalofitas de suelos contaminados con altas concentraciones de Zn, presentan altos grados de colonización por hongos micorrizicos arbusculares. PLANTAS HIPERACUMULADORAS · Thlaspi (Brassicaceae) · Alyssum (Brassicaceae) · Viola calaminaria (Fam. Violaceae) Plantas con capacidad acumuladora de metales pesados · Otras plantas que muestran capacidad para acumular metales pesados son: girasol, sauce, álamo, alfalfa, maíz, tabaco, sorgo y amaranto (Kiwicha). Kiwicha: Amaranthus caudatus Violas: Pensamientos Viola calaminaria Viola bertolonii

Remediación de suelos contaminados por técnicas de contención Técnicas de contención de los contaminantes · Se trata de técnicas, mediante las cuales se impide la movilización y transferencia de los contaminantes a otros medios. · Se tiene el uso de barreras, estabilización física y química, solidificación y vitrificación. TÉCNICAS DE CONTENCIÓN · Consiste en la inmovilización de los contaminantes por medio de técnicas como: · Vertedero controlado. · Barreras. · Estabilización. · Solidificación. Vertido controlado · Técnica ex situ que consiste en el traslado del suelo contaminado a un vertedero controlado, donde se deposita en celdas aisladas por barreras, tanto naturales (arcillas) como artificiales (polietileno). · La gestión de estos materiales es de la misma forma que se trata a los residuos sólidos tóxicos. Vertido controlado Ventajas: · Se puede aplicar a una serie de contaminantes. · Los contaminantes son extraídos en su totalidad. · El costo es relativamente bajo. · La remediación del suelo contaminado es rápida. Desventajas: · Pueden producirse fugas, tanto de lixiviados como de gases, por lo que se recomienda la instalación de sistemas de captación de efluentes. Barreras · Consiste en el confinamiento de la zona contaminada con la colocación de barreras pasivas, que impiden la migración de los contaminantes, se denomina también macroencapsulación. · Esta técnica es adecuada si a la profundidad en la que se localiza la contaminación, existe una capa impermeable que impida la migración del contaminante hacia las aguas subterráneas. · Las barreras se colocan alrededor de la zona contaminada, estando formadas por material arcilloso, cemento, asfalto, membranas artificiales (geosintéticos), etc. · También es conveniente colocar barreras que cubran la superficie contaminada, para evitar el ingreso de agua, el crecimiento de plantas y el contacto con seres vivos. · Son recomendables cuando la contaminación está muy localizada. Se aplican in situ con el propósito de reducir los movimientos laterales de los contaminantes, ya sea a través de lixiviados o por disolución en las aguas subterráneas.

Barreras verticales · Puede ser una inyección vertical a presión, generalmente hasta 50 m de profundidad, de lechada de cemento o cemento-bentonita a través de sondeos, formando pilotes. · Se culmina con la inyección adicional de lechada de cemento o cemento-bentonita en el suelo existente entre los pilotes para conformar una barrera subterránea continua. · Una forma de mejorar las propiedades de estas barreras verticales es mediante el uso de geomembranas. Barreras horizontales · Constituidas por zanjas horizontales in situ que se rellenan con material sellante, son útiles para limitar el movimiento vertical de contaminantes, sin necesidad de recurrir a la excavación del terreno. Esquema del proceso de inyección de lechada de cemento bajo una mancha de contaminación Sellado superficial · Su finalidad es evitar la exposición directa del suelo a la contaminación, limitar la infiltración de agua de lluvia en el suelo contaminado y controlar la volatilización de ciertos contaminantes a la atmósfera. Estabilización química Estabilización química con agentes precipitantes. · Se usan agentes precipitantes, cuya acción en la zona contaminada permita la formación de Sales insolubles. · Se usan por ejemplo sulfuros para provocar la precipitación . Se aplican mezclas de cal y sulfuro y cementos poliméricos de sulfuro, con lo cual pueden tratarse suelos contaminados con metales pesados. También es posible precipitar a los metales como hidróxidos y silicatos por medio del uso de cemento portland, sin embargo este método solo se recomienda aplicar en medios alcalinos y no da buenos resultados con metales pesados como arsénico y cromo. · También puede usarse como agente precipitante al fosfato, siendo recomendable para suelos cuyo pH va de moderadamente ácido a moderadamente alcalino. Sustancias usadas como adsorbentes · Óxidos de hierro · Materia orgánica resistente de tipo húmico · Silicatos laminares: · El material volcánico como las bentonitas · Materiales sintéticos como: carbón activo y las resinas.

