SUELOS IMPACTADOS POR EL PETROLEO
SUELOS IMPACTADOS POR EL PETROLEO
POTENCIAL DE LA BIORREMEDIACION DE SUELO Y AGUA IMPACTADOS
POR PETROLEO EN EL TROPICO MEXICANO
Bioremediation Potential of Oil Impacted Soil and Water in the Mexican Tropics
Randy H. Adams Schroeder
1
, Verónica I. Domínguez Rodríguez y Leonardo García Hernández
RESUMEN
En este artículo se evalúa la tecnología de
biorremediación para el tratamiento de sitios
contaminados con petróleo en el trópico mexicano. Se
describen brevemente su origen, principios básicos,
aplicación correcta y limitaciones, y el empleo
adecuado de productos bacterianos comerciales. Se
estudia el potencial de la biorremediación en
ecosistemas tropicales y se presentan varios estudios
relacionados con la biorremediación. Entre ellos, el
tratamiento de desechos de la industria petrolera, y
biorremediación en el trópico. Además, se incluyen
investigaciones recientes realizadas en nuestro propio
laboratorio. Finalmente, se analizan las posibilidades
de desarrollo tecnológico para la biorremediación de
los hidrocarburos del petróleo en los ecosistemas
tropicales del sureste mexicano.
Palabras
clave:
Bacteria,
Tabasco,
PEMEX,
remediación, hidrocarburos.
SUMMARY
In this article we review the technology of
bioremediation
for
treatment
of
petroleum
contaminated sites in tropical Mexico. Briefly, we
describe its origin and basic principles, correct
application and limitations, and the proper use of
commercial bacterial mixtures. We explore the
potential of bioremediation in tropical ecosystems and
present various studies related to petroleum industry
waste bioremediation and bioremediation in the
tropics, including recent investigations performed in
our own laboratory.
Finally,
we pursue the
possibilities of
1
Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, División Académica
de Ciencias Biológicas, Km 0.5 Carretera Villahermosa-Cárdenas,
Villahermosa, Tabasco, México.
e-mail:
susan@mpsnet.com.mx
Recibido: Marzo de 1999.
Aceptado: Junio de 1999.
future technology development for bioremediation of
petroleum hydrocarbons in the tropical ecosystems of
southeastern Mexico.
Index
words:
Bacteria,
Tabasco,
PEMEX,
remediation, hydrocarbons.
INTRODUCCION
En el sureste mexicano se encuentran un
sinnúmero de sitios con diferentes niveles de impacto
ambiental, resultado de la actividad petrolera de
aproximadamente cincuenta años. Se debe buscar
soluciones
tecnológicas
apropiadas
para
las
condiciones características de esta zona tropical. En
este contexto se debe recalcar el valor de desarrollar
tecnologías de biorremediación como alternativas
para
la
recuperación
de
ecosistemas
y
agroecosistemas impactados. Es importante que
dichas tecnologías tomen en cuenta las propiedades
del trópico, sobre todo las temperaturas elevadas y la
alta precipitación.
La misma industria petrolera ha empezado
investigaciones en esta área en los últimos años.
Petróleos Mexicanos (PEMEX), con ayuda del
Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), ha empezado a
buscar medidas efectivas en términos de costo-
beneficio para recuperar algunos de los sitios
contaminados más problemáticos en el sureste
mexicano, especialmente en los estados de Veracruz,
Tabasco, Chiapas y Campeche. La biorremediación es
una de las tecnologías que se están investigando y
está resultando una de las más prometedoras y menos
costosas. Debido a los datos obtenidos en una
evaluación reciente realizada por PEMEX y el IMP en
Tabasco occidental (Ledesma
et al.
, 1994), actual-
mente se considera a la biorremediación como uno de
los medios más apropiados para la restauración de
muchos sitios contaminados. Así, muchas de las
convocatorias realizadas por PEMEX para la
recuperación de sitios contaminados especifican la
biorremediación.
TERRA
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160
Desafortunadamente, hay mucha equivocación e
información falsa acerca de la biorremediación entre
profesionales ambientales y en la industria petrolera
mexicana. Una parte de esta equivocación se ha
generado por vendedores demasiado entusiastas de los
productos bacterianos comerciales, y otra parte
probablemente resulta de una carencia general de
enseñanza formal de las ciencias biológicas entre
profesionales de la industria petrolera. Esta falta de
comprensión acerca del manejo apropiado y
limitaciones de la biorremediación frecuentemente
lleva a resultados erróneos, y a menudo aumenta los
costos de restauración. En este artículo se intenta
aclarar algunas de las confusiones, presentando
ejemplos concretos de la aplicación de biorreme-
diación, así como la ilustración del potencial que
ofrece para la restauración de sitios contaminados en
el sureste de México.
ANTECEDENTES
Impacto Ambiental en Tabasco
Extensión.
En Tabasco es difícil determinar con
exactitud la extensión de terreno contaminado debido
a los intereses políticos y económicos en la región, la
exageración y confusión en que se encuentran. En los
últimos años se ha ido politizando el tema de “la
contaminación” y existe toda una “industria de la
reclamación”. Beltrán (1993) reporta que hay
aproximadamente 7200 ha afectadas, de ellas más de
90 % está en pantanos o zonas inundables. Más
recientemente, PEMEX, con apoyo del IMP, ha
identificado aproximadamente 300 ha contaminadas
en el estado y 178 presas contaminadas con desechos
aceitosos que están proyectadas para restauración
(LaJous, 1997). Mucha de esta diferencia se podría
atribuir a la definición de “áreas contaminadas”, y a
los criterios usados para determinarla. Según nuestra
experiencia en el campo, e incluso según la
elaboración
de
criterios
preliminares
de
concentraciones benignas de hidrocarburos para
diferentes ecosistemas y agroecosistemas en la región
(Adams
et al.
, 1996; Olan, 1999), la segunda
estimación se acerca más a la realidad.
Con respecto a contaminación de acuíferos, ha sido
poca la preocupación hasta la fecha. Esto probable-
mente se debe a la abundancia de agua que recibe la
región [de aprox. 1600 a 2000 mm precipitación anual
(West
et al.
, 1987)] y al uso de agua superficial para
consumo doméstico en muchos municipios.
Tipos y fuentes.
Son varias las fuentes de
contaminación, pero cuatro de ellas se consideran más
comunes: 1) lodos de perforación de tipo inversa y
recortes, 2) suelo contaminado por derrames de
tuberías corroídas, 3) “tiraderos” de desechos
semisólidos, y 4) sitios contaminados por descargas
de petroquímicas y refinerías.
Los lodos de perforación de tipo inverso se usan
durante la perforación de ciertos perfiles. Estos
contienen un tipo de aceite muy similar a diesel en
concentraciones de aprox. 10 %, y son sumamente
arcillosos. Estos desechos típicamente incluyen
recortes contaminados. Este material se deposita en
presas. Anteriormente, muchas de estas presas eran
construidas de materiales permeables y filtraban los
hidrocarburos al medio ambiente. La política de la
industria petrolera hoy en día es de confinar estos
desechos en presas hechas con materiales más
impermeables y bajo techo (para prevenir desbordes).
