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Qué es la Biorremediación | Cómo funciona la Biorremediación | Clases de Biorremediación | Estrategias de Biorremediación | Quién usa la Biorremediación | Beneficios de la Biorremediación | Equipo para la Biorremediación

Las actividades humanas producen una enorme variedad de subproductos. La agricultura, la minería, la fabricación y otros procesos industriales dejan atrás compuestos residuales orgánicos e inorgánicos. Algunos son inertes e inofensivos, pero muchos son tóxicos y altamente destructivos para el medio ambiente, en particular el suelo y las aguas subterráneas. Afortunadamente, nuestro planeta tiene sistemas de remediación ambiental incorporados. Desafortunadamente, la remediación natural de las aguas subterráneas y del suelo toma mucho tiempo.

La tecnología de biorremediación es invaluable para recuperar el suelo y el agua contaminados. En los términos más simples, la biorremediación es un proceso de gestión de residuos que utiliza organismos vivos para neutralizar o eliminar contaminantes nocivos de áreas contaminadas.

La biorremediación es una ciencia ambiental que amplifica las acciones biológicas naturales para remediar o remediar las aguas subterráneas contaminadas y el suelo contaminado. En lugar de utilizar costosos equipos de rehabilitación ambiental para eliminar materiales tóxicos no tratados y desecharlos en otro lugar, las técnicas de biorremediación utilizan microbios biológicos para realizar el trabajo de limpieza.

Los microbios son organismos diminutos que se encuentran naturalmente en el medio ambiente. Estos microorganismos bacterianos ayudan a la naturaleza a descomponer, reciclar y rectificar las condiciones químicas desequilibradas en el suelo y el agua. Durante incontables años, la naturaleza se ha estado corrigiendo a sí misma, mientras que los humanos continúan mostrando una profunda habilidad para hacer un desastre e ignorar su daño. Pero ahora, la ciencia ha encontrado una manera efectiva de remediar las malas condiciones del suelo y las aguas subterráneas mediante la aplicación de sustancias orgánicas naturales y el uso de sus propiedades inherentes.

De acuerdo con la Agencia de Protección Ambiental, la biorremediación es una técnica de tratamiento de agua y suelo que utiliza organismos naturales para atacar materiales peligrosos y transformarlos en sustancias menos tóxicas. A menudo, los sitios altamente contaminados pueden liberarse de toxinas utilizando pasos de biorremediación adecuados y equipos especializados.

El Proceso de Remediación Biológica: Cómo funciona la Biorremediación

El proceso de biorremediación es un proceso biológico que estimula a los microbios útiles a utilizar contaminantes dañinos como fuente de alimentos y energía. Ciertos microorganismos comen productos químicos tóxicos y patógenos, los digieren y eliminan al cambiar su composición en gases inofensivos como el etano y el dióxido de carbono. Algunas condiciones de suelo y agua contaminadas ya tienen los microbios adecuados. Aquí, la intervención humana puede acelerar la remediación natural al impulsar la acción microbiana.

En otros casos donde los microbios correctos son bajos en número o están completamente ausentes, la biorremediación se introduce agregando enmiendas: agentes microbianos como hongos y bacterias aeróbicas que se mezclan en el suelo o el agua. Este proceso simple se llama bioaumentación, y es altamente efectivo para corregir las condiciones rápidamente, siempre y cuando se presenten las condiciones ambientales adecuadas. Las condiciones críticas para la biorremediación incluyen:

• Contaminantes microbianos del huésped que proporcionan combustible y energía a los microbios parásitos
• Microbios parásitos que se alimentan de sus huéspedes dañinos y los destruyen
• Oxígeno en cantidades suficientes para soportar la biodegradación aeróbica
• Agua, ya sea en forma líquida o en el contenido de humedad del suelo
• El carbono es la base de la vida microbiana y su fuente de energía
• Temperatura, no demasiado fría o caliente para que florezca la vida microbiana
• Nutrientes como nitrógeno, fósforo, potasio y azufre para apoyar el crecimiento de microbios
• Ácido y alcalino proporciones o relación de pH en el rango de 6,5 a 7,5

Cuando todas estas condiciones están en las proporciones correctas, los microbios crecen a velocidades enormes. Si las condiciones óptimas no están equilibradas, la acción microbiana es demasiado lenta o puede morir por completo, y los contaminantes permanecen hasta que la naturaleza finalmente restablece el equilibrio. El reequilibrio puede llevar mucho tiempo en condiciones altamente contaminadas. Pero los procesos de biorremediación adecuados rectifican la mayoría de las situaciones en un tiempo relativamente corto. Eso puede ser desde unos pocos años hasta varias décadas.