Solidificación: estabilización física

Técnicas de extracción o transferencia

· Es un tratamiento que consiste en mezclar el suelo contaminado con aditivos, con lo cual se busca modificar las características físicas de la masa contaminada, aumentando su resistencia y disminuyendo su permeabilidad; de esta manera se consigue disminuir o anular la lixiviación de los contaminantes. · Los aditivos utilizados pueden ser cementos, silicatos, polímeros orgánicos, etc. · Esta técnica se realiza mediante el uso de una mezcladora de palas de rotación, que penetra en el suelo y agrega los reactivos para conseguir su solidificación y estabilización.

· Se aplican para extraer al contaminante del suelo y transferirlo a un medio líquido o gaseoso, con el propósito de hacer posible su tratamiento fuera del suelo. · Puede ser por lavado cuando se usa agua o una disolución acuosa o por arrastre con gas, usando para este caso aire o vapor de agua.

Solidificación · Con la aplicación de esta técnica, la inmovilización del contaminante es física, el cual queda retenido en la matriz sólida del material solidificante, siendo el cemento Portland el material más utilizado para este propósito. · El cemento portland además de inmovilizar a metales pesados, también inmoviliza contaminantes orgánicos. · También se pueden utilizar otro tipo de materiales que pueden aplicarse en forma fluida, pero que en el suelo se polimerizan encerrando a los contaminantes de la zona afectada Vitrificación · Es un método térmico de solidificación. · Consiste en calentar eléctricamente un suelo contaminado, hasta conseguir su fusión ( ej. fusión de silicatos). · La corriente eléctrica es de alta intensidad. Las temperaturas pueden llegar hasta los 2 000 °C. · Una vez que el suelo se enfría, se convierte en una masa vítrea, de gran resistencia mecánica que impide la movilización de los contaminantes. · Para realizar una vitrificación in situ se necesita una serie de electrodos, que se introducen en el suelo hasta la profundidad que se desea descontaminar. Estabilización y solidificación La estabilización física o química y la solidificación se pueden aplicar tanto insitu como ex situ. Ventajas: · Son aplicables tanto a contaminantes orgánicos como inorgánicos. · Son tratamientos rápidos. Desventajas: · Al igual que las técnicas de aislamiento no destruyen al contaminante. · Ocurre un aumento del volumen de la masa del suelo. · La generación de calor puede afectar las propiedades del suelo. · Se debe realizar monitoreos a largo plazo para detectar la ocurrencia de fugas del contaminante.

LAVADO DEL SUELO CONTAMINADO · La solución de lavado puede ser de distintos tipos: Agua sin aditivos y agua con aditivos como ácidos, bases o agentes tensioactivos. · Se utiliza agua cuando los contaminantes del suelo tienen alta solubilidad (ej. sales solubles), en tanto que las soluciones ácidas se utilizan para extraer metales pesados y contaminantes orgánicos del suelo, siendo una mezcla de agua y ácido (ej. ácido nítrico o clorhídrico) Lavado ex situ del suelo contaminado · Es un tratamiento que combina el empleo de agua con aditivos químicos y un sistema mecánico de sedimentación. · En este proceso, las partículas finas contaminadas, del tamaño del limo y arcilla, se separan de las fracciones más gruesas, como son las arenas y gravas. · Este método considera que las partículas finas son las que contienen mayor carga contaminante, por lo que, una vez separadas, pueden ser sometidas a otros tratamientos complementarios. · Generalmente se utiliza agua para extraer contaminantes hidrofílicos, a la cual se le pueden agregar aditivos que favorezcan la disolución del contaminante, como agentes complejantes, detergentes, sobre todo si se trata de contaminantes hidrófobos. APLICACIÓN DEL LAVADO DEL SUELO El lavado de suelos se recomienda mayormente para suelos contaminados con compuestos orgánicos, hidrocarburos derivados del petróleo y sustancias inorgánicas como cianuros y metales pesados. SUSTANCIAS EXTRACTANTES · Las sustancias extractantes utilizadas pueden ser ácidos, bases, agentes quelantes, surfactantes, etc. · Se ha comprobado que agentes quelantes como el ácido etilendiaminotetraacético (EDTA), el ácido cítrico y el ácido nitrilotriacético (NTA), y otros ácidos como el ácido clorhídrico son eficaces para eliminar Cu, Pb y Zn de suelos contaminados.

