BIORREPARACION POR INYECCION DE PEROXIDO DE HIDROGENO

BIOTECNOLOGIA AMBIENTALBIORREPARACION POR INYECCION DE PEROXIDO DE HIDROGENO

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LA BIORREPARACION POR INYECCIN DE PEROXIDO DE HIDROGENOLuis Cuti Bolivar

1. RESUMEN

Lo que se quiere lograr con este paper, es explicar en si determinadas definiciones relacionadas con las biorreparacion, el desarrollo de las tecolgias utilizadas, indicar los beneficios, asi como tambin las desventajas een sus diferentes aplicaciones. Esta investigacin es parte de las tantas aplicaciones de la biotecnologa como mtodo de recuperacin y remediacin ambiental, de las distintas formas de contaminacin, que para este caso para un derrame de hidrocarburo, que es uno de los problemas que mas consecuencias adversas tiene para con el ambiente. De esta manera se quiere descatar el papel que cumplen los microorganismos en la naturaleza. En el siguiente documento nos mostraran como han sido utilizados para limpiar aguas que han sido contaminadas con metales pesados y cmo estos microorganismos han servido para limpiar aguascon tan bajo PHque por otros mediosvendrasiendo muy caro. Quien creera que tan pequeo organismo tuviera tal poder de regenerar la naturaleza.

2. INTRODUCCIN

La bioreparacion con agua oxigenada es un mtodo de tratamiento tanto del agua subterrnea contaminada como de los contaminantes que se encuentran en la capa subsuperficial del suelo a donde han llegado como resultado de un derrame de producto (generalmente hidrocarburos), que se aplica en el sitio sin tener que excavar el suelo suprayacente. Es decir, el tratamiento se realiza principalmente en la capa subsuperficial del suelo. Este mtodo se basa en la biodegradacin natural que ocurre espontneamente en esta capa del suelo en presencia de oxgeno. Este proceso se potencializa mediante el estmulo y el manejo de las colonias microbiolgicas presentes en esta capa de suelo por un proceso de oxigenacin artificial. Sin embargo, el xito de la implementacin de este mtodo requiere la cuidadosa consideracin de numerosos factores de gran complejidad tales como el tipo de colonias microbiolgicas presentes, las condiciones hidrogeolgicas del perfil del subsuelo, la caracterizacin geoqumica y los factores de ingeniera que intervengan en el sitio estudiado. La biorreparacion in situ se desarroll en la dcada de los setentas para el tratamiento de derrames de gasolina, de combustible diesel y de otros tipos de hidrocarburos. Esta metodologa experiment un marcado auge en la dcada de los ochentas debido al avance de la tecnologa y a un mayor inters que propiciaron mucha ms actividad.

Recientemente se ha aplicado este mtodo tambin al tratamiento de la contaminacin en suelos causada por el derrame de otros contaminantes qumicos tales como los fenoles, los compuestos aromticos simples y los compuestos clorados.

2.1. Conceptos Previos: Biorreparacin: Es la utilizacin de sistemas biolgicos para la reduccin de la contaminacin del aire o de sistemas acuticos o terrestres. Los sistemas biolgicos que seemplean generalmente son los microorganismos y la biodegradacin ms frecuente es la quetiene lugar con stos. Los microorganismos pueden descomponer la mayora de los compuestos para su crecimiento y/o sus necesidades energticas. Estos procesos de biodegradacin pueden necesitar o no aire (procesos aerbicos o anaerbicos). En algunos casos, los procesos metablicos que los microorganismos realizan normalmente para el crecimiento y la obtencin de energa tambin pueden utilizarse para descomponer molculas contaminantes. En estos casos, conocidos como co-metabolismo, los microorganismos no se benefician directamente. Los investigadores han sacado partido de este fenmeno y lo utilizan para la biorreparacin. El resultado de una biodegradacin completa es la desintoxicacin por la mineralizacin de los agentes contaminantes en dixido de carbono, agua y sales inorgnicas inocuas. Una biodegradacin incompleta dejar productos descompuestos que pueden ser, o no, menos txicos que el contaminante original. Por ejemplo, de una biodegradacin incompleta del tri- o tetracloroetileno puede resultar vinil cloruro, que es ms txico y carcingeno que el compuesto original. La biodegradacin puede tener lugar de forma espontnea, en cuyo caso, a menudo se emplean nuevas maneras.

