*, Andrea del Pilar Quintero



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Tabla 7. Significancia de los efectos fijos del tratamiento del modelo lineal mixto utilizado para el análisis de bloques aleatorios completos del ensayo en el cual se evaluó el efecto de 5 diferentes tratamientos para la degradación de lodos provenientes de lavaderos de carros, en la respuesta determinada por la concentración de TPH en ppm, en un periodo experimental de 40 días con observaciones tomadas a los días 0, 15, 30 y 40.

Efecto

GL num

GL Den

Valor F

p-valor

Tratamiento

4

12

6,3

0,0057


Tabla 8. Contrastes entre la biopila control negativo y las biopilas 2, 3, 4 y 5 al final del periodo experimental, para las pruebas en las cuales se evalúa el efecto de 5 diferentes tratamientos para la degradación de lodos provenientes de lavaderos de carros, en la respuesta determinada por la concentración de TPH en ppm, en un periodo experimental de 40 días con observaciones tomadas a los días 0, 15, 30 y 40.

Contraste

GL Num

GL Den

Valor F

p-valor

Biopila 1 vs Biopila 2

1

12

5,22

0,0413




Biopila 1 vs Biopila 3

1

12

8,09

0,0148




Biopila 1 vs Biopila 4

1

12

21,52

0,0006




Biopila 1 vs Biopila 5

1

12

14,92

0,0023



El análisis de la significancia de los efectos fijos del modelo revela que al menos uno de los parámetros del modelo mixto lineal es significativo.

La tabla de contrastes revela diferencias significativas entre la biopila control y las biopilas 3, 4 y 5 a los niveles de significancia α=0,05, y entre la biopila control y las biopilas 4 y 5 al nivel de significancia α=0,01, demostrando que el tratamiento realizado y la aplicación de cultivo mixto de microorganismos fue eficiente en la descontaminación de los lodos con residuos de TPH.

En el segundo ensayo se evaluó el efecto de 8 diferentes tratamientos para la degradación de lodos contaminados con TPH del sistema de alcantarillado de la zona industrial de Bucaramanga mediante la concentración de TPH en ppm (partes por millón) en un periodo experimental de 120 días con observaciones tomadas a los días 0 y 120. En la tabla 9 se presentan los tratamientos bajo investigación y los porcentajes de remoción de TPH de cada tratamiento al final de un periodo experimental de 120 días.



Tabla 9. Porcentaje de remoción de TPH por el método de extracción Soxhlet por 72 horas, concentración y determinación gravimétrica para determinar la eficacia de remoción de los microorganismos inoculados en cada una de las biopilas en un periodo de 120 días

Nº Biopilas

Inóculos

Proporción:

Lodo contaminado / lodo

deshidratado


Concentración inicial TPH (ppm)

Concentración final TPH (ppm)


% Remoción

1

Bacterias:

I, M, C, CU

Hongos: D


1:4

20.600

10.600

48


2

Bacterias:

I, CT, CK

Hongos: H


1:4

20.600

890

95

3

Bacterias: S1, S2

Hongos: F, H



1:4

20.600

980

95

4

Bacterias:

I, CU, M, S2

Hongos: H


1:4

20.600

1.080

94

5

Bacterias: S1, C, CK

Hongos: H



1:1

30.150

1.940

93

6

Bacterias: S2, I, M

Hongos: D



1:1

30.150

2.870

90

7

Bacterias: S1, CU, M

Hongos: D



4:1

39.6607

7.630

80

8

Bacterias:

I, S1, CK

Hongos: H


4:1

39.6605

5.110

87

La gráfica 2 muestra el cambio en la concentración de TPH en ppm en un periodo de 120 días. Todas las biopilas bajo estudio presentaron una disminución en la concentración de TPH en el periodo experimental observándose mayor concentración en las biopilas 7 y 8.



Gráfica 2. Concentración de TPH en un periodo de 120 días.



A los datos del segundo ensayo se les ajustó un modelo mixto lineal, los estimados y los errores estándar. El modelo reveló que no hay diferencias significativas entre los estimados de los efectos y este hallazgo, y se confirmó en la prueba general del modelo que se presentó en la tabla 9. La conclusión para este experimento es que no hay efecto de las diferentes biopilas en la concentración de TPH en ppm, considerando como efectos aleatorios las dos mediciones de tiempo a los 0 y 120 días de periodo experimental.

Tabla 10. Estimados y errores estándar de los parámetros del modelo lineal mixto utilizado para el análisis de bloques aleatorios completos del experimento en el cual se evaluó el efecto de 8 diferentes tratamientos para la degradación de lodos provenientes del sistema de alcantarillado de la ciudad, en la respuesta determinada por la concentración de TPH en ppm, en un periodo experimental de 120 días con observaciones tomadas a los días 0 y 120.