LAVADO IN SITU DEL SUELO · Cuando la extracción del contaminante se realiza haciendo pasar el agua o disolución a través del suelo contaminado. · Si la contaminación es superficial se construyen pozos para recoger el fluido que se ha infiltrado, por medio de bombeo o por gravedad si el terreno contaminado es en pendiente. · Cuando la contaminación se encuentra a mayor profundidad se realiza una inyección del fluido a través de pozos de infiltración con los aditivos adecuados para disolver in situ los contaminantes. · Luego se extrae el fluido fuera del suelo. La solución de lavado se inyecta por bombeo en el suelo, arrastrando las sustancias contaminantes, luego mediante una serie de pozos de extracción, la solución de lavado con los contaminantes se lleva a la superficie para su tratamiento, en tanto que el agua tratada se puede reciclar. La extracción in situ de los contaminantes, en fase de vapor es básicamente de interés para compuestos orgánicos volátiles y órganometálicos como el As y Hg. ELECTRORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS · Esta técnica consiste en aplicar una corriente de baja intensidad a través de un par de electrodos que han sido instalados en los límites de la masa de suelo contaminada. · La corriente eléctrica produce la migración iónica entre los electrodos. · Los componentes iónicos y partículas cargadas que contiene la masa acuosa del suelo se mueven hacia los electrodos respectivos en función de su carga eléctrica. · Una vez en los electrodos, los contaminantes pueden ser bombeados al exterior mediante un pozo de extracción, o pueden quedar depositados en el propio electrodo. · En la aplicación de esta técnica es conveniente inyectar agentes complejos y surfactantes para incrementar la solubilidad y facilitar el movimiento de los contaminantes. · La principal ventaja de la electrorremediación es el relativamente elevado control que se tiene sobre el flujo de la disolución extractora, que permite forzar el paso de ésta, en zonas de baja permeabilidad. · Se utilizan varios pares de electrodos de tal manera que cubran la totalidad de la zona contaminada, con una separación entre ellos de 2 a 10 m, colocados a profundidades de hasta 20 m.

Se aplica mayormente a productos derivados del petróleo como gasolina, diesel, aceites lubricantes, gasóleos, alquitrán de carbón, etc. Desorción térmica. En este proceso se calienta el suelo contaminado a una temperatura que varía entre 90 y 540 °C. Con esto se consigue que los contaminantes que posean un punto de ebullición bajo, pasen a la fase de vapor, de esta forma se consigue separarlos del suelo, para su posterior tratamiento. APLICACIÓN DE LA DESORCIÓN TÉRMICA. · La desorción térmica se puede aplicar a suelos contaminados por alquitranes, residuos de refinerías, desechos de tratamiento de maderas, esmaltes, plaguicidas, combustibles, bifenilos poIiclorados y solventes en general. · En el caso de metales, solo se puede utilizar para extraer mercurio. LA INCINERACIÓN · El suelo contaminado se somete a elevadas temperaturas, alrededor de los 1000°C en cámaras de combustión, con el propósito de oxidar y volatilizar los compuestos orgánicos contaminantes. · Con esta técnica se destruye al contaminante. Aplicación de la incineración. Técnica recomendada para recuperar suelos contaminados con explosivos y residuos peligrosos, particularmente hidrocarburos clorados, PCBs y dioxinas. La reutilización del suelo es muy limitada porque este tratamiento destruye la estructura de este recurso.