Perxido De Hidrgeno(H2o2): Tambin conocido comoagua oxigenada, dioxogenodioxidano, es uncompuesto qumicocon caractersticas de un lquido, fuertemente enlazado con el hidrgeno tal como el agua, que por lo general se presenta como un lquido ligeramente ms viscoso que sta. Es conocido por ser un poderosooxidante. A temperatura ambiente es un lquido incoloro con sabor amargo. Pequeas cantidades de perxido de hidrgeno gaseoso se encuentran naturalmente en el aire. El perxido de hidrgeno es inestable y se descompone lentamente en oxgeno y agua con liberacin de calor. Su velocidad de descomposicin puede aumentar mucho en presencia de catalizadores.

Atenuacion Natural: La capacidad intrnseca de asimilacin de un medio depende como ya .se a puntada de las Habilidades metablicas de los microorganismos nativos, del tipo de contaminante .en relacin con el oxigeno y en un modelo simplificado, el proceso se definieran las siguientes formas .En presencia de oxigeno los microorganismos convertirn en ltima instancia los contaminantes en dixido de carbono, agua y masa celular microbiana.

En caso de escases de oxigeno los microorganismos dependen de otros aceptores de electrones disponibles una biodegradacin anaerobia, cuyos mecanismos estn comenzando a comprender en los ltimos aos

3. METODOLOGA UTILIZADA

La bioremediacin in situ con el uso de perxido de hidrgeno es un proceso aerobio en el cual se considera a la capa subsuperficial del suelo como un bioreactor que generalmente presenta una carencia de nutrientes y de oxgeno (esto ltimo debido a que la reaereacin en el subsuelo es mnima debido a que comnmente el agua presente obedece a las leyes del flujo laminar), lo que inhibe el proceso de degradacin de los contaminantes presentes.

En la aplicacin de esta metodologa, se retira el agua subterrnea contaminada del subsuelo, se le adiciona oxgeno y los nutrientes necesarios y se vuelve a inyectar el agua enriquecida para que, al desplazarse por el acufero, estimule el crecimiento de las colonias de microorganismos autctonos, acelerando as el proceso de degradacin de los contaminantes presentes. Casi siempre el suministro de oxigeno es el factor limitante en un proceso de bioremediacin in situ. Diversas experiencias han demostrado que el crecimiento bacteriano en un suelo contaminado con gasolina sujeto a tratamiento depende de la disponibilidad de oxgeno.

En condiciones naturales en el subsuelo, la presencia de cantidades an pequeas de contaminantes orgnicos agota al oxgeno presente, crendose entonces condiciones anaerobias que no favorecen la degradacin de la mayora de los compuestos con la misma rapidez que en el caso de condiciones aerobias sostenidas. Por tanto, la bioremediacion in situ requiere la oxigenacin artificial del subsuelo (capa subsuperficial). La aireacin simple no es suficiente para satisfacer la demanda de oxgeno en condiciones biolgicamente activas, ya que se pueden obtener solamente concentraciones de hasta 8 a 12 mg/l de oxgeno. El insuflado con oxgeno puro o con ozono puede permitir la obtencin de hasta 40 mg/l de oxgeno disuelto, pero an esta concentracin no es suficiente para mantener a un sistema biolgicamente activo. Por esta razn se ha propuesto el uso del perxido de hidrgeno, el cual se disocia en el agua de la siguiente manera:

3.1. Peroxido de Hidrogeno: H2O2.

La oxidacin puede realizarse mediante la utilizacin de agua oxigenada (H2O2). El agua oxigenada junto a hierro ferroso constituye el reactivo de Fenton que acta como un poderoso oxidante que degrada rpidamente a los contaminantes orgnicos. El reactivo de Fenton es muy efectivo en condiciones muy cidas (pH de 2 a 4) y se vuelve inactivo bajo condiciones de alcalinidad moderadas a fuertes. El agua oxigenada en presencia de hierro ferroso (Fe2+) reacciona dando radicales hidrxidos (OH), hierro frrico (Fe3+) e iones hidroxilos (OH - ). Estos iones hidroxilos son fuertemente oxidantes y pueden romper los enlaces hidrocarbonados de los constituyentes del petrleo, como el benceno, tolueno, etilbenceno y xileno y tambin ataca a los hidrocarburos aromticos (PAHs) y al MTBE (methyl tertiary butyl ether), un aditivo comn de las gasolinas.

