¿Qué es la Bio-remediación?

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Publicado en Ecología

La “bioremediación” es el proceso que se ocupa de la utilización de sistemas biológicos para producir rupturas, cambios moleculares o separación de tóxicos, contaminantes y sustancias de importancia ambiental en suelos, aguas y aire, generando compuestos de menor o ningún impacto ambiental, o bien separando la substancia tóxica.

En general, las manipulaciones involucran producción e inmovilización de enzimas en determinados soportes y cambios genéticos en algunas cepas bacterianas.

SUELO

Capa superficial de la corteza terrestre donde se reciclan nutrientes y sirve como soporte trófico para las plantas.

Clasificación

Pasiva: Atención Natural. Biodegradación intrínseca; Cometabolismo, Volatilización, Fotolisis, Adsorción/Deserción, Oxidación/reducción.

Activa: Intervención humana. Biodegradación; Fitoremedación, Bioaumentación, Bioestimulación, In situ, Ex situ.

Factores que determinan la aplicabilidad de la tecnología:

- Propiedades del contaminante.

- Condiciones medio ambientales apropiadas

- Presencia de comunidades Microbianas adecuadas. Biestimulación/bioamentación.

- Disponibilidad del contaminante.

Una gran variedad de contaminantes pueden ser eliminados por bioremediación: pesticidas, herbicidas, petróleo y sus hidrocarburos derivados, gasolina y metales pesados, entre otros.

XENOBIÓTICOS

Se denomina compuesto xenobióticos (xeno, vocablo que significa extraño) a aquellos compuestos sintetizados artificialmente por síntesis química con fines industriales o agrícolas. Aunque estos compuestos pueden ser semejantes a los compuestos naturales muchos son desconocidos en la naturaleza. Así, los organismos capaces de metabolizarlos no podrían existir en la naturaleza.

Algunos de los xenobióticos más conocidos son los plaguicidas entre los que se incluyen herbicidas, insecticidas, nematicidas, funguicidas, etc.… Dentro de los plaguicidas se encuentran los ácidos clorofenoxialquil carboxílicos, ureas sustituidas, nitrofenoles, triacinas, fenilcarbamato, organoclorados, organofosforados.

Algunas de estas sustancias pueden actuar como donadores de electrones o como fuente de carbono para ciertos microorganismos. Estos compuestos tienen diferencias en la persistencia en el ambiente pero esa persistencia es aproximada dado que depende de varios factores ambientales como la temperatura, el pH, la aireación y el contenido de sustancias orgánicas del suelo. Algunos de los insecticidas clorados pueden persistir por más de 10 años. Hay que remarcar que en la degradación de un plaguicida no solo intervienen los microorganismos, sino que también puede sufrir volatilización, filtración o degradación química.

Plaguicidas en el suelo

Cuando un plaguicida llega al suelo éste queda sometido a diversos factores que van a afectar su persistencia. El lavado de los suelos, la degradación biológica y química, la adsorción por coloides, la volatilización y la absorción por los cultivos son algunos de estos factores.

El período en que un pesticida persiste en el suelo es de gran importancia ya que refleja el tiempo en que la plaga estará sometida al control, afectando la polución del medio ambiente, su acumulación en plantas, etc.

CLASIFICACION BIOLOGICA

Clases Básicas de Plaguicidas

- Insecticidas: Organocloros, Organofosforados, Carbamatos, Piretroides, Insec. Botánicos.

- Herbicidas: Clorofenoxiacético, Bipiridilos.

- Rodenticidas: Fosfuro de Zinc, Deriv. Ac. Fluoroacético, a-Naftil Ticurea ANTU), anticoagulantes.

- Fungicidas: Hexaclorobenceno, Organomercuriales, Pentaclorofenol, Ptalimidas, Ditiocarbamatos.

- Fumigantes: Fosfuro, Dibromoetileno, Dibromocloropropano.

Clasificación por composición Química.

- Organofosforados: Glifosato, azinfos metilico, fosmet, malatión, terbufos, ticlorfon.

- Organocloros: DDT, endosulfan, aldrin dieldrin, lindano.

- Triazinicos dereivados: Atrazina propazina, prometina.

- Fosfaminas: Fosfuro de calcio, fosfuro de magnesio.

- Fenoles halogenos: Pentaclorofenato, pentaclorofenol, arsenicales mercuriales.

- Bipiridilos: Paraquat, diquat.

- Organobromatos: Bromuro de metilico.

Formulaciones Comerciales

Ingrediente Activo: Todo producto orgánico o inorgánico, natural, sintético o biológico, con determinada actividad plaguicida, con un grado de pureza establecido.

Ingredientes inertes: Aquellas sustancias o materiales que, unidos a los ingredientes activos para la preparación de formulaciones, permiten modificar sus características de dosificación o de aplicación.

Coadyuvantes: Las sustancias tales como tensoactivos, fluidificantes, estabilizantes y demás, que sean útiles en la elaboración de plaguicidas por su capacidad de modificar adecuadamente las propiedades físicas y químicas de los ingredientes activos.