Periódicamente, estos desechos son recolectados para
tratamiento (Vinalay, 1998).
La segunda fuente importante de contaminación por
hidrocarburos de petróleo viene de tuberías corroídas.
Existen algunos campos petroleros con alrededor de
cincuenta años de antigüedad. Muchos de éstos están
en zonas pantanosas o en manglares u otras selvas
inundables. Cuando se instalaron los ductos
conectando los pozos individuales a baterías de
separación, y desde ahí, hasta las petroquímicas y
refinerías, no se apreciaba la corrosión anaerobia
(debido principalmente a bacterias reductoras de
sulfato (Atlas y Bartha, 1987), y como resultado
muchos ductos están corroídos y derramándose.
Ultimamente, PEMEX está instalando tuberías con
protección, o de materiales no corroíbles para afrontar
este problema. Los tipos de suelos más comúnmente
afectados son de zonas bajas, las mismas que
presentan altos contenidos de materia orgánica y
arcilla [típicamente histosoles y gleysoles (Palma y
Cisneros, 1996)]. Los suelos menos afectados son, por
lo general, los más aptos para la agricultura, que
poseen texturas menos finas y alta fertilidad (como
los fluvisoles y algunos vertisoles). Algunos sitios
contaminados se encuentran en la planicie costera
reciente, entre suelos arenosos (regosoles). Aunque el
número de estos últimos sitios es mucho menor, es
más preocupante su contaminación en términos del
ADAMS
ET AL.
BIORREMEDIACION DE SUELO Y AGUA IMPACTADOS POR PETROLEO EN EL TROPICO MEXICANO
161
probable impacto a acuíferos, debido a su alta
permeabilidad.
También existen varios “tiraderos” de desechos
aceitosos semisólidos en la región. Debido a las
características climatológicas del sureste mexicano
(sobre todo la alta precipitación), no está permitido
manejar confinamientos industriales en la región,
como los que se encuentran en otras partes de la
república, como en Mina, NL, o San Luís Potosí
(Diario Oficial de la Federación, Norma Oficial
Mexicana
NOM-CRP004-ECOL/1993
(1993);
Bremer, 1995). Debido a esta limitación, así como la
generación de grandes cantidades de desechos
aceitosos (lodos de perforación, vegetación pantanosa
y suelos contaminados por derrames, y lodos de
sistemas para el tratamiento de agua residual en
petroquímicas y refinerías), los distritos petroleros
han usado presas de pozos petroleros para
confinamiento. Regularmente, usan la presa principal
de desechos de un pozo petrolero que nunca produjo
petróleo, o un pozo antiguo que no produce y que está
tapado. Estas presas nunca fueron diseñadas para
recibir las cantidades de desechos que se colocan en
ellas y muchas no son construidas de materiales
impermeables. Muchas veces se termina todo el
espacio en la presa pero se sigue depositando
desechos en el sitio, sobre la “pera” (plataforma de
relleno), al lado de la presa. Este manejo inadecuado
de desechos frecuentemente resulta en escurrimientos
e infiltraciones de hidrocarburos al medio ambiente
cercano.
Además de las fuentes antes mencionadas, existen
varias descargas de petroquímicas y refinerías.
Muchas de éstas tienen sistemas antiguos de
tratamiento de aguas residuales de tipo API
(American Petroleum Institute) que separan las
fracciones más densas y menos densas del agua por
gravedad. Generalmente no son adecuados para
controlar la cantidad de aceite que pasa en el flujo,
resultando la contaminación de áreas aledañas a estas
descargas (comúnmente a pantanos, canales, ríos o
lagunas). Estas aguas regularmente contienen sales
(de los yacimientos de petróleo) en adición a los
hidrocarburos, lo que puede afectar adversamente a
los pantanos y cuerpos de agua.
Niveles
de
contaminación.
Los
niveles
de
contaminación varían mucho según las fuentes de
hidrocarburos y la antigüedad de las instalaciones
petroleras. En el extremo occidente del estado, donde
la mayoría de las instalaciones son más antiguas
(algunas alrededor de 50 años), es más común tener
derrames de hidrocarburos de tubos corroídos. Por lo
general la extensión de un derrame es una mancha de
aproximadamente 5 ha, en la cual la concentración de
hidrocarburos puede ser hasta de 30 %. Alrededor de
estas áreas se extiende la contaminación, pero en
concentraciones mucho menores y presentan una
toxicidad muy baja hasta ser casi nula (Rodríguez,
1997).
En la zona del estado con actividad petrolera más
reciente, en el norte y noreste, las técnicas usadas
para cuidar el medio ambiente fueron mejorando a
través de los años. En esta zona los ductos son más
nuevos, y muchos tienen recubrimientos para reducir
la corrosión. Debido a esto, los derrames por
corrosión de líneas son mucho menores. Además, el
diseño, construcción y manejo de presas de desechos
fueron mejorando y se encuentran mucho menos
problemas por filtraciones y escurrimientos (Vinalay,
1998). En esta parte del estado es raro encontrar
zonas con manchas obvias de aceite. Cerca de pozos
petroleros
la
extensión
de
hidrocarburos
es
normalmente mucho menos de 1 ha y con concen-
traciones menores que 1000
ppm (muchas veces
menores que 200 ppm), y que presentan una toxicidad
casi nula (Domínguez, 1998).
Cabe mencionar que la nueva política de PEMEX
es no dejar desechos aceitosos en presas durante la
perforación de pozos. Cuando entra a la fase de
perforación que requiere lodos de tipo inverso, éstos
se reciclan todo lo posible, y los ya gastados, así
como los recortes contaminados, se depositan en una
presa de concreto con techo de lámina. (El techo es
para prevenir desbordes que resultan de los
“aguaceros”, o lluvias fuertes de la región.)
Periódicamente estos desechos son recolectados para
tratamiento en un sitio que es céntrico para varios
pozos.
Desarrollo Tecnológico de la Biorremediación
La biorremediación fue usada en una forma no
refinada durante muchos años por la industria
petrolera de los Estados Unidos de Norteamérica.
Posteriormente fue entendida de una manera
científica. Esta tecnología surgió del conocimiento
empírico de los operadores de las refinerías del
petróleo, quienes desecharon los lodos de los
separadores tipo API (Instituto Americano del
Petróleo) y otros residuos aceitosos en forma de una
capa delgada sobre la parte superior del suelo en un
TERRA
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162
sitio próximo a la refinería. Se dieron cuenta que
estos residuos desaparecían durante el curso de varios
meses. Previo a una mayor regulación y estricto
control, esta técnica, llamada “land farming”
(granjeo) fue ampliamente usada sin comprender los
procesos que causaban la degradación de los lodos
(King
et al.
, 1992).
Científicos académicos e industriales determi-
naron que algunos microorganismos, sobre todo
algunas bacterias, podían utilizar los hidrocarburos
del petróleo como alimento y fuente de energía.
