MOBILITY CONSTRAINT MODEL

La biodegradación de compuestos contaminantes ha sido posible gracias a la diversidad metabólica de plantas y en especial la de microorganismos; pero este proceso de descontaminación debe hacerse de manera responsable y minimizar en todo lo posible los riesgos. Existen varios aspectos que deben considerarse antes de iniciar un proceso de biorremediación, Madsen, (2008) propone los siguientes:

 Características del contaminante

Estructura molecular, toxicidad, solubilidad, volatilidad y susceptibilidad al ataque microbiano.

 El sitio contaminado

Geología, hidrología, tipo de suelo, clima y presiones económicas y políticas del propietario o causante de la contaminación.

 Microorganismos

Cultivos puros, mezcla de cultivos, cepas nativas o modificadas genéticamente, condiciones para su crecimiento y actividad metabólica. Suplementos.

 Selección de estrategia

Bioestimulación, bioaumentación o ambas. Biorremediación in situ o ex situ.  Procedimientos de ingeniería

Control del flujo de agua, aireación, sistema de biorreactores, etc.

 Modificaciones químicas, físicas que influyen en la población microbiana y en el contaminante.

Fernández, (1996) y Gómez, (2004) plantean que también se deben considerar varios aspectos que influyen en el proceso de biodegradación:

 Biodegradabilidad del contaminante

Depende de la estructura molecular, si tiene halogenación, ramificaciones en sus cadenas moleculares, solubilidad en agua lo cual determina la disponibilidad del contaminante, concentración y toxicidad. Estos aspectos son importantes porque prácticamente determinan el tiempo del proceso de limpieza en el lugar afectado.

109  Presencia de componente inhibidores

Se deben considerar los inhibidores que puedan afectar el crecimiento de los microorganismos y las actividades enzimáticas o metabólicas de los mismos.

 Poblaciones microbianas

Aunque se realice un proceso de bioaumentación también es importante contar con poblaciones microbianas nativas que ayuden el proceso de recuperación usando los contaminantes como fuentes nutricionales y de energía.

 Concentración de nutrientes

Nutrientes inorgánicos entre ellos el nitrógeno y fósforo influyen notablemente en el crecimiento microbiano y esto a su vez favorece una mayor velocidad de biodegradación y detoxificación del medio. Para cumplir esta necesidad usualmente se emplean fertilizantes agrícolas.

 Aceptores finales de electrones

Cantidades suficientes en el medio de aceptores de electrones (oxígeno, nitratos, sulfatos, etc.) garantizan la oxidación enzimática del carbono proveniente de los contaminantes.

 Temperatura

Se debe considerar la temperatura óptima para el crecimiento de los microorganismos presentes en el medio contaminado, de las cepas foráneas y la de la actividad enzimática durante procesos metabólicos; de tal manera que la población aumente con rapidez y las enzimas no se desnaturalicen. Temperaturas lejanas a la temperatura óptima afecta el proceso de biorremediación.

 pH

Al igual que la temperatura afecta el crecimiento de los microorganismos, las enzimas y también la solubilidad del fósforo o metales pesados. Usualmente se trabaja en rangos de pH de 6 – 8. Es importante mencionar que el uso de cepas nativas es una ventaja porque ellas están adaptadas a las condiciones en las que está presente el contaminante, mientras que las cepas modificadas genéticamente deben alcanzar esta adaptación después de ser inoculadas en el medio.

 Concentración de oxígeno

La biorremediación se puede dar en condiciones aerobias o anaerobias dependiendo del tipo de microorganismo biorremediador. Pero es importante mencionar que la tasa de

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biodegradación en condiciones aerobias es mucho más eficiente, 50 a 100 veces mayor que la degradación anaerobia. Recuerde que en lecciones anteriores se estudió que el metabolismo aeróbico es más eficiente y produce más energía.

 Humedad

En el caso de los suelos es determinante en la movilidad de los nutrientes. Poca humedad afecta la biodegradación y demasiada humedad reduce la concentración de oxígeno y por lo tanto el crecimiento microbiano y las actividades enzimáticas sobre del contaminante. Es importante contar con un sistema de drenaje y aireación.

 Textura y estructura del suelo

Esta relacionada con el contenido de materia orgánica y las características físicas del suelo. Suelos de estructura franca mejoran la degradación mientras que los arcillosos la dificultan. Para solucionar problemas de humedad, drenaje y propiedades físicas del suelo se pueden usar materiales como la arena, cáscara de arroz o nuez, entre otros.

Respecto a los métodos químicos donde se aprovechan las características físicas y químicas de los contaminantes para destruirlos o aislarlos del entorno (procesos costosos y no siempre efectivos), la biorremediación es una excelente alternativa para recuperar ambientes contaminados. Coyne, (1998) plantea ventajas y desventajas de la biorremediación. Entre las ventajas están: los productos finales generalmente no son tóxicos si ocurre una mineralización completa, la actividad biológica en los sitios contaminados se hace sin muchas perturbaciones, es un proceso expansivo comparado con los métodos físicos además es menos costosa y requiere menos equipos.

La biorremediación también tiene desventajas, la mayoría de ellas manejables y controladas. En altas concentraciones de contaminantes es necesario estimular el crecimiento de microorganismos biorremediadores, hay limitaciones a los materiales que pueden ser tratados porque algunos son inherentemente recalcitrantes o tóxicos, el destino de los compuestos xenobióticos depende de las propiedades intrínsecas del contaminante, de las poblaciones microbianas y condiciones ambientales, la biorremediación puede afectarse es condiciones extremas, está limitada por el tiempo disponible para el tratamiento y por último algunas veces se necesita más tiempo para biorremediar un sitio contaminado que para tratarlo con método físicos o químicos.

NOTA: Por favor leer el siguiente artículo:

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Lección 45. Biorremediación de petróleo y otros contaminantes