4.3.1 Métodos biológicos

4.3.1.1 Biorestauración

También se le conoce con el nombre de "medidas biocorrectivas". Consisten en el uso de microorganismos para degradar las substancias tóxicas, de ser posible, convirtiéndolas en bióxido de carbono, agua y sales minerales inocuas.

Los microorganismos normalmente utilizan los compuestos orgánicos tóxicos como fuente de carbono, aunque existen procesos basados en la degradación sintrófica de los tóxicos.

En la degradación sintrófica, también denominada cometabolismo, el microorganismo no utiliza el compuesto tóxico ni como fuente de carbono ni como fuente de energía, sino que obtiene ambos a partir de otras substancias. En el caso del sintrofismo, la degradación no reporta un beneficio aparente para el microorganismo y es el producto de reacciones catalizadas por enzimas que tienen otros usos en el organismo. Por ejemplo; la degradación de TCE por metanotrofos y por Nitrosomonas europaea, es la oxidación de este tóxico por las monooxigenasas que los organismos usan para metabolizar sus substratos naturales, metano y amoniaco respectivamente.

La biorestauración se usa para la eliminación de tóxicos en suelo y agua.

La biorestauración in situ consiste, en modificar las condiciones físicoquímicas en la zona contaminada para que se incremente, tanto el número de microorganismos capaces de degradar los tóxicos presentes, como su tasa metabólica. El propósito es incrementar la velocidad de degradación de los tóxicos.

Las ventajas principales de estos procesos son:

• no producen polvos tóxicos durante el proceso de limpieza, porque no se tiene que excavar y desplazar el suelo contaminado
• se pueden tratar grandes cantidades de tierra a la vez.

La desventaja principal es:

• que el tratamiento in situ es más lento que los procesos ex situ y pueden durar varios años en el caso de compuestos que se biodegradan muy lentamente.
• no se pueden aplicar en suelos muy estratificados y arcillosos debido a que estas condiciones no favorecen la buena distribución del aire en toda la zona contaminada.

Figura 4.3.1.A.- Proceso de Bioremediación in situ de agua y suelo.

Los métodos in situ pueden ser aerobios o anaerobios. En el primer caso las diferencias entre las técnicas estriban en la forma de suministrar el oxígeno necesario para el crecimiento celular. Se perforan pozos de inyección hasta la zona contaminada por donde se introduce aire o soluciones de peróxido de hidrógeno, así como los elementos nutritivos que necesitan los organismos, principalmente fuentes de nitrógeno y fósforo.

La cantidad, ubicación y profundidad de los pozos depende de las características del suelo y subsuelo.

Normalmente se utiliza agua oxigenada cuando el acuífero ya se encuentra contaminado y es necesario tratarlo. Cuando la zona contaminada es muy somera, se pueden usar aspersores para aplicar el agua oxigenada.

4.3.1.1.1 Biorestauración in situ de acuíferos Subterráneos

Los métodos in situ consisten en acelerar el crecimiento del los microorganismos biodegradadores presentes en la zona de humedad saturada y normalmente se trata de eliminar los tóxicos presentes en las dos fases del acuífero.

Se perfora un pozo hasta el acuífero, se extrae agua contaminada, se le agregan nutrimentos y se satura con oxígeno. La solución se inyecta al acuífero donde los microorganismos degradan los tóxicos. El principal problema que se tiene con esta técnica es que el agua inyectada puede no distribuirse adecuadamente en toda la zona contaminada.

Otra forma de biodegradar compuestos orgánicos volátiles presentes en los acuíferos subterráneos, consiste en inyectar aire por abajo del nivel friático y acarrear los tóxicos volátiles, los cuales son degradados por los microorganismos del suelo a medida que la corriente de aire que transporta los tóxicos pasa a través del lecho de suelo. A este proceso se le conoce como "bioventeo".

4.3.1.1.2 Biorestauración ex situ de agua subterránea

Generalmente la biorestauración de agua subterránea contaminada, consiste en extraer por bombeo el agua, tratarla en bioreactores en la superficie y volverla a inyectar al acuífero una vez que se le ha eliminado el tóxico.

4.3.1.1.3 Biorestauración ex situ de suelo

Las técnicas ex situ se utilizan para tratar contaminaciones que no se pueden eliminar eficientemente in situ, ya sea porque la substancia no se puede degradar o por las características del suelo contaminado, o bien porque el tratamiento se deba terminar en un lapso relativamente corto.

Se extrae el suelo contaminado y se le somete a tratamientos que pueden ser en fase semisólida o en fase sólida. En el primer caso se prepara un lodo fluido agregando agua, nutrimentos y cultivos densos de microorganismos. El tratamiento se hace en bioreactores aireados y agitados en condiciones controladas.

Figura 4.3.1.B.- Biorestauración ex situ de agua y suelo.

El tratamiento en fase sólida consiste fundamentalmente en apilar el suelo contaminado en lugares acondicionados para este propósito. Lo que se trata de evitar es que los tóxicos puedan emigrar del sitio de tratamiento, ya sea a la atmósfera (vapores o polvos) o al suelo (por filtraciones). Los terreros se humedecen regándolos con agua con nutrimentos, se inoculan con cultivos de microorganismos y se ventean agregándoles aire en la base del montículo de suelo contaminado. En algunas técnicas, para facilitar la aireación se agregan pajas u otros materiales orgánicos que le dé una consistencia menos compacta al terrero en tratamiento.