Posteriormente, algunas investigaciones demostraron
que estos microorganismos eran los principales
responsables de la descomposición de aceites en el
suelo de los “land farm”. Durante la biodegradación
de los hidrocarburos del petróleo las bacterias oxidan
el petróleo a dióxido de carbono, agua y energía, y
aproximadamente 50 % del carbono en el petróleo es
usado para biomasa bacteriana (Sharabí y Bartha,
1993). Algunos de los hidrocarburos son muy
resistentes,
especialmente
los
hidrocarburos
poliaromáticos (HPAs), los cuales no son utilizados
totalmente, pero pueden ser oxidados parcialmente e
incorporados en el material húmico del suelo (Atlas,
1986).
Subsecuentemente, se hicieron investigaciones
para
determinar las condiciones óptimas de “bio-
degradación” para reproducir estas condiciones en el
campo, y así acelerar el proceso de “land farming”. Se
descubrió la necesidad de mantener el suelo muy
húmedo (aproximadamente de 50 a 75 % de la
capacidad de campo), para mantener el contenido de
humedad en las células bacterianas. También se
descubrió que es muy importante mantener el suelo en
condiciones aeróbias, porque la transformación de los
hidrocarburos del petróleo en condiciones anaeróbias
es muy lenta o algunas veces inexistente (Gibson y
Subramaina, 1984). De igual modo, la adición de
nutrimentos inorgánicos, especialmente nitrógeno y
fósforo establecen en gran medida un estímulo para la
biorremediación. Esto se debe a que los hidrocarburos
de petróleo son casi exclusivamente hidrógeno y
carbón, por lo que contienen muy pocas cantidades de
otros
elementos
esenciales
para
las
células
bacterianas, como son nitrógeno, fósforo, potasio y
algunos minerales traza (Luria, 1960).
La mayoría de estos descubrimientos sobre el
metabolismo de la biodegradación de hidrocarburos
fueron realizados en laboratorios académicos.
Posteriormente, ingenieros y otros profesionistas,
trabajando en la industria petrolera misma, así como
en empresas dedicadas a la restauración ambiental,
implementaron estos descubrimientos en el campo. La
mayoría de los diseños usaron el esquema de los
primeros “land farm” pero con más control. Usaron
membranas plásticas abajo de la celda para no
contaminar el suelo nativo e implementaron un
sistema de drenaje para mantener condiciones
aerobias y recuperar los lixiviados. Por lo general, se
usaron tractores para remover el suelo contaminado y
airearlo. Los nutrimentos se agregaron a la celda en
forma de polvo o soluciones que después se
incorporaban al suelo contaminado, usando la misma
remoción del tractor. Se mantuvo la humedad en la
celda bombeando agua sobre el suelo periódicamente
y removiéndolo. En el Cuadro 1 se presentan algunos
de los requerimientos esenciales de la biorreme-
diación.
PRUEBAS DE FACTIBILIDAD
Antes de empezar un proyecto de biorremediación
es preferible realizar un estudio de factibilidad para
caracterizar las propiedades específicas del sitio.
Estas pruebas ayudan a optimizar las condiciones para
el manejo técnico del proyecto, y también son
importantes para evitar “sorpresas” que puedan
complicar el proyecto, haciéndolo más tardado y
costoso. Hay dos aspectos de dicho estudio: 1)
la
caracterización de las propiedades fisico-químicas del
material (suelo, lodo, sedimento) a tratar y del
contaminante, y 2) la determinación del potencial de
los microorganismos del sitio para descomponer los
hidrocarburos.
La caracterización físico-química consiste en la
determinación de varias propiedades importantes para
la biorremediación, tales como el pH, la conduc-
tividad, textura, carbono orgánico, nutrimentos
inorgánicos (como N, P, K, Ca, Mg), tipo y
concentración de hidrocarburo, así como la toxicidad
del material. Este último se puede determinar con la
prueba de Microtox (Kanga, 1998). Esta prueba
utiliza bacterias marinas bioluminiscentes. Se
exponen las bacterias a diferentes concentraciones del
material a tratar y se mide la reducción en
bioluminiscencia
(la
producción
biológica
de
cantidades pequeñas de luz). Después, se determina la
función de dosis-respuesta para calcular la toxicidad.
Además de estas pruebas, frecuentemente se
determina
la
actividad
microbiana
del material en
su
163
Cuadro 1.
Requerimientos y factores importantes para la biorremediación.
Factor
Observaciones
Tipo de hidrocarburos
Mejor con combustibles, lubricantes, petróleo crudo. Más difícil con aceite hidráulico, hidrocarburos muy viscosos,
o hidrocarburos contaminados con otros compuestos (como metales, plaguicidas, etc.).
Tipo de material
Mejor con materiales de textura mediana o franca, con alto contenido de materia orgánica. Más difícil con
materiales muy arcillosos.
pH
En zonas pantanosas, o en algunos suelos ácidos de sabana (como los ferrosoles, acrisoles y luvisoles) se puede
manejar un pH de 4 a 6 sin mucho problema si se utilizan bacterias nativas.
En la mayoría de suelos un pH de 6 a 8 es más adecuado.
Salinidad
Puede variar mucho. Si está en una zona de manglares debe de usar bacterias nativas, las cuales son adaptadas a las
condiciones. El suelo contaminado de un marisma puede tener demasiadas sales para usar la biorremediación.
Aireación
Es importante mantener condiciones aerobias debido a que las tasas de biodegradación en condiciones anóxicas son
aprox. 50 a 100 veces menores.
Esto se logra utilizando un buen sistema de drenaje, y aireando el suelo frecuente-
mente (mínimo de cada tres días) con maquinaria (como un tractor).
Lixiviados
Es importante tener un buen sistema para colectar los lixiviados de una celda de “land farming”. Estos se pueden
usar para rehumedecer la celda, así conservando los nutrimentos y bacterias en ella.
Techo
Es muy recomendable usar un techo sobre celdas de “land farming” en climas tropicales debido a las lluvias fuertes
que pueden inundar una celda.
Nutrimentos
Se necesita mantener las concentraciones de nutrimentos inorgánicos en el rango de aprox. 100 ppm N, >10 ppm P,
y >1 ppm K. El empleo de fertilizantes agrícolas comunes frecuentemente cumpla con esta necesidad.
Temperatura
La biorremediación funciona en un rango de temperatura de aprox. 5 a 40 °C, pero es mejor en una temperatura de
aprox. 30
a 35 grados, idóneo para climas tropicales.
Bacterias nativas
Es probablemente tan bien o mejor usar las bacterias nativas del sitio debido a que éstas ya están adaptadas a las
condiciones particulares del sitio, y su desarrollo cuesta mucho menos que la compra de fórmulas comerciales de
bacterias.
Acondicionadores
Para mejorar el drenaje y mantenimiento de humedad en la celda se puede agregar otros materiales como arena,
paja, cáscara de nuez, etc.
Humedad
Es necesario mantener la humedad de una celda de “land farming” en el rango de aprox. 50 a 75 % de la capacidad
de campo del material a tratar (ya con su acondicionamiento).
estado no alterado. Esto se hace por pruebas como las
de respiración microbiana, o por pruebas enzimáticas,
como las de catalasa, o deshidrogenasa (Woodward y
Day, 1996; Mayo, 1999).
El potencial de los microorganismos para la
biodegradación se puede obtener de una manera
rápida para sólo ver si existen bacterias en un estado
activo, o de una manera más a fondo para, además,
determinar
las
condiciones
óptimas
de
biorremediación y aproximar el tiempo requerido para
sanear el sitio.