El oxígeno tiene un fuerte efecto sobre la biorremediación. Algunos microbios prosperan en el aire, mientras que otros se ven obstaculizados cuando se exponen al oxígeno excesivo. Este efecto depende completamente de qué toxina en particular se está remediando y qué tipo de microbio se está fomentando. Hay dos grupos o procesos de niveles de oxígeno en el suelo y el agua:

• Aeróbico es la presencia de oxígeno necesario para el desarrollo microbiano. En condiciones de suelo contaminado, el labrado regular del suelo es un método de mejora aeróbica. Esta técnica también es una actividad principal en el compostaje para oxigenar hongos útiles. La acción aeróbica también se introduce mecánicamente a través de la bioventilación pasiva o forzando el aire comprimido al suelo o debajo de la capa freática con bioescalado.
• Anaeróbico es la ausencia o reducción de oxígeno en el agua o el suelo. Esta forma de biorremediación es poco común, excepto en condiciones de metales pesados, como sitios atenuantes contaminados por bifenilos policlorados o tricloroetileno. La remediación anaeróbica es una forma especializada que requiere técnicas avanzadas y un monitoreo preciso.

Clases de biorremediación

Hay dos clasificaciones principales de biorremediación. Esto se refiere al lugar donde se lleva a cabo la rehabilitación, no a las clases de técnicas de biorremediación reales. La biorremediación se realiza:

• In situ, donde todo el trabajo de biorremediación se realiza directamente en el sitio de contaminación. Esto puede ser suelo contaminado que se trata sin una eliminación innecesaria y costosa, o puede ser agua subterránea contaminada que se remedia en su punto de origen. In situ es el método de biorremediación preferido, ya que requiere mucho menos trabajo físico y elimina la propagación de contaminantes a través del transporte o el bombeo a otros lugares de tratamiento. Bioventing, biosparging y la bioaumentación son las principales clases de técnica.
• Ex situ significa retirar el material contaminado a un lugar de tratamiento remoto. Esta clasificación es menos deseable. Implica el gran trabajo de excavar suelo contaminado y transportarlo fuera del sitio. En el caso de agua contaminada, ex situ es raro, excepto para bombear agua subterránea a la superficie y tratarla biológicamente en un depósito cerrado. La biorremediación ex situ plantea un peligro de propagación de la contaminación o de vertido accidental durante el transporte. Una vez en un sitio de tratamiento ex situ, se pueden aplicar tres clases de técnicas. Uno es el cultivo en vertederos, donde el suelo se propaga y se descontamina biológicamente. Otro es el compostaje, que es un proceso antiguo. La tercera clase incluye biopiles: un híbrido de material de apilamiento en silos, luego compostaje como tratamiento biológico.

Las clases de técnicas de biorremediación son las actividades físicas prescritas o estrategias utilizadas en remedios microbianos. El proceso general comienza con el aislamiento de las condiciones del sitio contaminado y la caracterización de los microbios residentes que existen. Los científicos observan cómo estos microbios ya interactúan con los contaminantes, luego realizan pruebas de laboratorio para trazar los requisitos de colonización. La actividad catabólica se estudia en el laboratorio, a partir del cual se desarrolla un plan de campo. Una vez implementado, se monitoriza el proceso de biorremediación y se realizan los ajustes necesarios.

Estrategias de Biorremediación

Estrategias de biorremediación planifique cómo se realiza el trabajo de campo. Hay diferentes aplicaciones de técnicas que dependen del grado de saturación del sitio y de los contaminantes que necesitan eliminarse. También dependen de las condiciones del lugar, como la composición del suelo, la compactación y las capas freáticas, así como de las características de la escorrentía y de si es posible el trabajo in situ o si el material contaminado requiere remoción ex situ.

Gracias a la tecnología avanzada de hoy en día, la mayoría de las propiedades contaminadas se pueden tratar en el sitio. Hay tres estrategias principales de biorremediación, cada una con equipos diseñados individualmente. Las tres aplicaciones son:

