“MARCELINO CHAMPAGNAT” COLEGIO PRIVADO MIXTO AREA

Anuncio
COLEGIO PRIVADO MIXTO
“MARCELINO CHAMPAGNAT”
AREA
ÁREA
CIENCIAS AMBIENTALES
“TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN UN
BIOFILTRO COLUMNAR PARA LA OBTENCIÓN DE
AGUAS DE REGADIO”
FOTOGRAFIA DE LOS ALUMNOS AUTORES CON EL PROYECTO
MINISTERIO DE EDUCACIÓN
CONCYTEC - 2005
XV FERIA ESCOLAR DE CIENCIA,
TECNOLOGÍA E INOVACIÒN EDUCATIVA
DIRECCIÓN REGIONAL DE EDUCACIÓN DE LA LIBERTAD
INSTITUCIÒN PARTICULAR MIXTO
“MARCELINO CHAMPAGNAT”
DIRECCIÓN:
AV. Manuel Vera Enriquez N° 659 – URB. Primavera
TELEFONO :
22-10-84
Email : Champagnat_trujillo@hotmail.com
DISTRITO: TRUJILLO - PROV:-TRUJILLO - DPTO: LA LIBERTAD
AREA
:
CIENCIAS AMBIENTALES
TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN:
“TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN UN BIOFILTRO
COLUMNAR PARA LA OBTENCIÓN DE AGUAS DE REGADIO”
AUTORES:
-
SOLORZANO ESPARZA, Eduardo. Cuarto grado: Dirección: Prolongación
Unión 1843. Los Granados. Trujillo. Teléf. 21-52-17.
-
MONTOYA ARAUJO, Guiliana. Cuarto grado. Dirección: Valle Riestra K-6.
Urb. Mochica. Trujillo. Teléf. 29-86-37.
COAUTORES:
-
GRANDA HERRERA, Jorge. Cuarto grado: Dirección: Bernardo Ohhicins 1843.
Trujillo. Teléf. 20-10-88.
-
BAZÁN RAMÍREZ, David. Cuarto grado: Dirección: José Castelli 135. La
Esperanza. Teléf. 27-03-23.
ASESOR
:
ESPECIALIDAD:
JOSÉ LUIS SANTILLÁN JIMÉNEZ
CIENCIA, TECNOLOGÌA Y AMBIENTE
DIRECCIÓN: LEONCIO PRADO Nº 554
 - 46-51-31 - - 9-22-83-56
 – josesanji_67@ hotmail.com
ÍNDICE
Resumen
………………………………………………………
2
………………………………
3
Introducción
-Antecedentes de trabajos realizados
- De donde se obtuvo la idea
…………………………………….
4
- De donde se obtuvo la idea
………………………………………
5
- El Problema
……………………………………………………..
5
- la Hipótesis
………………………………………………………
5
- Objetivo General ………………………………………………………
5
………………………………………………
5
- Objetivos Específicos
Materiales y Métodos
- Materiales de Construcción del Biofiltro …………………………….
6
- Material contaminantes (agua residual) ……………………………..
6
- Material de vidrios, equipos y otros
………………………………
6
- Método (Diseño de contrastación)
………………………………
7
. Recolección del agua residual ……………………………………..
7
. Diseño del Prototipo (Biofiltro columnar) …………………………
7
. Evaluación de la eficacia del Biofiltro ……………………………..
8
- Proceso experimental para evaluar la eficacia del biofiltro columnar
9
- Procedimiento:
Resultados:
- Fotografías de aguas contaminadas ………………………………….
10
………………..
11
………..
11
……………………………………………………………….
12
Conclusión ……………………………………………………………….
13
………..……………………………………..
14
……………………………………………………………….
15
- Gráfico de la evaluación de las aguas tratadas
- Cuadro sobre las características del agua de regadio
Discusión
Referencia Bibliográfica
Addenda
- Anexo 01: Enfermedades transmitidas por los alimentos ………..
- Anexo 02: Utilización de los desechos de la industria pesquera …..
- Anexo 03: Birreactor Airlif ………………………………………………
- Anexo 04: Capacidad de absorción de metales pesados por algas..
- Anexo 05: Biodegradación del petróleo por Pseudomonas …………
- Anexo 06: Biodigestores Anaeróbicos …………………………………
Agradecimiento …………………………………………………………….
15
17
18
19
24
25
26
RESUMEN
El presente trabajo titulado “Tratamiento de las aguas residuales en
un Biofiltro Columnar para la obtención de aguas de regadío” presentado
por los alumnos del Cuarto “B” de Educación Secundaria del Colegio Particular
Mixto “Marcelino Champagnat”, se fundamenta en las investigaciones sobre el
tratamiento de líquidos residuales, que es un problema ambiental muy álgido y
que por otro lado la constante necesidad de tener aguas para regar los terrenos
de cultivo de plantas alimenticias. Para ello se utilizó una botella descartable,
arena fina, carbón activo, grava, arena gruesa, algodón, jebe microporoso,
mangueras y caños de pecera, pellets, bomba de agua, recipientes varios, etc.
El agua servida se bombea desde un recipiente hasta la parte superior del
biofiltro, controlando el flujo a través de un caño y se dejo que el agua atraviese
las diversas capas de material de manera que después de haber pasado por la
última capa, el agua esta lista para ser utilizada como aguas de regadío. El
agua que se obtuvo fue totalmente transparente, sin olor desagradable, tal
como se requiere para la agricultura.
Foto 1. Alumnos autores del proyecto “Tratamiento de las aguas residuales en un
Biofiltro Columnar para la obtención de aguas de regadío”
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES DE TRABAJOS REALIZADOS
Considerando las fuentes de generación, podemos definir el agua residual
