Bióremediatión by composting of desert mining soils and sawdust contaminated with hydrocarbons in aerated-vessels

Abstract

Las comunidades microbianas autóctonas tienen una capacidad natural de absorber, mineralizar y metabolizar compuestos orgánicos contaminantes como fuente de carbono y energía. Esta capacidad metabólica es especialmente importante cuando un sitio prístino es contaminado debido a derrames de petróleo donde aquellas mezcla de hidrocarburos son biológicamente remediada por medio de las comunidades microbianas nativas (biorremediación). Por lo tanto, la biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos corresponde a la degradación biológica, por medio de la transformación yio la mineralización de compuestos orgánicos, para reducir su concentración ambiental a niveles aceptables. La biorremediación puede ser acelerada estimulando a las comunidades microbianas autóctonas, dependiendo su éxito en función del tipo y la densidad de los microorganismos presentes en los suelos, las características especificas de la matriz del suelo, las características y la concentración de contaminantes y la mantención de las variables ambientales, tales como la temperatura, contenido de humedad y pH. Actualmente, tratamientos realizados en sistemas controlados (biorreactores) han demostrado ser eficaces y eficientes. Implementaciones de biorremediación de suelos contaminados ex situ, en particular, el compostaje, han sido importantes debido a su viabilidad de aplicar un co-tratamiento de desechos teniendo ventajas en los balances de nutrientes. Los principales avances en biorremediación de hidrocarburos se han producido principalmente a escala de laboratorio, en suelos contaminados con monocompuestos. Sin embargo, no se han realizado estudios relacionados con el curso de la biorremediación sobre casos reales de contaminación (derrames de combustibles, aceites, solventes y co-tratamiento de residuos), y escasos conocimientos de los efectos y los cambios (el comportamiento) en las comunidades microbianas durante el tratamiento. Entonces, no es claro si la biodegradación de contaminantes se correlaciona con la diversidad y las características de la comunidad de microorganismos presentes en los suelos, o si se refiere a curvas de degradación. Además, existe poca información con respecto al co-tratamiento de residuos contaminados y su viabilidad de aplicación a los suelos desérticos. Es necesario ejecutar nuevas investigaciones para aclarar la aplicabilidad del proceso de compostaje en suelos desérticos contaminados y sus repercusiones sobre la diversidad biológica de las comunidades microbianas. Un caso común y real, son los repetitivos, aunque pequeños, derrames de combustible diesel y aceite lubricante durante la reparación y mantenimiento de maquinaria, además de los accidentes dentro de la industria minera chilena, donde los suelos desérticos y el aserrín se han utilizado como materiales absorbentes baratos para el control de los derrames de petróleo. Este estudio contribuye a establecer la viabilidad de biorremediación utilizando compostaje en reactores aireados, suelos desérticos mineros envejecidos y aserrín en la región de Atacama, como una rentable alternativa de tratamiento. Se evaluaró la remoción de compuestos orgánicos totales (COT) y los cambios en la diversidad microbiana durante el compostaje en escala de laboratorio bajo condiciones controladas de temperatura, humedad y ventilación, fueron estudiados. Treinta reactores de compostaje aireados, cilindricos, de poli-vinil-cloruro se irnplmentaron a escala de laboratorio y fueron operados continuamente durante 56 días. Los reactores de compostaje fueron operados usando cinco diferentes razones suelo: aserrín (S: SD, 1:0, 3:1, 1:1, 1:3, 0:1), bajo temperatura mesófilica (30-40 O C), 50 % de contenido de mezcla y ventilación constante (16 L / mm). El suelo desértico y aserrín contaminado fue mezclado y secado al aire antes de la realización de tratamiento de compostaje. La concentración de carbono orgánico total (COT) en los reactores de compostaje fue monitoreado de acuerdo a métodos estándar (USEPA). Utilizando las herramientas biomoleculares y metabólicas, las curvas de remoción obtenidas fueron relacionadas a cambios en diversidad de comunidades microbianas. Fragmentos de Restricción de largos Polimórficos de Restricción Terminales (T-RFLP) fueron llevados a cabo con el objetivo de estimar la presencia y cambios durante el tratamiento de Unidades Taxonómicas Operacionales (UTO) y Biolog EcoPlatesR4 , para determinar cambios metabólicos de las comunidades microbianas. Riqueza y diversidad fueron determinadas para cada comunidad microbiana, y expresadas como el índice de Shannon-Wiener (H'). Diferentes curvas de remoción fueron obtenidas con porcentajes similares de remoción entre reactores (rango 35% -59%) después de 56 días de tratamiento. La proporción de aserrín, el tiempo de tratamiento y la interacción entre ambos parámetros tuvo un efecto significativo (P <0,050) sobre la remoción de COT. Niveles más altos de aserrín se correlacionaron con un aumento en el número de UTO en las comunidades microbianas, pero no mostraron correlación con las curvas de remoción. Los perfiles metabólicos presentaron una expresión diferencial durante el tratamiento, explicando la estructura diferencial de las comunidades. Los últimos capítulos de esta tesis integran este conocimiento para trazar líneas futuras de investigación y comprender cómo las tecnologías biológicas pueden apoyar los sistemas de bioingenieria.