La prueba rápida se hace en fase líquida,
agregando un poco de hidrocarburo a un medio que
contiene nutrimentos inorgánicos en concentraciones
abundantes. A esta mezcla se agrega un poco de
suelo, o un filtrado de suelo del sitio y se coloca la
mezcla en un agitador para airearla. Se mide el
crecimiento de los microorganismos por espectro-
metría. Esto le ayuda a averiguar si existen bacterias
en el sitio que son capaces de descomponer
hidrocarburos, y si su crecimiento es relativamente
rápido o lento.
El estudio de biodegradación más intensivo trata
de simular las condiciones de campo en laboratorio.
En el caso de un tratamiento de suelos, normalmente
se coloca el suelo con sus acondicionadores y
nutrimentos (y a veces bacterias comerciales) en un
contenedor, como una charola. Manualmente se
mantienen las condiciones de aireación y humedad
como se propone hacer en el campo, agregando agua
cuando es necesario, y removiendo el suelo para
airearlo periódicamente. Puede variar el manejo de
varios contenedores para probar la eficiencia de
diferentes
tratamientos,
incluyendo:
diferentes
concentraciones
de
nutrimentos,
empleo
de
acondicionadores, como paja o arena, uso de un
surfactante u otros productos, como fórmulas
comerciales de bacterias (si se cree que las bacterias
TERRA
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164
nativas no tendrían una capacidad alta de
biodegradación). De estas charolas se toman muestras
periódicamente para determinar concentraciones de
hidrocarburos, reducción en toxicidad, y posiblemente
otros parámetros, como nutrimentos, pH y actividad
microbiana.
Este segundo tipo de estudio más intensivo de
biodegradación es más costoso y tardado, pero es una
inversión en el proyecto que ayuda en optimizar el
proceso,
determinar
cuáles
son
las
mejores
condiciones para la biodegradación de hidrocarburos
en un sitio en particular, así como estimar la tasa de
biodegradación y así el tiempo para terminar el
proyecto a escala industrial.
En el sureste mexicano no se están realizando
estos tipos de estudios de factibilidad. Las empresas
que están saneando sitios típicamente usan su
experiencia empírica ganada en otros sitios cuyas
características parecen similares. En la actualidad
hemos observado que frecuentemente se encuentran
problemas con el manejo de la biorremediación, los
cuales generalmente tienen fundamento en la falta de
experiencia en el manejo de materiales con tan altas
concentraciones de materia orgánica o arcilla,
concentraciones de hidrocarburos muy altas, y
condiciones climáticas tropicales (sobre todo la alta
precipitación). Debido a estos problemas es común
que no se logren disminuir las concentraciones de
hidrocarburos hasta el nivel especificado por contrato,
y/o que se atrasen los proyectos hasta 50 % o más.
TRATAMIENTO
IN SITU
VS.
EX SITU
Las pruebas antes mencionadas son para
tratamiento por biorremediación
ex situ
: en donde se
excava el material a tratar y se le maneja en un
sistema controlado, como una celda de “land farming”
o en algún tipo de biorreactor. Pero hay ocasiones en
las que es más factible realizar un proyecto de
biorremediación
in situ
. En este tipo de proyecto se
deja el material contaminado en donde se encuentra
(como abajo de un edificio, u otra instalación
petrolera, o en el subsuelo, a profundidad), y se tratan
de modificar las condiciones en donde está la
contaminación para estimular la biodegradación, y así
sanear el sitio (Severn
et al
., 1993). Típicamente, los
componentes más limitativos en el subsuelo para la
biodegradación de hidrocarburos es un aceptador final
de electrones (como oxígeno, nitrato o sulfato) y, a
veces, nutrimentos inorgánicos (como nitrógeno y
fosfato). La manera más efectiva para proveer estos
componentes es a través de pozos para la extracción o
inyección de aire (Cuadro 2). En ella se comparan las
ventajas y aplicaciones de cada tipo de biorreme-
diación.
Para este tipo de proyecto (
in situ
) se requiere una
caracterización mejor aún que en un proyecto de
biorremediación
ex situ
. Es necesario caracterizar el
sitio en términos de hidrogeología: flujo de agua
subterránea, flujo de contaminantes en el subsuelo.
A este punto es recomendable buscar profesionistas
con experiencia en hidrogeología. Una parte de las
pruebas que tienen que hacer, además de la
caracterización fisico-química antes mencionada, así
como la de hidrogeología, es una sobre la zona de
influencia de pozos. Conociendo la extensión de
influencia de un pozo, según las condiciones del
subsuelo, uno puede determinar el número y las
localizaciones de pozos que necesita usar.
EMPLEO APROPIADO DE PRODUCTOS
BACTERIANOS COMERCIALES
Al iniciar un proyecto de biorremediación
frecuentemente se hacen las siguientes preguntas:
¿Qué tipo de bacterias se aplican?, ¿Qué tanto se debe
aplicar?, ¿Será efectiva la introducción de bacterias?,
y ¿Qué pruebas tiene el vendedor de que el empleo de
su fórmula de bacterias será mejor que las nativas?
Actualmente, PEMEX solicita propuestas para
biorremediación con documentación comprobatoria
de la eficiencia de las fórmulas bacterianas que se
proponen emplear.
Sin embargo, virtualmente todos los suelos y
sedimentos que se han expuesto a hidrocarburos del
petróleo
contienen
bacterias
degradadoras
de
hidrocarburos (King
et al.
, 1992), y es muy probable
que sea mejor la adaptación de las condiciones locales
del suelo que la importación de bacterias aisladas
provenientes de otros campos petroleros, en diferentes
suelos y condiciones climáticas. En este contexto, se
han elaborado varios estudios en la región en los
últimos años que demuestran la presencia de bacterias
que son biodegradadoras de petróleo; Ferrer (1997)
encontró bacterias nativas capaces de biodegradar
hidrocarburos de petróleo en zonas pantanosas en
Mecoacán, Tabasco, en 1994; Adams
et al.
(1995)
evaluaron la actividad microbiana aerobia en suelos
representativos
de
la
zona
petrolera
en Tabasco y
el
165
Cuadro 2.
Comparación de técnicas de biorremediación
ex situ
vs
in situ
.
Ex situ
In situ
Aplicación
Contaminación superficial, no profunda,
variedad de materiales
Contaminación profunda, abajo de edificios, pavimento, etc.
Procesos
Controlar las condiciones en una celda o
biorreactor para optimizar la biodegradación
Modificar las condiciones en el subsuelo para optimizar la
biodegradación
Ventajas
Mejor control de condiciones
Menos costosa que
ex situ
para contaminación a
profundidad, y se puede usar abajo de instalaciones
Desventajas
Puede ser más costosa que
in situ
Control de las condiciones es más difícil y depende mucho
de las condiciones subterráneas
Limitaciones
Casi sin limitaciones
Mucho más difícil en suelos muy arcillosos y con
hidrocarburos muy viscosos
Observaciones
Típicamente se hace en celdas de fase sólida o
“land farm”. Para contaminación superficial
de vegetación pantanosa contaminada,
algunos lodos de perforación y recortes
contaminados, suelo agrícola contaminado
Mejor para contaminación subterránea abajo de plantas
petroquímicas. Muy útil para contaminación subterránea
cerca de pozos petroleros y otras instalaciones petroleras en
suelos arenosos en zonas costeras.
norte de Chiapas; y Mayo (1999) evaluó la actividad
microbiana tanto aerobia como anaerobia en zonas
pantanosas petroleras.