4. Tecnologías de remediación para suelos contaminados por EPT Ex situ. Los tratamientos ex situ son aquellos que requieren de una excavación del suelo contaminado antes de realizar los procesos de remediación, lo cual incrementa los costos. Este tipo de tratamiento, generalmente requiere de periodos cortos y presenta una mayor certeza en la uniformidad de los procesos empleados debido a que se puede obtener una adecuada homogeneización del suelo. En general, existe un mejor manejo del suelo contaminado (mezclado, tamizado), sin embargo, esto puede presentar condiciones de exposición a los trabajadores. Los tratamientos ex situ, a su vez, se dividen en: . On site. El tratamiento se realiza en el mismo sitio en donde se realizó la excavación. . Off site. El tratamiento se realiza fuera del sitio en donde se excavó. En el cuadro 11 se comparan las principales ventajas y desventajas de las tecnologías de remediación con base en el lugar de tratamiento. 4.2.1 Inundación de suelos La inundación del suelo (soil flushing) es una técnica de tratamiento innovadora, que comúnmente se aplica in situ. Consiste en inundar el suelo contaminado con agua o con una solución de extracción para disolver y/o suspender el contaminante y, posteriormente, extraer la fase líquida que contiene el contaminante mediante un sistema de extracción. La tecnología requiere la perforación de pozos de inyección y de extracción B. Aplicaciones y estado de desarrollo Esta técnica es muy efectiva para el tratamiento de suelos arenosos (altamente permeables), ya que estos permiten el paso de la solución, a diferencia de limosos o arcillosos C. Ventajas y limitaciones Entre las principales ventajas de esta técnica pueden destacarse: (i) bajos costos; (ii) no es necesario excavar el suelo; y (iii) no se requiere de infraestructura sofisticada. En general, no se aplica en suelos con mezclas complejas de contaminantes. Una alta cantidad de materia orgánica en el suelo dificulta el proceso de separación. Requiere de grandes cantidades de agua y que los contaminantes sean solubles. 4.3.2. Lavado de suelos El lavado de suelos es una tecnología ex situ, en la cual el suelo contaminado se excava y se lava con agua o soluciones de extracción en una unidad de lavado con el fin de disolver, suspender o precipitar el contaminante, lográndose así su transferencia a la

fase acuosa. El lavado de suelos, a diferencia de la inundación, puede concentrar los contaminantes en un volumen menor de suelo, debido a la separación entre partículas finas y gruesas, reduciendo así el volumen del material contaminado B. Aplicaciones y estado de desarroll Esta técnica, al igual que la inundación, es efectiva para suelos arenosos, por lo que los parámetros a considerar para su aplicación son los mismos que se incluyen en la inundación de suelos (US EPA 2001). Es 4.3.3. Tratamiento químico El tratamiento químico, también conocido como óxido-reducción química, es una tecnología innovadora que implica reacciones de óxidoreducción (redox), las cuales transforman los elementos potencialmente tóxicos en compuestos o elementos no peligrosos o menos riesgosos, reduciendo su toxicidad o su solubilidad y/o aumentando su estabilidad química. B. Aplicaciones y estado de desarrollo La tecnología se encuentra disponible comercialmente; sin embargo, no puede aplicarse de forma genérica. C. Ventajas y limitaciones La principal ventaja de este método, al igual que otras tecnologías in situ, es que permite tratar el suelo sin necesidad de excavación; algunas otras ventajas son: (i) bajo consumo de energía; (ii) las soluciones diluidas son más fáciles de separar; (iii) tiempos del tratamiento relativamente cortos. 4.3.4. Solidificación/estabilización (S/E) La S/E es un proceso que tiene como objetivo limitar la solubilidad o movilidad de un contaminante presente en el suelo, disminuyendo así su toxicidad o eliminando su lixiviación. La solidificación es un proceso que asegura mecánicamente a los contaminantes dentro de una matriz sólida, formando un bloque monolítico de alta integridad estructural, constituido por una mezcla del contaminante, el suelo y un agente puzolánico 4.3.5. Electrorremediación La remediación electrocinética o electrorremediación es una tecnología innovadora que puede utilizarse para la remediación in situ de suelos contaminados con metales o compuestos orgánicos polares; es una técnica aplicable principalmente a suelos de baja permeabilidad.