• La bioventing es el enfoque más común. Este proceso implica la perforación de pozos de pequeño diámetro en el suelo que permiten la entrada de aire y la ventilación pasiva donde se liberan los gases del suelo producidos por la acción microbiana. Este enfoque se puede utilizar tanto para problemas de suelo como de aguas subterráneas, ya que permite controlar las tasas de oxígeno y nutrientes ajustando la tasa de ventilación.
• El biosparcaje implica una inyección de aire a alta presión forzada en el suelo o debajo de la capa freática. Este proceso aumenta la concentración de oxígeno y mejora el rociado biológico de aire es altamente efectivo y asequible, en comparación con excavar y labrar suelo contaminado o hacer circular agua contaminada a través de bombas y tanques de filtro.
• El bioaumento se usa a menudo para agregar microbios autóctonos adicionales o para implantar especies exógenas en el sitio. El aumento funciona en conjunto con aplicaciones de bioventing y biosparging, pero tiene limitaciones. Los microbios no indígenas no suelen ser compatibles con las bacterias indígenas, por lo que gran parte de los aditivos de bioaumentación son microbios adicionales a los que ya están en el trabajo.

Existen otras estrategias de biorremediación para suelos y aguas subterráneas contaminados. El petróleo y los residuos de petróleo son un gran problema en muchos lugares. También lo es el gaseamiento del metano producido por acción biológica. La mayoría de los organismos reguladores son estrictos con la adición de otros contaminantes al medio ambiente, lo que es un problema secundario para el proceso de biorremediación.

El aceite es más ligero que el agua y flota notoriamente en la superficie, creando un peligro para la escorrentía y la contaminación secundaria. El gas metano es maloliente y altamente ofensivo cuando se libera en grandes cantidades. Esto sucede con frecuencia cuando se agita el suelo contaminado, pero ocurre pasivamente a través de la bioventing y el biopargado. Existen tres técnicas disponibles para controlar los efectos secundarios de la biorremediación:

• • Los separadores de aceite/agua extraen contaminantes de petróleo de superficie y los separan para su contención y reciclaje. El agua descontaminada se recircula de nuevo en el sitio.

• Los peladores de aire trabajan para extraer el aire del suelo y limpiarlo antes de liberarlo de nuevo a la atmósfera. Esta asistencia de remediación evita que el aire contaminado escape del suelo y salga donde no se puede contener.
• La extracción de vapor del suelo es un proceso en el que los gases contaminados se recogen del suelo y se disipan a través de dispositivos mecánicos. Esta técnica se utiliza a menudo junto con biosparging. Al igual que los separadores de aceite y agua y los separadores de aire, los extractores de vapor de suelo son piezas especializadas y requieren operadores experimentados.

Usos de biorremediación

La biorremediación se ha convertido en la principal opción para la recuperación de sitios contaminados en Estados Unidos. Se usa comúnmente en todo el mundo para todo tipo de situaciones en las que la actividad humana anterior ha dejado la ubicación dañada e inutilizable sin remediación. A medida que la población del país crece, hay menos vertederos disponibles para reubicar el material contaminado. Esto hace que la biorremediación sea muy atractiva. Gracias al avance de la ciencia, la biorremediación también es económica.

Los contaminantes en suelos y aguas contaminados cubren una amplia gama de compuestos orgánicos e inorgánicos. También abarcan parámetros bacteriológicos e incluso radiactivos. Algunos de los usos para la intervención de biorremediación incluyen estos tipos de sitios:

• • Las estaciones de petróleo pueden tener tanques subterráneos corroídos. La gasolina y el diesel se filtran al suelo y permanecen mucho tiempo después de que expire la vida útil de la estación. Los productos derivados del petróleo son particularmente receptivos a la biorremediación.
  • Sitios industriales donde los productos químicos utilizados en la producción se derraman o descargan en efluentes. Los metales pesados como el plomo y el cromo son difíciles de remediar, pero muchos contaminantes menores se neutralizan biológicamente.
  • Los vertederos que sobrellenan y lixivian o que están fuera de servicio son adecuados para la biorremediación. El gas metano es un subproducto común, pero se puede controlar mediante extracción de aire y lavado.
  • Las granjas donde se produce un exceso de fertilización son excelentes candidatos para la biorremediación. Esto incluye fertilizantes químicos y productos de desecho animal.
  • Los patios de procesamiento de madera a menudo están contaminados por conservantes de madera. Por lo general, se filtran en el suelo y las aguas subterráneas, pero se pueden limpiar mediante esfuerzos de biorremediación.

• Los sistemas de saneamiento in situ contaminan el suelo y el agua subterránea cuando fallan las fosas sépticas y los campos de eliminación. Estos desbordamientos del sistema sanitario son altamente sensibles al tratamiento biológico.
• Los relaves de mina pueden ser extremadamente tóxicos. Los esfuerzos de biorremediación han demostrado ser muy exitosos en la desintoxicación de canteras y pozos de minas antiguas.
• Los derrames químicos accidentales junto a las rutas de transporte se han remediado mediante tratamiento biológico. Esto incluye descargas de petróleo e incluso sales de carretera.