como la combinación de los residuos líquidos, o aguas portadoras de residuos,
procedentes tanto de residencias como instituciones públicas, plantas
industriales y comerciales. Al permitir la acumulación y estancamiento de aguas
residuales, la descomposición de materia orgánica que contiene, puede
conducir a la generación de grandes cantidades de gases malolientes, A éste
hecho cabe añadirse la frecuente presencia de numerosos microorganismos
presentes y causantes de enfermedades; que pueden estar presentes en
plantas industriales. Así mismo, suele contener componentes que actúan como
nutrientes y/o compuestos tóxicos que son altamente contaminantes para un
determinado ecosistema (Metcalf y Eddy, 1995).
Las propuestas para el tratamiento de agua de deshecho, han acrecentado su
eficiencia y reducido sus costos, dando la necesidad de preservar el ambiente.
En este enfoque, existen diversas variantes de los sistemas aerobios y
anaerobios,
contando
cada
categoría
con
ventajas
y/o
desventajas,
dependiendo de entre otras cosas, el origen, la naturaleza, cantidad y grado de
contaminación de los afluentes y de las posibilidades económicas y de la
aplicación final que se pretende dar a las aguas en tratamiento (Metcalf y Eddy,
1995).
Las mejoras en el tratamiento de aguas residuales a lo largo del siglo pasado
se han llevado a cabo primariamente en forma empírica pero cada vez se están
realizando más estudios científicos sobre los procesos aerobios y anaerobios
de tratamiento, ya que la optimización conduce a un mayor éxito en la mejora
de estos procesos, existiendo para estos estudios muchos tipos de
biorreactores que son utilizados a nivel de laboratorio (Crueger y Crueger,
1993).
La contaminación en los ríos ubicados en sectores particulares, “son
principalmente los que están a orillas de las ciudades y también los que tienen
caudales permanentes, en ellos se ha comprobado que existen altas
cantidades de contaminantes, tanto de partículas metálicas como también de
elementos patógenos y bacteriológicos". (Zumarán, 2003)
El río más contaminado es el Rimac, debido a la existencia de altos volúmenes
de desechos, provenientes de desagües y de la basura industrial. Cabe
destacar que en la capital, Lima, donde se ubica este río es además, el sector
que tiene la mayor concentración de industrias. En segundo lugar se situó río
Moche en Trujillo, seguido por, Santa en Áncash, el Chillón y Cañete en Lima,
el río Pisco en Ica, el Tambo y el Chili en Arequipa y el Locumba en Tacna.
El proyecto Chavimochic pasa a 200 m del relleno sanitario de El Milagro. El
agua de los aforamientos está contaminada. Esa agua contaminada es no apta
para el consumo, porque hay filtraciones de la deposición de más de 40 años
en el botadero de Trujillo. En ese botadero hay un alto porcentaje, entre 70 a
75%, de materia orgánica, por eso allí se alimentan los cerdos. Esa materia
tiene un alto índice de humedad. Si hacemos un análisis en el tiempo veremos
que hay procesos de filtración y lixiviación. También se arrojan baterías,
hechas de plomo, que al filtrarse al agua hace que la capa freática se
contamine (Bocanegra, 2003)
DE DONDE SE OBTUVO LA IDEA
La idea nació al observar unos documentales sobre contaminación ambiental,
donde se manifestaba la escasez del agua en la tierra, a nivel nacional y local.
Se hablaba de la necesidad de agua para los regadíos, que a pesar de la gran
obra de ingeniería de La Libertad CHAVIMOCHIC, todavía falta construir
canales para la irrigación completa de las tierras dedicadas al cultivo de
plantas. Sabemos además que la planta de tratamiento de aguas residuales
domésticas SEDALIB, no puede depurar esta agua en su totalidad, por lo que
es necesario realizar propuestas de tratamiento de aguas residuales y
reutilizarlas en la agricultura como agua de regadío. Entonces surgió la idea por
qué no hacer un biofiltro que pueda cumplir con esta tarea, es decir, convertir
las aguas residuales en aguas de regadío.
RAZON POR LA QUE SE REALIZA EL TRABAJO
La razón por la que se ha realizado el presente trabajo de investigación fue por
la necesidad reutilizar las aguas servidas a través de un biofiltro para
convertirlas en aguas de regadío y ser utilizados en las tierras de cultivo
locales.
PROBLEMA
¿Cómo será el tratamiento de las aguas residuales a través de un biofiltro
Columnar?
HIPÓTESIS
El tratamiento de las aguas residuales a través de un biofiltro columnar será
más rápido y eficiente que en condiciones de estancamiento, y puede ser
utilizada para la agricultura.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL

