Resumen

De la zona de la Reserva Ecológica del Ingenito, ubicada en la Bahía de la Habana, se toman muestras de suelo costero contaminados con hidrocarburos petrolizados con vistas a realizar experimentos de Biotratamiento, por el método de Bioestimulación, a escala de laboratorio, simulando las condiciones de tratamiento en campo. Mediante un sistema factorial de 23 se determina que variantes (concentración de hidrocarburos, presencia o ausencia de bagazo y presencia o ausencia de nutrientes) proporcionan una mayor tasa de biodegradación para su posterior aplicación en campo. Se realizan seguimientos de la población bacteriana autóctona del suelo y la producción de CO2. Al mismo tiempo se determina la tasa de biodegradación en el tiempo. Transcurridos los 90 días de experimento, la mayor disminución en los hidrocarburos se obtiene cuando se utilizan separadamente bagazo y nutrientes para ambas concentraciones de hidrocarburos probadas.

Introducción

La Biorremediación es el proceso mediante el cual se añaden materiales al ambiente contaminado para ser remediados biológicamente (Head, 1998). Esta comenzó a desarrollarse en las décadas de los 60, y ha sido aplicada exitosamente en el tratamiento de suelos contaminados con hidrocarburos desde los años 80 y 90. Se caracteriza por ser una técnica de bajo costo de operación y ambientalmente segura.

Esta técnica puede ser aplicada in-situ o ex-situ en dependencia del lugar donde se lleve a cabo el tratamiento, aplicando el método de bioestimulación, la cual se basa en añadir nutrientes para estimular el crecimiento de los microorganismos autóctonos, o por el método de bioaumentación mediante la cual se añaden microorganismos exógenos con capacidad de degradar hidrocarburos. Ya sea por un método u otro, el proceso de biodegradación es mayor como consecuencia de un mejor control / efectividad de los factores abióticos como temperatura, pH, aireación, mezcla, humedad; y bióticos como actividad y crecimiento de los microorganismos que inciden sobre el proceso (Huddleston y Bleckmann, 1986; Infante y Arias, 1993; Ercoli, 2001)

Es importante destacar que el factor económico juega un papel importante a la hora de seleccionar el método a emplear, así como también de la rapidez deseada para la limpieza del sitio. Es por ello, que antes de llevar a cabo el tratamiento a gran escala se requiere un estudio previo de estos factores a nivel de laboratorio para su posterior aplicación en campo.

Es objetivo de este trabajo es determinar, a escala de laboratorio, la variante que proporcione la mayor tasa de biodegradación, con vistas a biorremediar suelos contaminados con hidrocarburos.

Materiales y métodos

Toma de Muestras

Se tomaron muestras de suelo costero contaminado con hidrocarburos en diferentes puntos de la zona de la Reserva Ecológica del Ingenito, ubicado en la Bahía de la Habana. Las muestras fueron tomadas en forma de estrella y posteriormente se mezclaron todas para garantizar una mayor homogenización y representatividad de la misma. Para la determinación inicial de los análisis químicos, se colectó una fracción de la muestra compósito y se envasó en bolsas de nylon preservándose en congelación hasta su procesamiento. Al mismo tiempo se separó otra fracción de la muestra para el análisis microbiológico. El resto se utilizó para el montaje de los experimentos.

Conteo de microorganismos

Para el análisis microbiológico se tomaron 10 g de suelo y se disolvieron en 100 ml de solución salina con Tween 80 para lograr la dispersión del hidrocarburo de las partículas del suelo. Luego de ser agitada esta mezcla se realizaron diluciones seriadas y se inoculó una porción de este en medio de agar nutriente. Pasadas las 24 horas de incubación se procedió a la lectura de las mismas (ISO 4833:1991).

Producción de CO2 (Respirometría)

La medición del CO2 producido por unidad de tiempo en un área determinada es una medida indirecta del proceso biodegradativo ya que tiene como objetivo evaluar la actividad respiratoria de los microorganismos del suelo durante el proceso de degradación de los compuestos orgánicos. Para ello se colocó un recipiente plástico conteniendo KOH (0.1 N) cubierto por otro recipiente de mayor tamaño de forma tal de evitar cualquier intercambio con el ambiente exterior. Estos permanecen durante 18 horas, tiempo en el cual el CO2 desprendido por la actividad biológica es adsorbido por el KOH, este se titula con solución de HCl (0.1 N) y La diferencia entre esta valoración y la obtenida de un blanco, nos da los miligramos de CO2 producidos por m2 por hora (Viale e Infante, 1997).

Análisis Químico

Las muestras fueron homogeneizadas, secadas en la estufa y tamizadas a través de un tamiz con poro de 2 mm de diámetro. De aquí se tomó una muestra representativa para ser analizada. La determinación de grasas y aceites se realizó por el método de Abboud S.A, 2000 y la determinación de Hidrocarburos totales por el método APHA 5520F.(APHA, 1991; APHA, 1995).

Experimentos de Biotratamiento

Para seleccionar la variante más factible a utilizar en una escala piloto, fue realizado un diseño factorial completo semicuantitativo 23, donde como variantes independientes se utilizó:

La composición de cada uno de los experimentos se muestra en la Tabla 1. En todos los casos la masa final fue de 2000 g y la cantidad de Urea y DAP se determinó según la relación C / N = 60 y C / P = 800. Los experimentos (Ver Anexo) fueron aireados de forma manual cada 2 ó 3 días y humedecidos periódicamente para mantener una humedad relativa del 80 % aproximadamente. Se realizaron muestreos mensuales para la determinación de grasas y aceites e hidrocarburos totales y para la determinación de CO2 y conteo bacteriológico.

Tabla 1. Composición de los Experimentos.

DAP: diaminofosfato (fertilizante)

Análisis Estadístico

Toda la experiencia se realizó con 3 repeticiones. Posterior al análisis de similitud de varianza por el método de Bartlett (Lerch, 1977), se realizó el análisis de varianza de clasificación triple y la prueba de comparación de rangos múltiples de Duncan (Lerch, 1977), en el cual las medias que no se diferencian se expresan con igual letra. En todas las tablas y gráficos se refieren las medias con el intervalo de confianza para un coeficiente de significación del 5 %. Los resultados fueron procesados con el paquete estadístico STATGRAPHICS Plus.

Resultados y discusión

Comportamiento de las Poblaciones Microbianas

En la Tabla 2 se muestran los resultados mensuales de las concentraciones bacterianas durante el transcurso del experimento. En todos los casos la concentración oscila entre 106 y 107 mayoritariamente, niveles aceptables para el desarrollo de los procesos de biodegradación. De los valores reportados en la tabla y la distribución obtenida de forma gráfica (Figura 1) se evidencia una disminución en la concentración a los 28 días, resultado esperado teniendo en cuenta que al mezclar suelo limpio con suelo contaminado, parte de los biota inicial presente en el suelo limpio pudiera no adaptarse a las nuevas condiciones impuestas.

Tabla 2. Unidades Formadoras de Colonias (UFC) por gramo de suelo.