Aditivos: Aquellas sustancias tales como colorantes, repulsivos, eméticos, y demás que, sin tener influencia en la eficacia de los plaguicidas, sean utilizadas en la elaboración de los mismos con objeto de cumplir prescripciones reglamentarias u otras finalidades.

SORCION

Intercambio iónico: Plaguicidas catiónico pueden intercambiarse con los cationes inorgánicos que saturaban inicialmente la arcilla o la materia orgánica que quedan retenidas por:

- Fuerzas electrostáticas, depende del Ph del suelo.

- Puentes de hidrógeno o puentes de agua.

- Moléculas no iónicas polares se absorben a los minerales arcillosos y a la materia orgánica.

Volatilización

Es la propiedad que más afecta el movimiento del plaguicida hacia la atmósfera. Esta determinado por la tensión de vapor del plaguicida, los plaguicida normalmente tienen tensiones de vapor relativamente bajas (10-4 a 10-8 mm Hg) es aumentada por el viento y la temperatura.

Lixiviación

El plaguicida se desplaza hacia el interior del suelo causando contaminación de napas subterráneas.

Depende de: Características químicas del plaguicida y las propiedades químicas y físicas del suelo.

Según el tipo de suelo, la adsorción cambia de acuerdo a; % me materia orgánica, % de arcilla, % de arena.

Los procesos mediante los cuales funciona la bioremediación podemos agruparlos en:

- degradación enzimática,

- remediación microbiana y

- “fitoremediación”.

La Degradación Enzimática

Las enzimas son biocatalizadores encargados de acelerar cambios químicos con un gasto energético mínimo y una elevada velocidad de reacción. Las enzimas son componentes esenciales de todo proceso metabólico en sistemas vivos.

Las enzimas son producidas por células como resultado de los procesos que acompañan a la traducción de la información genética. Mediante el uso de técnicas de la biología molecular se puede inducir la producción de enzimas en sistemas bacterianos con características genéticas que permiten una expresión del gen enzimático de forma constante. Con esto se logra obtener un sistema productor de enzima a gran escala, estamos en presencia de la Biotecnología.

En el campo de la aplicación a la protección ambiental, se han diseñado muchos de estos sistemas biotecnológicos, y muchas empresas ofrecen tanto enzimas que degradan sustancias de importancia ambiental como sistemas bacterianos inmovilizados en determinados soportes (biofiltros).

La Degradación Microbiana

La utilización de microorganismos que degradan o transforman diferentes compuestos nocivos en otros de menor impacto ambiental ha experimentado un gran desarrollo. Importantes investigaciones han sido dirigidas a ampliar la versatilidad metabólica en algunas especies bacterianas, para la degradación de contaminantes.

Son bastantes y variadas las aplicaciones que se han dado a los microorganismos en el campo ambiental. Basta con mencionar los conocidos procesos aerobios y anaerobios para tratamientos de residuos industriales líquidos.

Actualmente, tanto la microbiología ambiental como la genética bacteriana, contribuyen al diseño de sistemas microbianos con capacidades metabólicas mejoradas y aumentadas.

Fitoremediación

La idea de que las plantas, ya sean árboles, arbustos o hierbas, pueden atrapar y retener distintas sustancias químicas del medio ambiente, incluidas algunas de reconocida peligrosidad, no es nueva.

Recientemente en distintos lugares del mundo se esta comenzando a investigar y aplicar la fitoremediación con plantas que aparentemente poseen metabolismos capaces de eliminar xenobióticos. Se ha comenzado ha investigar con plantas y especies arbóreas con capacidad para retener metales pesados.

Esta novedosa tecnología tiene muchas ventajas con respecto a los métodos convencionales de tratamientos de lugares contaminados; en primer lugar es una tecnología económica, de bajo coste, en segundo lugar posee un impacto regenerativo en los lugares donde se aplica y en tercer lugar su capacidad extractiva se mantiene debido al crecimiento vegetal, además es capaz de ser modificada para aumentar su capacidad y selectividad extractiva.

Fitoremediación

En general, podemos explicar la fitoremediación mediante dos teorías:

- Fitoextracción

- Rizofiltración

Fitoextracción

La fitoextracción utiliza la biomasa vegetal-extractiva para remediar suelos contaminados. Una gran cantidad de contaminantes pueden ser captados del suelo, entre ellos metales pesados y algunos compuestos radiactivos.

Hay indicios de la existencia de ciertos transportadores específicos en las raíces de las plantas y, en algunos casos, la simbiosis microbiana en la rizósfera jugaría un importante papel en la inespecificidad de la absorción de oligoelementos.

El resultado del proceso de la fitoextracción en suelos y aguas contaminados, es la eliminación de tóxicos, cualidad que permanece en el tiempo.

Las plantas contaminadas con estos tóxicos, después de ser arrancadas, son gestionadas debidamente.

Rizofiltración

Las raíces, ya sean acuáticas o terrestres, pueden precipitar y concentrar contaminantes tóxicos de efluentes o absorberlos de las disoluciones en el mismo suelo.

Investigaciones recientes han evidenciado la importancia de la simbiosis entre ciertas cepas bacterianas modificadas genéticamente y la rizósfera de algunas plantas, para la reducción de metales pesados o la eliminación de aceites del suelo.”

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