Producir aguas de regadío a partir de aguas residuales de la localidad
utilizando un Biofiltro Columnar.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:






Construir un biofiltro Columnar para el tratamiento de aguas residuales.
Familiarizar a los estudiantes con la construcción y diseño de un biofiltro
Columnar.
Estimular al estudiante en los procesos naturales que son materia de
estudio de la biotecnología.
Difundir el uso de Tecnologías Limpias.
Orientar y capacitar al alumno en las técnicas usadas para el tratamiento
biológico de aguas residuales.
Hacer un llamado a la población a tomar conciencia sobre la importancia de
tener un ecosistema limpio y libre de toda sustancia tóxica y/o patógena.
MATERIALES Y METODOS
MATERIALES
Materiales de Construcción del biofiltro

Botella descartable de 1.5 L

Jebe microporoso

Grava

Arena Fina

Arena gruesa

Carbón activo

Manguera de pecera (2 MT)

Chisguete de silicona.

Caños de pecera

Tubos plásticos de globo de fiesta (2)

Material de soporte del biofiltro
Agua residual
Varios

Recipientes de plástico

Embudo de plástico.

Jarras de plástico
Material de vidrio.

Tubos de ensayo.

Placas petri (2)
Equipos.

Bomba de agua (de lavadora).
Otros.

Algodón.

Tocuyo.