Efectos fijos

Efecto

Estimado

Error estándar

Pr > |t|

Intercepto

22385

12518

0,3246

Biopila 1

-6785

5718,26

0,2741

Biopila 2

-11640

5718,26

0,0812

Biopila 3

-11595

5718,26

0,0822

Biopila 4

-11545

5718,26

0,0833

Biopila 5

-6340

5718,26

0,3042

Biopila 6

-5875

5718,26

0,3384

Biopila 7

1260

5718,26

0,8319
















Efectos aleatorios







Estimado

Error estándar




11761

11931




Tiempo 1

-11761

11931





Tabla 11. Significancia de los efectos fijos del tratamiento del modelo lineal mixto utilizado para el análisis de bloques aleatorios completos del experimento en el cual se evaluó el efecto de 8 diferentes tratamientos para la degradación de lodos provenientes del sistema de alcantarillado de la ciudad, en la respuesta determinada por la concentración de TPH en ppm, en un periodo experimental de 120 días con observaciones tomadas a los días 0 y 120.

Efecto

GL Num

GL Den

Valor de F

p-valor

Tratamiento

7

7

1,58

0,2806

El análisis muestra que no hay efecto de las diferentes biopilas en la concentración de TPH en ppm, considerando como efectos aleatorios las dos mediciones de tiempo a los 0 y 120 días de periodo experimental.

La concentración inicial de plomo en el lodo contaminado fue de 122,2 mg/l, y en los lodos postratamiento 88,95 mg/l. La determinación de la demanda química de oxígeno y la concentración de plomo de los lixiviados producidos durante el tratamiento de cada biopila es necesaria para llevar a cabo una adecuada eliminación. En la tabla 12 se observan los datos de la DQO, refiriéndose a menos de 2000 mg/Lt. Los niveles bajos de DQO señalan que los contaminantes presentes en la mezclas fueron degradados óptimamente por los microorganismos inoculados. En las biopilas 2, 6 y 7 donde se observan resultados de más de 1000 mg/Lt, aunque no es una concentración considerable, indica que hay presencia de contaminantes que posiblemente fueron arrastrados por lixiviación. En la tabla 13 se observan las concentraciones de plomo resultantes, en algunos casos son altas por lo que debe ser planeado un posterior tratamiento de estos lixiviados.

Tabla 12. Concentraciones de DQO por espectrofotometría de los lixiviados postratamiento del segundo ensayo con 8 biopilas.


Biopila N°

DQO

mg/lt


1

523

2

1074

3

382

4

234

5

514

6

1077

7

1222

8

533



Tabla 13. Determinación de plomo por la técnica de absorción atómica de los lixiviados postratamiento.

Biopila N°

Plomo

mg/l


1

150,8

2

110,3

3

189,5

4

116,7

5

253,8

6

97,2

7

282,3

8

171,07


Tabla 14. Determinación de grasas y aceites postratamiento por el método gravimétrico por extracción Soxhlet

Biopila

Grasas y aceites mg/l

1

300

2

676,6

3

373,3

4

1896

5

2563

6

11.913

7

15.075

8

2650


Discusión

Estudios realizados para el Instituto del Petróleo de Norteamérica (API) (Brisio, 2005) sobre tratamiento de suelos contaminados con residuos de petróleo demuestran que el 70-90% es removido en diferentes tiempos con concentraciones entre 10.000 a 50.000 ppm, las concentraciones de este estudio se encontraron entre 19.000 y 39.000 ppm logrando remociones similares entre (74 al 95%) en los dos ensayos en 40 y 120 días.

La fase experimental de los trabajos de biorremediación de suelos contaminados con aceites lubricantes usados (residuo peligroso) y la evaluación de consorcios microbianos con capacidad degradadora de residuos de hidrocarburos y su aplicación, muestran la alta similitud que presentan en tiempo y porcentajes de remoción en los dos grupos de biopilas, teniendo en cuenta los microorganismos inoculados y las proporciones de lodos, donde se compara con los resultados obtenidos por otros autores (Benavides et al., 2006; Corona et al., 2004) demostrando la gran importancia del inóculo microbiano para transformar y utilizar el contaminante como fuente de energía en el proceso de biorremediación.

Se lograron porcentajes importantes (74-95%) de descontaminación en tiempos cortos de 40 y 120 días comparados con los tiempos de 9-12 meses del trabajo realizado por Tettamanti et al. (2003); de igual forma, se obtuvieron mayores remociones que la reportada en el trabajo de biorremediación de hidrocarburos de los sedimentos de la bahía de La Habana de Núñez et al. (2005) del 48% con el cultivo mixto aislado de dicha bahía.