Desde este punto de vista, puede ser tan efectivo
(y probablemente menos costoso) estimular las
bacterias nativas de los suelos y sedimentos
contaminados
que
usar
bacterias
importadas.
Experiencias recientes en los Estados Unidos de
Norteamérica han indicado, que un proyecto de
biorremediación con una fuente externa de bacterias,
generalmente se adelanta sólo unos días (King
et al.
,
1992). Comparando a gran escala la remediación
nativa con la de importación de bacterias, la
recuperación de petróleo combustible No. 6 no indicó
una diferencia en tiempo y eficiencia, pero el costo
fue aproximadamente diez veces mayor utilizando
bacterias introducidas (Adams
et al.
, 1992).
Ultimamente, en el estado de Tabasco, se evaluaron
varias fórmulas comerciales de bacterias en compa-
ración con la estimulación de bacterias nativas. En
este estudio la estimulación de las nativas fue más
efectiva para la biorremediación de vegetación
pantanosa impregnada con hidrocarburos que el
empleo de bacterias foráneas (Adams y Rodríguez,
1997; Rodríguez, 1997).
De cualquier modo, hay ocasiones cuando la
inoculación es útil. Esto puede suceder cuando las
poblaciones de bacterias nativas son pocas o las que
existen no tienen un metabolismo saludable. Esta
situación se presenta en tierras de muy baja fertilidad
con bajos porcentajes de materia orgánica y poca
captación de agua (tal como desiertos o tierras
semiáridas) o en tierras sumamente contaminadas por
solventes, gasolina o por hidrocarburos muy ligeros
(Adams y Severn, 1993; Nakhjiri y Adams, 1993). En
tales casos es conveniente agregar una fuente externa
de bacterias.
Alternativamente, se podrían aislar microbios
nativos del sitio contaminado y cultivarlos en un
estanque fermentador, y subsecuentemente reintrodu-
cirlos a su hábitat natural. Esto aumenta en gran
escala el crecimiento de bacterias degradadoras de
petróleo en los suelos, y asegura que las bacterias
aplicadas se ajustarán a las condiciones del sitio. Esto
mismo se hizo con mucho éxito para tratar suelos
contaminados por lodos de perforación en sitios muy
alcalinos en la cuenca del lago Maracaibo en
Venezuela (Soto
et al
., 1997).
Si uno desea utilizar productos bacterianos
comerciales, se merece una selección cuidadosa del
producto.
Frecuentemente,
vendedores
realizan
“demostraciones” de las habilidades especiales de su
inóculo, aplicando los microorganismos en un sitio,
fertilizado y cultivado. Usualmente, se mide la
concentración total de hidrocarburos de petróleo total
(TPH), antes, durante y después del tratamiento, para
demostrar que la fórmula introducida ha provocado
una fuerte reducción en la concentración de
hidrocarburos. Estos "casos de demostración"
necesitan
ser
revisados
muy
cuidadosamente.
Usualmente,
un
testigo
científico
(una parcela que
se
166
Figura 1.
Diseños típicos de biorremediación
ex situ e in situ
.
167
fertiliza y cultiva, pero que no se inocula) no se
incluye como parte de la demostración. Cuando ésta
es la situación, no es posible determinar si la
biodegradación observada se debe a las capacidades
avanzadas de la fórmula bacteriana introducida, o a la
estimulación de las bacterias nativas. Antes de gastar
cantidades fuertes en la compra de una fórmula
bacteriana externa (que puede no ser superior a las
bacterias nativas) se debe demostrar científicamente
que es significativamente mejor, y también efectiva
en términos de costo-beneficio.
LIMITACIONES DE LA BIORREMEDIACION
A este punto es importante mencionar que la
biorremediación tiene sus limitaciones y no se debe
esperar una panacea. Aunque los hidrocarburos en el
intervalo de gasolina y diesel (n-alcanos) se
biodegradan fácilmente, es relativamente difícil la
restauración de sitios altamente contaminados por
hidrocarburos poliaromáticos (HPAs) a través de la
biorremediación (Atlas, 1986). Esto se debe
principalmente a la viscosidad alta y solubilidad baja
de los HPAs, las cuales limitan el área superficial
disponible para el ataque de las enzimas bacterianas.
Otros
factores
limitativos
pueden
ser
las
concentraciones tóxicas de los hidrocarburos de bajo
peso molecular, y las concentraciones altas de metales
(que no son biodegradables). En el Cuadro 3 se
presentan varios factores que limitan la biorreme-
diación. A causa de esto se debe de considerar la
biorremediación como una de las alternativas de
tecnologías para el saneamiento de sitios conta-
minados por hidrocarburos. Se tiene que evaluar su
efectividad en términos de costo-beneficio y
compararla con otras tecnologías. De cualquier modo,
usualmente se compensan estas limitaciones por el
ahorro en los costos, en comparación con otras
tecnologías de restauración. La biorremediación es
típicamente 30 a 40
% del costo del tratamiento
químico, la incineración o el relleno industrial (King
et al.
, 1992).
POTENCIAL DE LA BIORREMEDIACION
La biorremediación es un método especialmente
atractivo de restauración por varias razones: 1) porque
usualmente es mucho menos costosa que las
tecnologías alternativas, 2) porque es natural y
normalmente no requiere el uso de agentes químicos
(como solventes o detergentes), 3) porque transforma
los contaminantes a productos no peligrosos, o los
destruye completamente, en lugar de simplemente
transferirlos a una fase diferente o a otra localidad (tal
como se hace con volatilización y rellenos
industriales). Esta tecnología también tiene un gran
potencial para restauración en el trópico mexicano,
debido a su aspecto biológico, que se favorece
fuertemente en condiciones calurosas y húmedas
(Brock
et al.
, 1994). Actualmente, existen varios
indicadores de que la biorremediación será una
tecnología de restauración importante para la región:
- Estudios preliminares de la Universidad Juárez
Autónoma de Tabasco (UJAT) indican que la
biodegradación pasiva es probablemente responsable
de la destoxificación de los desechos del petróleo en
varias localidades en el estado de Tabasco (Ferrer,
1997).
- Areas de producción similares en Tamaulipas (cerca
de Tampico) demuestran destoxificación de desechos
aceitosos, con incorporación del aceite en el humus
del suelo y el inicio de revegetación dentro de un
período de dos años, todo lo anterior debido a los
procesos pasivos (Torres
et al.
, 1993).
- Estudios preliminares de laboratorio en desechos
similares de áreas de producción petrolera en
Argentina, mostraron que se pueden reducir
concentraciones de hidrocarburos hasta en 75 % en
20 días, y se puede reducir la toxicidad aguda hasta
cinco veces (Adams y Marczewski, 1993).