Guantes.
MÉTODO
El presente estudio es de tipo experimental, de experimento verdadero con pre
– prueba y post – prueba. Un ensayo testigo (sin tratamiento por el biofiltro
columnar) y un ensayo problema (con tratamiento por el biofiltro columnar)
ambos conteniendo aguas residuales. Para ello se hace uso del Diseño de
Contrastación, que se muestra a continuación:
Ensayos
Antes
Después
- Testigo:
Sin Biofiltro columnar
- Problema:
Con Biofiltro columnar
PROCEDIMIENTO:
1º .- Recolección del agua residual.
Es necesario, primero proceder con los principios de bioseguridad, es decir,
colocarse los guantes y recolectar las aguas servidas de las pozas colectoras,
teniendo cuidado de no contaminarse, en un volumen de 3 L aproximadamente.
2º.- Construcción del biofiltro columnar.
Se corta por la base una botella descartable y se cargan varias capas de
materiales: grava, arena gruesa, carbón activo y finalmente arena fina4 cm de
grosor por capa. Luego de coloca en un soporte metálico. En la tapa de la
botella, se ha hecho un hueco por donde ha pasado la manguera de pecera y a
una distancia de unos 3 cm se ha colocado un caño de pecera, con la que se
puede controlar el flujo de salida del agua.
3º .- Funcionamiento del biofiltro.
El agua residual que se encuentra en un recipiente es bombeado (por la bomba
de agua de lavadora) hasta la parte superior del biofiltro a un flujo controlado
por un caño de pecera, dejándose caer sobre la capa de arena, desde donde el
agua comienza a filtrarse por las demás capas de materiales hasta llegar a la
parte inferior por donde va a salir a través de la abertura de la tapa y conducido
por una manguera de pecera para luego ser depositado en un recipiente, desde
donde se puede conducir a través de mangueras de pecera hacia la tierra de
los cultivos más próximos.
FOTO 2.- Foto del Biofiltro columnar que fue usado para el tratamiento de aguas
residuales para la obtención de aguas de regadío, construido en el laboratorio.
EVALUACIÓN DE LA EFICACIA DEL BIOFILTRO COLUMNAR: Recuento
microbiano
Cultivos o peceras contaminadas con aguas residuales
Al terminó del tiempo de incubación se determinó la contaminación de las
plantas y muerte de peces como consecuencia de haber regado las plantas con
aguas residuales o de haber contaminado el agua de una pecera con la misma
agua. Se reporta el recuento microbiano en las aguas residuales.
Cultivos o peceras que han recibido tratamiento en el biofiltro columnar
Se hace el reporte microbiano de las aguas residuales tratadas con el biofiltro
columnar, la que es utilizada para el regadio de cultivares o en todo caso para
contaminación invitro de peceras.
RECOLECCIÓN DE AGUA RESIDUAL
CONSTRUCCIÓN DEL BIOFILTRO COLUMNAR
FUNCIONAMIENTO DEL BIOFILTRO COLUMNAR
EVALUACIÓN DEL BIOFILTRO
AGUA RESIDUAL SIN BIOFILTRO
AGUA RESIDUAL CON BIOFILTRO
USADO EN REGADIO
USADA EN REGADIO
PLANTAS CONTAMINADAS
PLANTAS NO CONTAMINADAS
USADO EN ACUARIOS
USADO EN ACUARIOS
PECES MUERTOS
PECES VIVOS
Gráfico 1. Proceso experimental para la evaluar el tratamiento del agua residual
con un Biofiltro columnar.
RESULTADOS
Foto 3. Río contaminado con aguas residuales domésticas.
Se muestra a una fuente de agua contaminada con desechos orgánicos. Esta
es un a típica agua que necesita ser reutilizadada.
Foto 4. Río contaminado con aguas residuales que se dirigen al mar.
Se muestra a una fuente de agua contaminada con desechos orgánicos de
aguas servidas. Esta es un a típica agua que necesita ser reutilizadada.
La evacuación directa de las aguas residuales al mar, ponen en peligro la salud
de las personas que acuden a las playas.
Turbidez
(Millones de
bacterias/ML)
alto
16
14
12
10
8
6
4
2
0
inicial
final
bajo
final
inicial
Experimento
GRAFICO 2. Evaluación de las aguas residuales después de haberlas tratado con el
biofiltro columnar.
Cuadro 1. Características de las aguas de regadío obtenidas en el filtro
Columnar.
Sólidos
Olor
Turbidez
pH
No palpables
Agradable
Ausencia
Neutro
DISCUSION
El Biofiltro columnar, es un biorreactor que recientemente ha sido usado como
una alternativa en el tratamiento de aguas residuales, consta de varias capas
de materiales sólidos con una porosidad variable y que en sus partículas se
adhieren microorganismos que se encargan de la materia orgánica contenida
en el agua residual, pues utilizan la materia orgánica para poder desarrollarse y
para mantenerse viables. Además consta de una capa de carbón activo que le
quita los olores, sabores y turbidez al agua residual dejándola completamente
transparente, sin olores ni sabores.
Este biofiltro Columnar puede ser empleado para el tratamiento de una serie de
aguas residuales provenientes de las ciudades, de la agricultura, agroindustria,
minería e industria en general. Los organismos presentes en las partículas del
biofiltro pueden depurar diversos compuestos provenientes en las aguas
residuales, así, si en las aguas residuales vienen compuestos derivados del
petróleo, los organismos que se instalarán en las partículas del biofiltro serán
los capaces de poder tomar las sustancias contenidas en el petróleo y que le
servirán como fuente de carbono y energía. Aquellos organismos que no
pueden tomar las sustancias contenidas en el petróleo no sobrevivirán y
pasarán a ser parte de los alimentos de los demás organismos que
sobrevivieron.
Las aguas de regadío contienen una cantidad de materia orgánica y
organismos, pero no son considerados contaminantes del agro por lo que estas
aguas no son aptas para bebida por los humanos ni animales. Las aguas
residuales sometidas en este proceso en nuestro biofiltro Columnar se
convirtieron en aguas de regadío de manera fácil y en forma eficiente, sin
ningún riesgo para aquellos que manipulamos y operamos en biofiltro.
CONCLUSIONES
De acuerdo a los resultados obtenidos y en las condiciones trabajadas se
concluye:

Se ha logrado obtener aguas de regadío a partir de aguas residuales
tratadas en un biofiltro Columnar.

Se construyeron Bioreactores de filtro columnar para el tratamiento de
aguas residuales de la actividad doméstica y permita reutilizar el agua
tratada, utilizando materiales reciclables.

El biofiltro Columnar ha sido fácil de construir y de operar.

Los estudiantes del presente proyecto se han familiarizado con los
bioprocesos de depuración de aguas residuales.

Se evaluó la efectividad del biofiltro columnar en el tratamiento de aguas
residuales, por el método del recuento microbiano.