B. Aplicaciones y estado de desarrollo

B. Biomineralización

Esta tecnología es ampliamente recomendable para tratar suelos poco permeables, como lodos y sedimentos contaminados con metales pesados, aniones y compuestos orgánicos polares en concentraciones de unas cuantas partes por millón (ppm) hasta miles (USAEC 1997

La biomineralización es la formación de precipitados metálicos insolubles por interacciones con productos del metabolismo microbiano. La biomineralización de metales y metaloides en forma de minerales de azufre, hidróxido, fosfato y carbonato, tiene aplicaciones potenciales para la biorremediación (Barkay y Schaefer 2001). Un ejemplo de este tipo de sistema es el uso de BSR, bacterias heterótrofas anaerobias, que utilizan una serie de sustratos orgánicos (etanol, acetato, butirato, celulosa) y sulfato, como aceptores de electrones

C. Ventajas y limitaciones Ventajas Es una tecnología disponible comercialmente El contaminante puede separarse con facilidad del suelo, incluso en forma pura Es una alternativa eficiente para la remediación in situ de sitios contaminados con metales Se puede aplicar eficientemente en suelos arcillosos (poco permeables) Limitaciones No es aplicable en todo tipo de suelos El suelo tratado pierde ligeramente su fertilidad Es necesario hidratar el suelo al menos 24 horas antes de iniciar el tratamiento Valores extremos de pH y reacciones redox pueden disminuir su eficiencia y formar productos indeseables 4.4.3. Biosorción (inmovilización microbiana de metales) La biosorción es la separación pasiva de metales y metaloides por interacciones con material biológico vivo o muerto y es, hasta ahora, el acercamiento más práctico y ampliamente usado para la biorremediación de metales (Barkay y Schaefer 2001). Implica mecanismos En general, depende del pH del líquido y de las características químicas del metal (Eccles 1999). Un ejemplo de biosorción es la remoción de Pb y Cd a partir de soluciones muy diluidas, con el uso de biomasa seca de algunas especies de algas cafés como Ascophyllum y Sargassum, la sorción dependen del organismo, del metal y de las condiciones (pH, Eh), ofreciendo posibilidades para manipular las aplicaciones de la biosorción. Por ejemplo, en suelos arenosos, es 4.4.4. Precipitación de metales (inmovilización microbiana) A. Precipitación reductora La precipitación reductora es uno de los mecanismos que le permite a los microorganismos reducir la movilidad y toxicidad de un metal o metaloide, a través de su reducción a un estado redox, más bajo, ofreciendo aplicaciones potenciales para la biorremediación. Muchos de los organismos que catalizan estas reacciones utilizan los metales

C. Aplicaciones prácticas La inmovilización de metales puede aplicarse en sitios contaminados con cromato o dicromato (Cr6+), estimulando la reducción de Cr6+ a Cr3+ por bacterias (Wang y Sheng 1995). 4.4.5. Biolixiviación (movilización microbiana de metales) La biorremediación de suelos contaminados con metales por lixiviación microbiana o biolixiviación es una tecnología relativamente A. Aplicaciones prácticas La biolixiviación tiene gran potencial para la remediación de materiales contaminados con metales pesados. La lixiviación de minerales por BSO es un proceso bio-industrial establecido (sección 4.4.7) y, aunque el mayor interés surge desde una perspectiva hidrometalúrgica, también B. Ventajas y limitaciones La biolixiviación puede tener varias ventajas sobre la lixiviación química (Brombacher et al. 1997, Bosecker 2001): . . . La lixiviación química puede alcanzar altos costos debido al transporte del ácido. El sulfuro necesario para la producción bacteriana de ácido se encuentra disponible a bajos costos. La remoción de contaminantes del suelo puede disminuir significativamente los costos de disposición y, además, puede permitir la recuperación de metales preciosos. A. Biolixiviación-precipitación Una opción para la biorremediación ex situ de suelos contaminados con metales, implica la combinación de un proceso de biolixiviación o de disolución de metales en biorreactores de lodos, seguido por su precipitación en forma de sulfuros metálicos insolubles, por BSO y BSR, respectivamente (figura 16) (Webb et al. 1998; Gadd 2000). La efectividad de esta opción para la remoción y concentración de una serie de metales (incluyendo Zn, Cu y Cd)