- Mucha de la contaminación por hidrocarburos en el
sureste de México es provocada por petróleo crudo,
que generalmente es más biodegradable que los
productos refinados del petróleo (Frankenberger y
Johnson, 1982).
- Estudios recientes de la UJAT indican mayor
actividad microbiana en suelos moderadamente
contaminados que en suelos no contaminados, pero
del mismo tipo (Adams
et al.
, 1995). Además, se han
aislados microorganismos oleofílicos de varios suelos
y lodos de perforación en Tabasco y el norte de
Chiapas.
- Investigaciones de biorremediación en el occidente
de Tabasco demostraron una descomposición en
medios de cultivo (líquido) de casi 70 % de hidro-
carburos del tipo fuertemente intemperizado durante
un período de 17 días por estimulación de bacterias
nativas, resultando en un incremento de bacterias de
70 000 veces (Wilson
et al.
, 1993).
168
Cuadro 3.
Factores importantes en la aplicación de biorremediación de hidrocarburos.
Factor
Observación
Resolución
Concentración alta de hidrocarburos
pesados
Area superficial disponible al ataque
enzimático bajo
Incrementar período de tratamiento
Incorporar emulsificantes en el proceso de
tratamiento
Emplear una biorremediación en lodos en
forma de “land farm”
Co-contaminación con metales pesados
Metales pesados no son biodegradables
Determinar si las concentraciones
residuales de metales son aceptables por
análisis de riesgo
Emplear biorremediación como
pretratamiento en una tecnología de
aislamiento
Concentraciones tóxicas de hidrocarburos
ligeros
Los hidrocarburos de bajo peso molecular
presentan propiedades de solventes que
disuelven membranas celulares de
bacterias
Volatilizar el suelo del sitio antes del inicio
del tratamiento por biorremediación
Diluir suelo altamente contaminado con
suelo poco contaminado o nativo no
contaminado
Suelo o sedimento de textura fina
Intercambio bajo de gases puede resultar
en condiciones anaerobias y reducir la tasa
de reacción
Incorporar materiales de baja densidad
(arena, paja, turba, etc.)
Emplear una biorremediación en lodos en
vez de forma sólida, en forma de “land
farm”
- Se han encontrado casos de restauración pasiva muy
rápida en selvas inundables, pantanos y manglares en
el estado de Tabasco, supuestamente debido a la
actividad de bacterias y plantas nativas (Adams
et al.
,
1996; 1997).
- Ultimamente, se han usado bacterias nativas en un
proyecto piloto de biorremediación, las cuales
funcionaron mejor que varios productos comerciales
de bacterias (Adams y Rodríguez, 1997).
Se presentan los detalles de algunos de estos
resultados en secciones subsecuentes de este artículo.
CASOS DE ESTUDIO
A continuación se presentan algunos casos de
estudio. Estos fueron seleccionados por su relación
con la cuestión de biorremediación en el trópico
mexicano. El primer caso evalúa la biodegradación en
lodos de perforación en la Patagonia, Argentina.
Aunque viene de una zona con un clima diferente, se
trata de un tipo de desecho típico de los que se
encuentran en la perforación de pozos en el sureste
mexicano. A causa de los factores climáticos, sobre
todo mayor temperatura, es probable que las tasas de
biodegradación serían mayores aún en el trópico
mexicano que en la Patagonia.
El segundo caso de estudio que se presenta viene
de otra localidad tropical, en las islas de Hawaii. Los
resultados de este estudio pueden ser similares a los
esperados en Tabasco y sus alrededores debido a las
similitudes de clima, pero se debe de mencionar que
los suelos de Hawaii son, en su mayoría, de otro
génesis que los del sureste mexicano, y pueden variar
las expectativas. (Los suelos de Hawaii son típica-
mente de origen volcánico reciente o coral; los de la
zona petrolera en el trópico mexicano son
principalmente de origen fluvial.) Es importante
recalcar que estos casos de estudio se presentan sólo
como ejemplos de los posibles resultados que se
podrían esperar en México. Cabe mencionar que cada
sitio tiene sus particularidades y no es posible
generalizar a grandes rasgos. (Por tal razón se
recomienda realizar pruebas de factibilidad para cada
sitio particular.) Sin embargo, estos casos de estudio
son ilustrativos del potencial de la biorremediación, y
por esta razón se presentan a continuación.
Evaluación del Potencial de Biorremediación en
Campos Petroleros
Como parte de la privatización de la industria
petrolera Argentina, varios campos petroleros fueron
ADAMS
ET AL.
BIORREMEDIACION DE SUELO Y AGUA IMPACTADOS POR PETROLEO EN EL TROPICO MEXICANO
169
caracterizados
y
se
evaluaron
opciones
del
tratamiento. Una de las alternativas investigadas era
la biorremediación, en este caso la biorremediación
de presas de desecho sin membrana, las cuales
contenían principalmente lodos de perforación de
emulsión inversa y recortes contaminados. Se solicitó
un estudio de factibilidad para estimar el potencial
de
microorganismos
nativos
para
biorremediación
(Adams y Marczewski, 1993).
Las muestras de lodo fueron mezcladas con
volúmenes iguales de tierra nativa no contaminada
(una marga arenosa), para mejorar condiciones de
aireación y reducir la toxicidad. Subsecuentemente, se
examinó esta mezcla en una prueba de metabolismo
microbiano y reducción de la concentración del
petróleo. El total de material utilizado en cada
tratamiento fue aprox. 150 g.
La mezcla del lodo-suelo fue tratada con uno de
tres métodos: 1) proporcionar humedad únicamente,
2) añadir humedad más fertilizante, y 3) humedad y
fertilizante más la adición de un cultivo de bacterias
autóctonas aisladas de lodos de perforación del sitio.
Se midió el metabolismo microbiano semanal-
mente. Así también, se midieron concentraciones del
petróleo y toxicidad aguda por el ensayo Microtox
(Bulich
et al.
, 1992) antes y después de tres semanas
de incubación.
Se muestran los resultados del estudio en el
Cuadro 4 y la Figura 2. Como se puede observar en el
cuadro, el tratamiento por biorremediación resultó en
una reducción de hidrocarburos de petróleo de casi
1000 partes por millón (ppm) en tres semanas, y una
reducción en toxicidad de más de cinco veces.
Durante este período la actividad microbiana logró
crecer en forma logarítmica (Figura 2). Se estimó que
la biorremediación podría reducir la toxicidad hasta
niveles aceptables (1000 ppm) y sanear el sitio hasta
niveles internacionales [Model Toxics Control Act
Cleanup Regulation, Cap. 173-340 WAC, Washington
State Department of Ecology (1991a; b)] en
aproximadamente seis meses. Estos resultados
proporcionaron la información necesaria para
proceder con biorremediación como una opción de
tratamiento.