Se identificaron los focos de contaminación por aguas residuales y por
biorremediación representativa se expuso el agua residual para el regadio
de cultivares y para la crianza de peces.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1.
CRUEGER, W. y CRUEGER
A. 1993. “Manual de Microbiología
Industrial”. 3ra ed. Edit. Acribia S. A. Zaragoza - España.
2.
LEON, G y J. MOSCOSO. 1996. “Curso de tratamiento y uso de Aguas
Residuales”. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias
Ambientales. Lima.
3.
METCALF y EDDY, INC. 1995. “Ingeniería de Aguas Residuales.
Tratamiento, vertido y reutilización”. 3ra ed. Edit. Mc Graw-Hill /
interamericana S. A. España.
ADDENDA
ANEXO 1
ENFERMEDADES TRANSMITIDAS POR LOS ALIMENTOS
Las enfermedades de transmisión alimentaria están extendidas y representan
una grave amenaza para la salud tanto en los países en desarrollo como en los
desarrollados afectando particularmente a los niños, las mujeres embarazadas
y las personas de edad. Millones de niños mueren cada año por enfermedades
diarreicas, en tanto la diarrea es el síntoma más común de las ETAS, pero
también hay otras consecuencias graves como la insuficiencia renal, los
trastornos neurológicos y la muerte (OMS, 1999).
Entre 1996 y 1998, se tuvieron 3198 brotes de enfermedades transmitidas por
alimentos (ETA) que ocasionaron 102 842 casos y 219 muertes n los países de
América Latina y el Caribe (OPS-OMS, 2002).
En el Perú, UNICEF citado por Casanova en 1993, reporta que unos 230 niños
mueren diariamente por enfermedades diarreicas, así las diarreas es una de
las tres principales causas de mortalidad infantil en niños menores de cinco
años. (UNICEF 1991)
En las últimas décadas se ha identificado y/o demostrado los agentes
patógenos más frecuentes asociados con los brotes de diarrea y ETAS y entre
ellos tenemos a Escherichia coli entero patógeno, como una de las causas
principales de diarrea infantil, encontrándose con mayor frecuencia en
poblaciones rurales y urbanas de bajo nivel socio económico, donde las
condiciones de saneamiento e higiene son deficientes (OMS,1999).
ESCHERICHIA COLI
Escherichia coli es un bacilo negativo , anaeróbico facultativote la familia
enterobacteriaceae, tribu Escherichia, esta bacteria coloniza el intestino del
hombre pocas horas después del nacimiento y se le considera un
microorganismo de flora animal, pero hay cepas que pueden ser patógenas y
causar daño produciendo diferentes cuadros clínicos, entre ellos diarrea.
Para determinar el grupo patógeno al que pertenecen Kaufman desarrolló un
esquma de serotificación que continuamente varia y que actualmente tiene 176
antígenos somáticos (O), 112 flagelares (H) y 60 capsulares (K). el antígeno
‘‘O’’ es el responsable del serogrupo; la determinación del antígeno somático y
flagelar(O:H) indica el serotipo, el cual en ocasiones se asocia con un cuadro
clínico, en particular.
Con base en su mecanismo de patogenicidad y cuadro clínico, las cepas de
Escherichia
coli
causantes
de
diarrea,
se
clasifican
en
6
grupos:
enterotóxigencia (ETEC), anterohemorrágica (EHEC), enteroinvasiva (EIEC),
enteropatógena (EPEC), enteroagregativa(EDEC)y adherencia difusa (DAEC)
(Guadalupe, 2002; Jawets, 1995)
Escherichia coli enteropatógeno (EPEC)
Dentro de este grupo de Escherichia coli enteropatógeno (EPEC) se encuentra
el serogrupo O126 el cual estan asociados con casos de diarrea en infantes,
principalmente en niños menores de 6 meses hasta los 2 años. También puede
aislarse en adultos enfermos y sanos, la forma de la transmisión de la
enfermedad es fecal-oral por manos contaminadas de manipuladores de
alimento. Los reservorios de
EPEC pueden ser niños y adultos con o sin
síntomas. El cuadro clínico que produce EPEC se manifiesta con diarrea
aguda, la cual puede ser leve o grave, con vómito, fiebre de baja y mala
absorción (Guadalupe 2002)
ANEXO 2
UTILIZACIÓN DE LOS DESECHOS DE LA INDUSTRIA PESQUERA
El trabajo fue hecho por los mismos alumnos, ahora expositores de un nuevo
proyecto. La idea nació al ver unos documentales de contaminación del Puerto
Malabrigo con los desechos industriales pesqueros. Además se tenía el reporte
del uso del desecho pesquero “sanguaza” como medio de producción de
bioinsecticidas evita la contaminación de los puertos del Perú (Mendoza y
Robles - Castillo, 2000). La utilización de “sanguaza” constituye una alternativa
de tecnología limpia de los ambientes pesqueros, en la producción de
metabolitos microbianos. (Robles Castillo, 1995)
Debido
a
que
en
el
Perú
existen
plagas
agrícolas
importantes
económicamente, como las plagas de la papa (“polilla de la papa” Phtorimaea