Beneficios de la biorremediación

El mayor beneficio del uso de procesos de biorremediación es su contribución al medio ambiente. La biorremediación utiliza la naturaleza para arreglar la naturaleza. Aplicada adecuadamente por personas con conocimientos que utilizan equipos especializados diseñados para la biorremediación, esta es la limpieza de suelos y aguas subterráneas más segura y menos invasiva disponible.

La biorremediación funciona para patógenos orgánicos, arsénico, fluoruro, nitratos, compuestos orgánicos volátiles, metales y muchos otros contaminantes como amoníaco y fosfatos. Es eficaz para limpiar insecticidas y herbicidas, así como la intrusión de agua salada en los acuíferos.

Los principales beneficios de la biorremediación son:

• • • Proceso completamente natural con casi ningún efecto secundario dañino
    • Llevado a cabo in situ para la mayoría de las aplicaciones sin transporte peligroso
    • Tiempo de respuesta rápido para hacer que el suelo y el agua sean útiles
    • Equipo mínimo necesario, excepto piezas especializadas
  • Aceptación pública positiva debido al proceso orgánico y poca perturbación
  • Rentable de mantener y económico de introducir
  • Reduce la responsabilidad, ya que es menos probable que los contaminantes se escapen
  • Poca energía consumidos en comparación con la incineración y el vertedero
  • Alta aceptación de las autoridades reguladoras

  Equipo especializado de biorremediación

  Hay ciertas piezas especializadas de equipo de biorremediación disponibles. Algunos de ellos requieren un manejo bien informado por parte de personas capacitadas y capacitadas, pero gran parte del equipo de biorremediación es relativamente fácil de usar. El servicio de formación y mantenimiento está fácilmente disponible en el proveedor y fabricante adecuado de equipos de biorremediación.

  Este equipo especializado también es relativamente barato en comparación con la maquinaria pesada y los camiones que se requieren para excavar y transportar tierra contaminada. Tampoco hay necesidad de complicadas bombas y depósitos necesarios para descontaminar las aguas subterráneas. Estos son ejemplos de algunos equipos especializados de biorremediación:

  • Los sistemas de remediación de suelos y aguas subterráneas ofrecen operaciones llave en mano completamente integradas, precableadas y precableadas que se prueban en fábrica y están listas para usar en el campo. Están disponibles con sistemas de pulverización de aire, bioescalado y extracción de vapor de suelo. Estos sistemas también manejan sistemas completos de extracción de aire y aceite-agua que se montan en remolques expuestos o cerrados y se pueden diseñar a medida para necesidades específicas. Son lo último en tecnología de biorremediación.
  • Los sistemas de remediación ambiental personalizados totalmente integrados van un paso más allá. Establecen el estándar para toda la industria. Estos sistemas completos a medida incluyen el rociado de aire estándar y la extracción de vapor de suelo. Hay sistemas de extracción de doble fase con oxidantes catalíticos térmicos, junto con adsorción de carbono en fase líquida y de vapor.
  • Los sistemas de recuperación de doble fase llenan el vacío. Hacen dos trabajos en uno utilizando un soplador de vacío y un separador de humedad. Los medidores, los paneles de control NEMA IV y los controles de palanca se pueden diseñar a medida para satisfacer las especificaciones más exigentes. Las opciones incluyen recipientes de filtro, oxidantes y colectores con indicadores de flujo. Estos pueden montarse cómodamente en el remolque.
  • Los sistemas de extracción de vapor de suelo incluyen un soplador y una bomba de vacío. Todos los componentes están completamente integrados con patines de aluminio de grado marino. También se pueden montar en un remolque cerrado para proteger la inversión.
  • Los sistemas de rociado de aire tienen un compresor y un soplador. Intercambiadores de calor están disponibles si es necesario. Todos los controles, medidores e indicadores se pueden encargar a medida y diseñar según las necesidades individuales.
  • Los peladores de aire de bajo perfil tienen un diseño de bandeja turbo. Son de alto rendimiento y bajo mantenimiento.
  • Los separadores de aire / agua son estructuralmente sólidos para soportar aplicaciones de vacío completo. Son libres de corrosión y se pueden usar en cualquier condición de sitio.
  • Los separadores de aceite/agua mejorados se utilizan por encima del suelo para la limpieza de derrames superficiales.
  • Los aireadores móviles de deshidratación eliminan de manera eficiente los hidrocarburos a caudales de hasta 500 GPM.

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