Biodegradación de hidrocarburos en suelos: efecto de la adición de cosubstratos gaseosos Público Deposited

La degradación de hidrocarburos por microorganismos nativos representa uno de los principales mecanismos por los cuales estos contaminantes son eliminados del ambiente. Sin embargo, debido a su baja biodisponibilidad, las tasas de degradación de hidrocarburos en suelos suelen ser bajas. La baja biodisponibilidad de los hidrocarburos se atribuye principalmente a su baja solubilidad y su adsorción irreversible en la materia orgánica del suelo. En este trabajo se estudió la estimulación de la población microbiana mediante la adición de tolueno en fase gaseosa como una fuente de carbono complementaria más fácilmente asimilable en el tratamiento de suelo contaminado con hidrocarburos. Las poblaciones probadas fueron un consorcio bacteriano y el hongo T. versicolor ambas fueron preadaptadas al consumo de tolueno y fenantreno. Para el tratamiento de hidrocarburos de petróleo se utilizó la población nativa de los suelos. Dos tipos de suelos contaminados fueron estudiados. Un sistema modelo de suelo contaminado artificialmente con 1000 mg de fenantreno por kg de suelo seco. Muestras de suelo contaminado con 40,000 mg/kgss de hidrocarburos totales de petróleo (HTP) provenientes de una refinería en el estado de Tamaulipas. Los suelos fueron tratados en columnas de vidrio de 0.5 L. Ambos suelos se utilizaron en mezcla con vermiculita como agente abultante inerte en una relación de peso húmedo de 80:20. Las columnas fueron alimentadas con corrientes de aire húmedo que contenían cargas de tolueno de 1 g/m3reactor/h y 2.3 g/m3reactor/h para el tratamiento de fenantreno y de HTP, respectivamente. La solubilidad del tolueno es un orden de magnitud mayor que la del fenantreno, por lo que puede aportar carbono para el crecimiento y mantenimiento de las poblaciones microbianas. Por otro lado, dada su estructura química de ambos compuestos, algunas enzimas producidas en la degradación de tolueno podrían estar involucradas en la degradación del fenantreno y de algunos de los intermediarios.

En el tratamiento de suelo contaminado con fenantreno, en 190 h, se obtuvieron eficiencias de eliminación de 100% para tolueno y más de 95% para fenantreno. Mientras que la mineralización de fenantreno se vio incrementada de 39% a 86% con la adición de tolueno como cosubstrato gaseoso. En el tratamiento sin tolueno se observó la acumulación (40% del carbono inicial) de ácido ftálico, un metabolito soluble producto de la degradación de fenantreno. Experimentos en microcosmos, mostraron que la mineralización de ácido ftálico se incrementó de 20% a 80% en 45 h debido al consumo de tolueno. Experimentos en microcosmos con 14C-fenantreno confirmaron los resultados observados en las columnas. Se encontró una mineralización de 14C-fenantreno de 81% y 42% en 385 h en el suelo tratado con y sin tolueno, respectivamente. También se observó un incremento de 14C en la fase líquida, confirmando la acumulación de intermediarios altamente solubles. En el caso del suelo contaminado con HTP, se obtuvo una eliminación total de 99% del tolueno alimentado durante 98 días. En este período, la degradación total de HTP fue de 35% y 38% y su mineralización de 20% y 40% para las columnas control (sin tolueno) y tratados con tolueno, respectivamente. En experimentos realizados con muestras finales de suelo tratado con y sin tolueno que consistieron en medir la respiración endógena, se observó una mayor producción de CO2 de la población establecida en el tratamiento con tolueno. Estos resultados sugieren que las tasas de consumo más rápidas y la mineralización incrementada con el consumo simultáneo de tolueno pueden ser atribuidas a una mayor concentración de biomasa o al establecimiento de una biomasa más activa. La acumulación ácido ftálico, en el tratamiento de fenantreno sin la adición de tolueno, indica que el incremento en la mineralización puede deberse también a la activación de enzimas capaces de degradar los intermediarios cuando se adicionó tolueno. Los resultados indican que la adición de un cosubstrato gaseoso adecuado puede ser una estrategia para mejorar la mineralización de hidrocarburos en suelo. La adición de cosubstratos gaseosos a suelos contaminados, a través de un sistema de venteo, tiene las ventajas de permitir la alimentación de muy bajas concentraciones de manera homogénea en la matriz del suelo y de asegurar la eliminación completa del cosusbtrato. Se plantea un modelo matemático que permite describir el efecto del tolueno como cosubstrato gaseoso sobre la biodegradación de fenantreno y ácido ftálico (intermediario acumulado).

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  • 2004
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