operculella), caña de azúcar, algodón, maíz (“gusano mazorquero” Heliotis
zea), camote, hortalizas, cítricos, frutales (Beingolea, 1995; Flores et al.,1998;
Mandujano, 1998; Mujica y Chuchon, 1998). Existen también enfermedades por
insectos vectores de los géneros Anopheles, Culex, y la mosca negra del
género Simulium, responsable de enfermedades endémicas en el Perú (Jawetz
y col., 1994; Atías y Neghme, 1995). No se tiene información del uso deliberado
de B. thuringiensis en el control de estos flagelos del poblador peruano (Robles
– Castillo, 1995).
La razón por la que realizaron la investigación fue por la necesidad de evitar la
contaminación con desechos pesqueros y por el uso de insecticidas químicos
generadores de intoxicaciones, alergias y contaminación de los suelos y aguas
de regadío. Además para motivar la construcción de plantas productoras de
bioinsecticidas bacterianos justo en los lugares de eliminación de la sanguaza.
El bioinsecticida que se obtenga tendrá propiedades ecológicas, económica y
eficiente contra la larva de insectos agrícolas o insectos plagas.
ANEXO 3
BIOREACTOR AIRLIF
Se construyó un biorreactor modelo “airlift” de asa interna modificándose el
ingreso de la aireación por medio de un tubo desde la parte inferior hasta la
parte media del asa del biorreactor. Para la construcción de los biorreactores
se emplearon botellas de suero de 1L, las cuales fueron cortadas por su parte
de la ase hasta una altura desde 2 cm, las tapas se fabricaron de un material
microporoso, con un diámetro de 10 cm, estas tenían los orificios para
dispositivos de salida de CO2, toma temperatura e ingreso de aire; el asa
interna hecha de un tubo de vidrio con un diámetro de 3,0 cm y con una altura
de 5,5cm se encontraba en la parte central del biorreactor adherido con silicona
a las paredes del biorreactor a través de soportes. Para el insuflado de aire se
emplearon bombas de aireación para peceras, este aire se distribuía en el
biorreactor por medio de una piedra dispersadora, previo paso por unas
botellas de vidrio, conteniendo una solución saturada para esterilizar el aire;
para el dispositivo de toma de muestra se hizo un orificio en la parte lateral
inferior del biorreactor en el cual se ingresó un pequeño caño.
En la industria de B. thuringiensis, la investigación para mejorar las fuentes de
nitrógeno, incluye productos con altos beneficios y proporción de costos, desde
que la fuente nitrogenada es usualmente el ingrediente de mas alto costo del
medio (Yang and Wang, 1996).
Es adecuada una fuente de nitrógeno para el crecimiento de Bt, por ello en este
caso se utilizó “sanguaza”, la cual contiene un promedio de 6% de proteínas. A
pesar de reportarse que el amonio es la fuente de nitrógeno durante la fase
exponencial de crecimiento, en la fase de esporulación, el microbio muestra
una preferencia por los aminoácidos (Ergorov, 1984).
Robles – Castillo y Lora, en 1998 encontraron que el desarrollo de B.
thuringiensis fue más rápido en el medio de producción que contenía
“sanguaza” como fuente de nitrógeno, entre las 0 y 6 horas (1.43x1011cel/mL).
ANEXO 4
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE METALES PESADOS POR ALGAS
En el Perú se han realizado trabajos empleando algas marinas lavadas en la
adsorción de metales pesados, mencionándose así el empleo de Gigartina
chamisoii para la recuperación de oro desde soluciones hidrometalúrgicas de
cianuración en la que se dieron resultados satisfactorios a pH 9.5 y flujo de
solución de 1 gal/min/pic2 , con eficiencias de acumulación de 69.03% en 5
horas de contacto. Por otro lado Requejo y Wilson en 1998 emplearon Ulva
fasciata en la biosorción de iones metálicos en soluciones ideales
hidrometalúrgicas, lográndose adsorber 1179 ppm de iones Cu 2 (81.67%).
1331.1 ppm de iones Fe20 (89.3%) y 1298.4 de iones Zn24 , así mismo Tejada
(1999) utilizó en la recuperación de oro a partir de solución pregnant a Ulva
lactuca, logrando un nivel máximo de adsorción de 65.5% a pH de 9 con un
flujo de 200 ml/min/cm2 .
Son varios los mecanismos que pueden intervenir en la fijación de iones
metálicos de la solución hidrometalúrgica, pudiendo clasificarse en tres grupos
dependiendo
de
las
actividades
metabólicas:
acumulación
intracelular
(transporte activo de iones), acumulación extracelular activa (acomplejamiento
y precipitación sobre la capa externa de la célula o sobre su medio ambiente) y
acumulación extracelular pasiva (fijación a través de mecanismos físicoquímicos presentes en las paredes celulares). La pared celular y los materiales
internos de la biomasa exhiben abundantes lugares para el acomplejamiento o
microprecipitación de metales, apareciendo grupos funcionales como aminos,