Evaluación del Potencial de Biorremediación en
Suelos Tropicales
Aunque la mayoría de los proyectos de
biorremediación
se
han
realizado en climas
templados, y se desarrollaron como tecnología en ese
clima, las investigaciones sobre el potencial de
biorremediación en áreas tropicales han empezado a
rendir resultados favorables. Se efectuó uno de los
primeros estudios en ciertas áreas de Hawaii, donde
investigadores han estudiado la habilidad de
microorganismos nativos para degradar hidrocarburos
de petróleo (Robert e Israel, 1994). Aislaron varias
cepas
de
bacterias
oleofílicas
incluyendo
Pseudomonas aeruginosa
,
Pseudomonas oleovorans
,
Pseudomonas fluorescens
y especies de
Acinetobacter
y de
Flavobacterium
; también varias especies gram
positivas. Estos microorganismos son de los mismos
tipos y géneros que se conocen por su habilidad de
degradar hidrocarburos en climas templados. Fueron
capaces de utilizar varios tipos de hidrocarburos
alifáticos y aromáticos (diesel, aceite mineral,
hexadecano, fenantreno) y fueron estimulados por la
adición de fertilizante y diesel (aprox. 1000
ppm)
como una fuente de alimentación. En estos últimos
experimentos se incrementaron las poblaciones de
bacterias oleofílicas y se aumentó la actividad
microbiana considerablemente. Muestras de áreas
contaminadas con diesel, aceite pesado, y de áreas de
cultivos de piña y maíz mostraron incrementos en la
población microbiana de 140, 72, 100 y 7.7 veces,
respectivamente.
De igual manera,
el incremento en
la actividad
Días
†
Respiración microbiana en mg C de dióxido de carbono.
Figura 2.
Estimulación de bacterias degradores de petróleo de
la Patagonia (Adams y Marczewski, 1993).
170
Cuadro 4.
Reducción en concentraciones del petróleo y toxicidad en lodos de perforación tratados por biorremediación en Argentina.
Parámetro
Suelo nativo
Lodos de perforación
antes de biorremediación
después de biorremediación
Toxicidad relativa
(CE
50
†
Suelo nativo/ CE
50
de la muestra)
1 por definición,
CE
50
>100 000 ppm
60.5
(100 000 ppp/
1653 ppm)
11.6
(100 000 pppm/
8594 ppm,
reducción de
5.2 veces)
Concentración de
hidrocarburos (ppm)
intervalo de:
gasolina/diesel
0
331/7790
240/6970
(reducción de
91/820 ppm, respectivamente, o un
total de -911 ppm, =12%)
†
CE
50
= Concentración efectiva 50, la concentración de muestra que reduce la bioluminiscencia 50
% en el bioensayo de Microtox, con
Photobacterium
phosphoreum
(ver Bulich
et al.
, 1992; Kanga, 1998 por detalles).
Datos presentados del tratamiento con mayor actividad microbiana (ver texto).
microbiana (medida por el ensayo enzimático de
deshidrogenasa) fue de >320 % en la muestra
contaminada con aceite pesado, de 232 % en el
cultivo de piña, y de 325 % en la muestra del cultivo
de maíz.
Evaluación del Potencial de Biorremediación en el
Sureste Mexicano
Además de los estudios preliminares en Hawaii,
también se han realizado investigaciones recientes
sobre el potencial de biorremediación en suelos
tropicales en el sureste de México (Wilson
et al.
,
1993; Ledesma
et al
., 1994; Adams
et al.
, 1995).
Estos estudios son importantes porque, aunque
Hawaii y el sureste mexicano tienen climas similares,
los tipos de suelos y su hidrología son bastante
diferentes. Los suelos hawaianos son principalmente
de origen volcánico y relativamente jóvenes en
términos geológicos (Robert, 1993). Los suelos
típicamente impactados por petróleo en el sureste
mexicano son, sobre todo, de depósitos recientes
aluviales, suelos costeros arenosos, o terrazas muy
intemperizadas del Pleistoceno (Palma y Cisneros,
1996).
Uno de los primeros estudios realizados sobre el
potencial de biorremediación en la región fue
elaborado por una compañía consultora ambiental
para un proyecto específico ubicado en los pantanos
en el occidente de Tabasco (Wilson
et al.
, 1993). El
estudio se basó en el análisis de las tasas de
biodegradación empleando bacterias nativas e
introducidas para el saneamiento de agua y vegetación
impregnada por hidrocarburos. Este estudio determinó
que la biorremediación era una alternativa viable para
la recuperación del agua pero no para la recuperación
de raíces contaminadas. En el campo, la biorreme-
diación resultó en una reducción de hidrocarburos
totales de petróleo de aprox. 3400
ppm a aprox.
70 ppm en un período estimado de un mes.
Brevemente después de este estudio, otras dos
compañías se contrataron para realizar proyectos de
biorremediación en la misma parte del estado,
incluyendo pantanos. La estrategia era mezclar
vegetación
impregnada
de
aceite
con
lodos
subyacentes y extraer la mezcla, dejando escurrir el
agua y aceite flotante. Posteriormente, se pusieron los
sólidos en celdas delgadas de “land farming”, se
aplicaron bacterias y nutrimentos. Además, frecuente-
mente se araba el “suelo” con tractor. Aunque los
datos disponibles no están completos, ambas
compañías eran capaces de lograr un saneamiento
satisfactorio en un período cercano a un año. La vida
media de los hidrocarburos en las bioceldas era
aproximadamente de 80 a 140 días (Ledesma
et al.
,
1994).
Para evaluar el potencial de la biorremediación (y
biodegradación
pasiva)
de
una
manera
más
sistemática, realizamos un proyecto en el cual se
determinó la actividad microbiana (por respiración)
en suelos típicos de los contaminados en la región, así
como en recortes de perforación (Adams
et al.
, 1995)
(Cuadro 5). Se colectaron muestras de las siguientes
áreas: sabana, área inundable estacionalmente,
pantano de espadaño (
Typha
sp), pantano de
“molinillo” (
Cyperus gigantus
), manglar, y franja
costera arenosa. En la Figura 3 se presentan
resultados
de
muestras
contaminadas
y
no
contaminadas de los mismos sitios en pares. En la
mayoría de los casos la actividad microbiana era
mayor en la muestra contaminada, lo
que sugiere que
la contaminación por hidrocarburos
171
Cuadro 5.
Características de sitios seleccionados para el estudio de actividad microbiana en los suelos y lodos de perforación
del sureste de México.
Muestra
Localización
Clasificación tentativa de suelos
Condiciones ambientales
A1
A2
Campo Cactus 61A Reforma, Chiapas
Campo Cactus 61A
Luvisol crómico (suelo muy
intemperizado, rojizo y
ácido, bajo en
materia orgánica)
Lodos de perforación, base de aceite
Pasto esparcido, sabana
Fosa de retención
B1
B2
Campo Luna 22
Frontera, Tabasco
Campo Luna 22
Regosol eútrico (suelo costero arenoso,
ligeramente enriquecido en materia
orgánica)
Lodos de perforación, base de aceite
Pasto denso
Fosa de retención
C1
C2
Campo Mecoacán 79
Mecoacán, Tabasco
Campo Mecoacán 79
Gleysol, epipedon mólico (suelo
superficial, oscuro, rico en materia
orgánica)
Gleysol, epipedon mólico
Inundable estacionalmente, vegetación
acuática/pastizales
Ligeramente contaminado, petróleo
crudo y lodos de perforación
D1
D2
B. Juárez , área 7 km al norte de la
carretera Fed.180,
Tabasco
Campo Sánchez
Magallanes 159,
Villa B. Juárez, Tab.