Experiencias de biorremediación de suelos por técnicas biológicas en la provincia de Santa Cruz (2002), y trabajos realizados por Total Petroleum Hydrocarbon Criteria Working Group Series (TPHCWG, 1998) en suelos contaminados con concentraciones entre 20.000-55.000 ppm como grasas y aceites fueron degradados entre 2 y 3 años (Brisio, 2005); otros estudios realizados por Huesemann y Moore (1993) muestran que el 93% de los hidrocarburos saturados y el 74% de los aromáticos fue degradado en suelo arenoso de Michigan (EE.UU.) con una concentración inicial de 30.000 ppm TPH, el estudio también indica que la fracción polar fue resistente a la degradación durante los 5 meses que duró el estudio.

Las cepas aisladas e identificadas de los lodos contaminados con capacidad degradadora de hidrocarburos han sido reportadas en la literatura; dentro de ellas tenemos gram negativas (Pseudomonas aeruginosa, Citrobacter freundii, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Proteus penneri, Acinetobacter iwoffi, entre otras) y gram positivas (Oerskovia species, Bacillus brevis, Nocardia spp., Actinomyces spp. y Bacillus megaterium, Micrococcus spp.) (Benavides et al., 2006), y cepas de hongos (Aspergillus spp., Trichoderma spp., Fusarium spp. y Rhizopus spp). Las pruebas de degradabilidad, competitividad y compatibilidad realizadas a estas bacterias y hongos nos permitieron evaluar que Pseudomonas aureuginosa y Psedomonas putida, son microorganismos con alta capacidad degradadora de TPH, sin restarle importancia a otros microorganismos (Araújo et al., 2005; Corona et al., 2004; Viñas, 2005).

El uso de cultivos mixtos o pool bacteriano favorece una degradación mayor con el uso de bioestimulación (Cardenas, 2006) siendo mayor el tiempo utilizado por este autor y porcentajes de remoción de TPH similares a los logrados en este trabajo.

La aplicación de lodos provenientes de tratamiento de aguas residuales domésticas utilizadas como esponjante y aporte de energía a una concentración del 25%, y una concentración inicial de TPH de 21.274,5 ppm, es una buena opción ya que se obtuvieron remociones de TPH de 45,8, 54,28, 74,03 y 87,09% en 40 días, las diferencias están dadas según el pool de microorganismos aplicados; estos contrastan con los resultados reportados por Cárdenas et al. (2004) en las concentraciones de 30% de lodos obteniendo porcentajes menores de remoción como 41,98 y 47,46% en tres meses y una concentración inicial de 4.000 ppm de TPH.



Conclusiones

Con este trabajo se lograron porcentajes considerables de remoción de TPH entre el 74,03 y 87,09% en 40 días y 87, 94 y 95% en 120 días con la aplicación de los consorcios microbianos obtenidos y la metodología aplicada en el proceso de biorremediación en las pruebas de campo.


Se pudo evidenciar que estos residuos depositados en los suelos no son degradados sin la realización de un adecuado tratamiento.
El uso de microorganismos nativos representa una alternativa para reducir la contaminación generada por residuos peligrosos y recuperación de zonas impactadas.

Agradecimientos

A la Corporación Autónoma Regional para la Defensa de la Meseta de Bucaramanga (CDMB). Al personal de los laboratorios de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) de Río Frío (Girón, Santander, Colombia). Al laboratorio de Control de Calidad de Aguas del Acueducto Metropolitano de Bucaramanga (AMB). Al programa de Bacteriología y Laboratorio Clínico de la Universidad de Santander (UDES), y a los estudiantes que llevaron a cabo las pruebas de campo del proceso de Biorremediación.



Anexo

Microorganismos aislados en el Proyecto de Biorremediación fase I por estudiantes de la UDES



Morfología

Bacilos gram negativos

Bacilos gram positivos

Cocos gram positivos

Hongos

Pseudomonas aeruginosa (S1)

Pseudomonas pútida (S2)


Oerskovia species

Micrococcus spp.(M)

Aspergillus spp.(F)

Citrobacter freundii

Bacillus brevis (CU)




Trichoderma spp.(H)

Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Proteus penneri

Nocardia spp.(CK)




Fusarium spp.

Acinetobacter iwoffi (I)

Actinomyces




Rhizopus spp (D).

Morganella morganni

Bacillus megaterium







Alcaligenes spp.










Hafnia alves










Citrobacter diversus (CT)










Enterobacter cloacae










Klebsiella oxytoca, Klebsiella ozaenae










Achromobacter species










Escherichia coli (C)











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