fosfatos, hidroxilos, carboxilos de distintas reactividades para la porción de los
iones metálicos encontrándose entre los grupos aminos y carboxílicos cuyas
capacidades para fijar los metales dependen de sus equilibrios de protonación
(Guibal, 1997)
El empleo del alga Ulva fascista sin lavar, para la adsorción de iones de Cu, Fe,
Zn, desde soluciones ideales es casi nulo, debido a que la masa algal secreta a
través de sus poros una sustancia compuesta por polisacáridos que tienen
mayor capacidad de difusión frente a la difusión de iones hacia la superficie
algal, lo que hace imposible la adsorción (Guevara y Requejo, 1998)..
Haciendio uso de una masa muerta y pelletizada se encontró que ésta alga
puede adsorber diversos iones metálicos presentes en solución, y en
condiciones para la bioadsorción en un sistema de columnas de lecho
fluidizado en corriente con recirculación continua (Tejada, 1999).
En el lavado de la biomasa se puede usar ácidos orgánicos como: HC1,
H2SO4Ó HN03 variando la concentración y tiempo contacto, procedimiento que
está dirigido a la estandarización de la biomasa mediante la eliminación de
metales ligeros Ca2+ . Mg2+ , etc. Además de generar una pérdida de peso en la
misma con la eliminación de sales o carbonatos depositados sobre las algas,
haciendo de esta manera al proceso de biosorción un proceso de intercambio
iónico entre los iones metálicos y los protones introducidos y unidos a los sitios
activos de la biomasa durante el lavado ácido mencionándose así que se ha
observado en algunas especies de algas marinas que el intercambio iónico es
el mecanismo predominante por la cual la biomasa algal captó oro, plata,
cobalto y cromo de soluciones acuosas (Kuyucak, 1989). Una vez que han sido
adsorbidos los iones metálicos, es comercialmente deseable que puedan ser
desorbidos de forma tal que el biosorbente pueda ser reutilizado al mantenerse
su integridad, lo que hará más frecuente el proceso de porción-desorción ya
que este será más económico (Wainwright, 1995).
En la actualidad nuestro medio ambiente viene siendo amenazado de
diferentes formas y una de ellas la constituye la industria minero metalúrgica
de procesamiento de metales preciosos que en sus diversas operaciones de
tratamiento utiliza cianuro, mercurio, que afectan al medio ambiente con la
eliminación de pulpas (relaves o efluentes de desecho líquido) que en todos los
casos contienen cantidades apreciables de complejos metálicos en fase
acuosa. A esto se deberá añadir las soluciones barren (soluciones pobres de
oro y plata) provenientes de la precipitación de Au-Ag con polvo de Zinc;
complejos metálicos de Cu (CN)32, Ni (CN)42 , Fe(CN)62 , Co(CN)64 , Au-Ag(CN)2
, iones libres de CN (Perez, 1982; Guzmán, 1996; Tremolada, 1996; Mariños y
col, 1998), constituyéndose estos productos en elementos altamente nocivos
para la salud humana, además de producir un fuerte impacto ambiental no sólo
sobre la calidad de las aguas de los principales ríos y cuerpos receptores
influenciados por la actividad minera, sino también sobre la calidad y el uso de
las tierras cultivables, además de la flora y fauna del ecosistema acuático y
terrestre; generando un impacto social y económico en el desarrollo de las
actividades productivas de la región afectando el valor de las tierras y
reduciendo el uso de sus recursos por estas poblaciones (Mendoza y del Río,
1998).
El mercurio es tóxico para el hombre y seres vivos independientemente de la
forma en que se encuentre y está presente en el medio ambiente ya sea debido
a fuentes naturales tales como desgasificación natural de la corteza terrestre y
de los océanos y fuentes antropogénicas, ó a las actividades de extracción y
refinación de mercurio y oro, como las emisiones de industrias que utilizan la
refinación y a las practicas agrícolas de corte y quema (Mitra, 1986).
Teniendo en cuenta que en la actualidad, la contaminación por mercurio y
cobre es un problema de alto riesgo ambiental y tóxico para la salud e los seres
vivos y que se está buscando la forma más barata de descontaminar el
ambiente, el presente trabajo brinda una alternativa de tratamiento de aguas
contaminadas por metales pesados procedente de las minas a bajo costo, así
como realizar una eficiente recuperación de los mismos. Específicamente está
orientado dar conocer una de las alternativas de especial interés el empleo de
algas en la purificación de grandes volúmenes de aguas de desecho con bajos
niveles de metales tóxicos debido a su alta capacidad de adsorción, la
simplicidad de los mecanismos que intervienen en la adsorción, la fácil
regeneración de la biomasa y el bajo costo del proceso.