Las bacterias aerobias producen una enzima llamada catalasa que cataliza la reaccin anterior, liberndose oxgeno para sustentar la biodegradacin aerbica. Debido a que es posible obtener concentraciones de perxido de hidrgeno en agua que sean mayores que el 1 %, puede contarse con una reserva grande para asegurar la liberacin continua del oxgeno enlazado qumicamente. Sin embargo, no es aconsejable la saturacin de la solucin debido a que el perxido de hidrgeno puede tener un efecto txico sobre los microorganismos en concentraciones tan bajas como 1000 mg/l. Por otro lado, el exceso de oxgeno es un desperdicio ya que se presenta la desgasificacin de oxgeno en forma excesiva. Para la aclimatacin de los microorganismos, se sugiere comenzar con un umbral de liberacin de oxgeno de 50 mg/l que se incrementa paso a paso hasta alcanzar concentraciones mayores.

3.2. Oxidacion In Situ

3.2.1. Aplicaciones Y Ventajas

Buenos resultados con los derivados del petrleo. Contaminantes orgnicos, VOCs, SVOCs, compuestos orgnicos con comportamiento inico, aldehdos, cidos orgnicos, fenoles, cianuros, combustibles, pesticidas, herbicidas y plaguicidas organoclorados. Capaz de destruir compuestos orgnicos recalcitrantes. Los contaminantes se destruyen.

3.2.2. Limitaciones E Inconvenientes

Se puede producir coloides y gases txicos que reducen la porosidad del suelo. Consume gran volumen de agentes oxidantes. Resultados muy defectuosos en suelos poco porosos. Se necesita de otras tecnologas. (extraccin de vapores) Tiempo Muy rpido, de semanas a meses. Costes altos

3.3. Oxidacion Ex Situ

A diferencia del procedimiento in situ con este proceso ex situ s se puede provocar la destruccin de los contaminantes mediante la REDUCCIN, adems de por oxidacin.

3.3.1. Aplicaciones y Ventajas

Utilizado para los derivados del petrleo y VOCs y SVOCs halogenados y no halogenados. Con la reduccin se obtienen buenos resultados para compuestos inorgnicos, metales pesados y cianuros. Tcnica capaz de destruir compuestos orgnicos recalcitrantes con otras tcnicas. Muy poco utilizado para aguas subterrneas y apenas aplicado a suelos.

3.3.2. Limitaciones e Inconvenientes

Durante las reacciones de oxidacin se pueden producir gases txicos La tcnica no resulta rentable para suelos con intensa contaminacin debido al gran consumo de agentes oxidantes y reductores. Tiempo Procedimiento de corto a medio plazo de ejecucin. Costes De moderados a altos costes, de 190 a 660 $/m3

4. CONCLUSIONES

Las condiciones del sitio pueden ser muy complicadas; por ejemplo, las caractersticas geolgicas pueden ser complejas, existen fuentes mltiples de contaminacin, estn presentes muchos contaminantes diferentes, existen trayectorias complicadas entre las fuentes y los receptores, etc. La remediacin no es directa sino que generalmente tiene lugar en un largo periodo de tiempo e incluye varios pasos interdependientes. Pueden existir varias alternativas de remediacin, cada una con sus propias ventajas y desventajas tcnicas. En algunos casos, todava no hay experiencia previa que muestre claramente la mejor manera de proceder.

5. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS: http://es.slideshare.net/lobezno81/biotecnologia-ambiental-i http://economia.gencat.cat/web/.content/70_economia_catalana/arxius/ne-97-98_e_blanch.pdf http://books.google.com.pe/books?id=19ffPAm3E3kC&printsec=frontcover&hl=es&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false http://biologia.unmsm.edu.pe/pregrado/doc/syllabus_gb_2014-II/Syllabus%20Biotecnologia%20Ambiental%20%202014-2.pdf file:///C:/Users/MAQA/Downloads/12606%20Biotecnologia%20Ambiental.pdf