Gleysol, epipedon hístico (suelo
superficial, rico en fibras orgánicas)
Gleysol, epipedon hístico
Pantano de espadaño
Pantano alterado, molinillo con popal,
moderadamente contaminado, petróleo
crudo y lodos de perforación
E1
E2
Campo Mecoacán 48
Mecoacán, Tabasco
Mecoacán 47
Histosol, epipedon “fíbrico”, (suelo
orgánico compuesto principalmente por
fibras)
Histosol, epipedon “fíbrico”
Pantano de espadaño
Pantano de espadaño con algo de
molinillo, fuertemente contaminado por
petróleo crudo y lodos de perforación
F1
F2
Campo Mecoacán 14
Mecoacán, Tabasco
Campo Mecoacán 51
Histosol, epipedon “hémico”, (suelo
orgánico denso, compuesto por
vegetación parcialmente putrificada)
Histosol, epipedon “hémico”
Principalmente mangle negro
Principalmente mangle negro; en “zona
muerta”, fuertemente contaminada,
petróleo crudo/lodos de perforación
tiene un efecto estimulante en general. También
parece ser que hay un incremento general en actividad
microbiana en los suelos que típicamente tienen
contenidos
mayores
de
materia
orgánica.
Experimentos más recientes en nuestro laboratorio
han confirmado esta tendencia. La actividad
microbiana era mayor en pantanos y manglares, que
típicamente son altos en contenido de materia
orgánica; así también era baja en suelo de la sabana y
en suelo arenoso costero, normalmente bajos en
materia orgánica.
CONCLUSIONES
La biorremediación, como una tecnología, tiene
un gran potencial en la recuperación de sitios
contaminados por hidrocarburos de petróleo en el
trópico mexicano, y generalmente es más barata que
otras alternativas de restauración. De cualquier modo,
se necesita considerar los factores determinantes para
un sistema de biorremediación, y se deben entender
las limitaciones de esta tecnología y compensarlas. En
este contexto es recomendable elaborar un estudio de
factibilidad para evitar problemas en el proyecto y
para optimizar las condiciones del tratamiento.
Se puede utilizar la biorremediación para el
tratamiento de residuos característicos aceitosos de
los hidrocarburos de petróleo, ya que reduce
fuertemente las concentraciones de hidrocarburos y su
toxicidad.
Investigaciones
del
potencial
de
biorremediación en suelos tropicales indican, que hay
microorganismos degradadores de petróleo en ellos,
éstos pueden usar una gran
variedad
de
hidrocarburos
como fuentes de
TERRA
VOLUMEN 17
NUMERO 2,
1999
172
Muestras
†
respiración microbiana en mg Cco
2
kg
-1
h
-1
Figura 3.
Actividad microbiana en suelos del sureste
mexicano.
Actividad microbiana determinada por respiración. Se presentan pares de
determinaciones; cada par viene del mismo sitio. La primera
determinación en cada par es en suelo no contaminado, y la segunda es de
suelo contaminado o recortes de perforación contaminados. Los valores
indicados arriba de la segunda columna en cada par representan el
incremento (o disminución) en actividad relativa a la muestra no
contaminada del mismo sitio (Adams
et al.
, 1995).
alimento, y además pertenecen a los mismos géneros
científicos que las bacterias oleofílicas de regiones
templadas. Estas se estimulan considerablemente en
presencia de hidrocarburos.
Los estudios recientes, realizados en el trópico
petrolero mexicano, indican la existencia de bacterias
nativas degradadoras de petróleo en suelos regionales
y recortes de perforación, las cuales se adaptan a las
condiciones climáticas del trópico. Además, la
contaminación por petróleo tiende a estimular las
poblaciones microbianas de esta región. La aplicación
de estos resultados tiene un gran potencial para la
remediación de los sitios impactados por hidro-
carburos en la región. Propiamente aplicada, la
utilización de microorganismos nativos en la
biorremediación debe resultar en un aumento de la
eficiencia en la remediación a un costo significativa-
mente bajo.
Es importante adecuar y desarrollar tecnologías
propias de la zona tropical petrolera mexicana. Estos
deben de considerar las características propias del
trópico (tales como la alta temperatura y considerable
precipitación) y, en donde es posible, aprovechar de
éstas. Las condiciones climáticas de esta zona son
idóneas para la biodegradación. Ahora se requiere
elaborar las tecnologías (incluyendo su diseño,
implementación y manejo) que aprovechen estas
mismas. Además, se necesita seguir experimentando y
observando para encontrar otros procesos del trópico
importantes para la restauración, [tales como: foto-
oxidación, oxidación química, y la fitorremediación
(la remediación por plantas)] y buscar cómo
utilizarlos.
Para esto es importante, también considerar los
factores socio-económicos de la región. Muchas de
las tecnologías de remediación que vienen de países
desarrollados están elaboradas para realizar una obra
en poco tiempo, empleando poco espacio. Esto es
debido a que muchas de estas tecnologías se aplican
en zonas urbanas, en donde el espacio es limitado, y
el potencial de una propiedad de rendir ingresos
(como rentas, o de la producción de una planta
industrial, por ejemplo) es alto. Por tal razón se
sacrifica economía por tiempo y la reducción en el
espacio requerido. En la zona petrolera del trópico
mexicano, la gran mayoría de localizaciones
contaminadas por hidrocarburos son en áreas rurales,
y muchas de ellas en zonas bajas. Estas áreas
generalmente son pocas aprovechables para la
ganadería y agricultura, y su rendimiento es
relativamente bajo. En esta situación no debe de haber
prisa para su restauración. Aquí sería mejor
desarrollar tecnologías menos rápidas, y más
económicas (como la biorremediación y fitorreme-
diación). En este contexto sería mejor buscar
tecnologías de biorremediación menos intensivas en
su aplicación, que son más tardadas, pero tan
efectivas y mucho menos costosas. Algunas
posibilidades podrían ser algún tipo de composteo, o
una combinación de mitigación física con fitorreme-
diación. Entre éstas están muchas posibilidades para
aprovechar del gran potencial que presenta la
biorremediación de petróleo en el trópico mexicano.
RECONOCIMIENTOS
Agradecemos a Amy Saberiyan por su ayuda
técnica con la evaluación de actividad microbiana en
suelos argentinos, a Dale Kramer por su ayuda
administrativa en pruebas de inóculos comerciales vs.
inóculos nativos, Dr. Shawn Severn por la dirección
del proyecto general, y al Dr. Françoise Robert y
S. Israel por compartir sus datos acerca del potencial
de biodegradación en tierras de Hawaii.
ADAMS
ET AL.
BIORREMEDIACION DE SUELO Y AGUA IMPACTADOS POR PETROLEO EN EL TROPICO MEXICANO
173
De la misma forma agradecemos a Laudiel
Vinalay Carrillo, Manuel Arias Rodríguez, y Roberto
López Ramírez por su ayuda técnica en la evaluación
de tierras del trópico de México, a Gaspar López
Ocaña, por su participación en capturar y editar este
trabajo, y a la Universidad Juárez Autónoma de
Tabasco, y a PEMEX Exploración y Producción,
Región Sur por su apoyo económico y administrativo.
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