En las cuencas del Río Moche se arrojan aguas contaminadas procedentes de
las minas. Muchas de estas sustancias, a base de mercurio y cobre, van a
parar al mar a través de los ríos.
Fig. 6. Ulva fascista: tratada, pelletizada y secada.
Foto 7. Sistema de bioadsorción de cuatro columnas empacadas en serie con
efluente descendente haciendo uso de una bomba peristáltica, empleando en
el proceso de adsorción Hg por Ulva fasciata.
INTERCAMBIO IONICO
ADSORCION
ENTRADA
ION
ENTRADA
ION
SALIDA DE
PROTON
Fig. 8. Representación esquemática de la adsorción, según los mecanismos de
intercambio iónico y afinidad electrostática.
Ciclo Alimenticio
METALES
METALES
METALES
PLANTAS
ANIMALES
METALES PLANCTON
METALES
METALES
MICROORGANISMOS
NUTRIENTES INORGANICOS
RECURSOS
MINERALES
Fig. 9.- Pirámide de la cadena alimenticia, donde se muestra que recibe metales
a través de las actividades mineras, recibiendo el hombre metales pesados al
encontrarse en la cima de la pirámide.
ANEXO 5
BIODEGRADACIÓN DEL PETRÓLEO POR PSEUDOMONAS
Se fundamenta en investigaciones referidas al metabolismo Pseudomonadal; lo cual
indica que para su crecimiento necesita de alimentos, uno de ellos puede ser el petróleo.
Para biodegradar al petróleo en agua de mar tanto como en la tierra se empleo un cultivo
puro de Pseudomonas sp. aislada de agua de mar del puerto de Salaverry – Trujillo la
cual fue cultivada en un medio especial (agar Walker, más petróleo) por 14 días.
Luego, se cosecho las bacterias en agua de mar estéril con el fin de obtener el inoculo
bacteriano el mismo que se incubo por dos días a temperatura ambiente y agitación
constante; después se agregó el inoculo bacteriano igual al 10% del volumen de trabajo
(30 ml)a cada uno de cuatro biorreactores con 270 ml. de medio (caldo agua de mar
estéril más petróleo al 2%)se dejo incubar en agitación constante, aereación estéril
temperatura ambiente y por 14 días terminado este proceso se demostró la
biodegradación del petróleo por el aumento de turbidez del medio de cultivo en el
medio liquido y en suelo se realizó el recuento microbiano oteníendose 9x106 UFC/ml
el primer día , 8x108 UFC/ml el segundo; 5.2x109 UFC/ml el tercer; 6.8x10l0 el cuarto;
4.2x1011UFC/ml el quinto ;hasta obtener 1.8x1014 UFC/ml el día doce esto reflejo el
gran crecimiento microbiano y la disminución del color del medio debido a la
disminución de la concentración del petróleo.
ANEXO 6
BIODIGESTORES ANAERÓBICOS
Por medio de la descomposición anaeróbica de la materia orgánica, en éste
caso, de las aguas servidas, es posible obtener gas metano (fuente energética
ecológica) y bioabono (fertilizante agrícola) aprovechando así el altísimo
volumen de aguas servidas que son arrojadas al mar y al mismo tiempo
evitando la contaminación de las aguas.
Es posible de mostrar a la comunidad Trujillana las ventajas de la utilización de
Biodigestores para el aprovechamiento de las aguas servidas, así como las
ventajas de utilizar gas metano en la producción de energía ecológica.
Plantear a la comunidad Trujillana la posibilidad de utilización de las aguas
servidas que contaminan el mar para la producción de gas metano bioabono.
Al realizar la descomposición anaeróbica de los residuos orgánicos de la
laguna de oxidación de Trupal encontramos que es factible producir bioabono y
biogás, ya que la fase líquida obtenida es apta para las plantas como abono y
además el gas obtenido es inflamable y posee cualidades propias del metano,
aunque, como ya decía la bibliografía, éste gas no es puro ya que encontramos
además CO2 y H2S, los cuales serán desechados en un proceso posterior, de
acuerdo con la información de aplicaciones realizadas en Colombia.
AGRADECIMIENTO
Agradecemos a todas las personas que de una u otra forma han colaborado
para hacer posible la realización de nuestro proyecto, en especial a las
siguientes personas e instituciones:
Al Señor Biólogo-Microbiólogo Wilson Kruga, docente en Microbiología y
Parasitología de la UNT.
Al Magister en Biotecnología Hebert Robles Castillo, por su apoyo incondicional
en la orientación al trabajo de investigación.
A nuestro Asesor del Laboratorio de Ciencias Aplicadas del C.P.M
“Champganat”, el Profesor José Luis Santillán Jiménez del Area Ciencias
Biológicas, quien nos brindó constantemente su apoyo y asesoría.
A nuestros padres por el apoyo motivacional y económico sin los cuales
hubiera sido imposible la culminación de éste proyecto.
Además
UPAO,
agradecemos a la UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO y
por el apoyo recibido con lo que respecta a la infraestructura y
materiales de laboratorio proporcionados durante la investigación.
Descargar