BIORREMEDIACIÓN DE SUELO CONTAMINADO CON ...

2A. Martínez-Prado et al.Laboratory and pilot experiments were conducted, adjusting soil water content to fieldcapacity and carbon:nitrogen (C:N) ratio to 10:1, evaluating the effect of addition ofnutrients, density of the material being remediated, and the influence of soil particlesize in the remediation process. It was demonstrated that the biosolids stimulated thenative microorganisms of the polluted soil; consequently the hydrocarbon degradationprocess was accelerated. The hydrocarbons were used as carbon and electron donorsource, coupling the oxidation-reduction reaction with oxygen which served as theelectron acceptor. Treated soil was remediated and reached the maximum permissiblelimit (MPL), established in the Mexican current regulations (NOM-138-SEMARNAT/SS-2003), at both stages, and it is recommended as an optional process to the miningcompany to fulfill with the Clean Industry Program.INTRODUCCIÓNLos problemas de contaminación en el ámbitolocal, nacional e internacional son parte de nuestravida cotidiana; es preocupante la manera en cómose han ido degradando los ecosistemas de nuestroplaneta, y la capa superficial de la corteza terrestreno es la excepción. La actividad industrial ha ocasionadouno de los problemas más serios en materiade contaminación de suelos, donde el derrame dehidrocarburos derivados del petróleo ocupa uno delos primeros lugares.En México, y como consecuencia de varios siglosde actividad minera, la industria de la química básica,petroquímica y de refinación del petróleo, hanproducido grandes cantidades de residuos peligrososdifíciles de cuantificar. Se sabe que en 1999, de acuerdoa cifras publicadas por el INEGI-INE (2000), lossitios contaminados, aún en las estimaciones másconservadoras, ascendían a varios miles de lugaresy éstos eran equivalentes a 25 967 km 2 de superficiede suelo degradado.La actividad minera del estado de Durango ocupauno de los primeros lugares a nivel nacional. Dentrode sus empresas mineras destaca la mina SanAntonio, con un área aproximada de 261.56 km 2 ,perteneciente al grupo Goldcorp México y se ubicaen el municipio de San Dimas, en Tayoltita, Durango.En 1995, la mina ingresó al programa de AuditoríaAmbiental y como resultado de la misma se detectósuelo natural contaminado con hidrocarburos, cercade 800 toneladas, el cual fue confinado en un almacén.Lo anterior debido al mantenimiento propio dela maquinaria y equipos dentro de la empresa. Pararesolver este problema la empresa buscó asesoríapara establecer una tecnología de remediación quefuera sencilla, flexible, de bajo costo y que permitieraalcanzar los niveles aceptables en la normatividadmexicana vigente (SEMARNAT 2003, Gurrola-Nevárez 2008, Osorio-Rodríguez 2010).Existen numerosas tecnologías de remediación desuelos contaminados y de acuerdo a Volke y Velasco(2002) se pueden agrupar en 3 tipos: a) biológicos(biorremediación, bioestimulación, fitorremediación,biolabranza, etc.), en donde las actividades metabólicasde ciertos organismos permiten la degradación,transformación o remoción de los contaminantes aproductos metabólicos inocuos; b) fisicoquímicos(electrorremediación, lavado, solidificación/estabilización,etc.), aquí se toma ventaja de las propiedadesfísicas y químicas de los contaminantes para destruir,separar o contener la contaminación; y c) térmicos(incineración, vitrificación, desorción térmica, etc.),en los cuales se utiliza calor para promover la volatilización,quemar, descomponer o inmovilizar loscontaminantes en un suelo.La biorremediación puede emplear organismosautóctonos del sitio contaminado o de otros sitios(exógenos), puede realizarse in situ o ex situ, en condicionesaerobias (en presencia de oxígeno) o anaerobias(sin oxígeno). Aunque no todos los compuestosorgánicos son susceptibles a la biodegradación, losprocesos de biorremediación se han usado con éxitopara tratar suelos, lodos y sedimentos contaminadoscon hidrocarburos del petróleo, solventes, explosivos,clorofenoles, pesticidas, conservadores de madera ehidrocarburos aromáticos policíclicos, en procesosaeróbicos y anaeróbicos (Leahy y Colwell 1990,Dott et al. 1995, Dragun y Barkach 2000, Sempleet al. 2001, Wan et al. 2002, Volke y Velasco 2003,Boopathy 2004, Rivera-Espinoza y Dendooven 2004,Lee et al. 2007).Además se ha incursionado en el desarrollo detecnologías emergentes e innovadoras tales como lafitorremediación, electrorremediación y electrobiorremediación,en donde si bien es cierto hoy en día lainformación es limitada, la investigación desarrolladarespalda su uso y se encuentra cobrando auge (de laRosa-Pérez et al. 2007, Olguín et al. 2007, Unzueta-Medina 2010).

BIORREMEDIACIÓN DE SUELO CONTAMINADO CON HIDROCARBUROS 3Sin duda muchas son las alternativas reportadascomo exitosas, pero para seleccionar la tecnologíade remediación adecuada se debe tener en consideración:a) características del sitio, b) tipo de contaminante,concentración y características fisicoquímicas,c) propiedades fisicoquímicas y tipo de suelo a tratary d) costo (Volke y Velasco 2002).Por otra parte, los lodos residuales o biosólidosson el subproducto resultante del tratamiento biológicode las aguas domésticas, que cuando no se tieneun plan de manejo de los mismos causan impacto alambiente y a la salud de la población (SEMARNAT2002) y por tal motivo son considerados como residuospeligrosos (SEMARNAT 2005). Sin embargoestos lodos residuales, cuando no contienen sustanciastóxicas, pueden ser compostados y ser usadospara mejorar la calidad de los suelos y estimular ala población microbiana para que promueva la degradaciónde contaminantes orgánicos, ya que sonricos en materia orgánica, macro y micro nutrientes.Además, los lodos residuales contienen una altadiversidad microbiana, mucho más grande que la decualquier suelo fértil.Ya que los microorganismos son los agentesprimarios de la degradación de contaminantes orgánicosen el suelo, una premisa es que al incrementarla densidad microbiana en un suelo contaminado, sepuede también acelerar la degradación de los contaminantesorgánicos como los hidrocarburos (Wan etal. 2002, Lee et al. 2007).De acuerdo a lo anterior, el proceso más ampliamenteusado es la biorremediación y la variable a controlares la bioestimulación de los microorganismosnativos del suelo a través de la adición de nutrientes(fuente alterna). Tal aseveración está basada en elhecho de que la entrada de grandes cantidades decarbono (hidrocarburos) perturba el balance naturalde nutrientes en el sistema ocasionando una rápidadisminución de otros, como el nitrógeno y el fósforo,y con ello se reduce o detiene la tasa de crecimientobacteriano.Como ya se mencionó, los lodos residuales contienengrandes concentraciones de nitrógeno inorgánico,fósforo y materia orgánica, lo que los hace idealespara estimular la actividad microbiana del suelo.Los lodos residuales pueden ser usados como fuentealterna de macro y micro nutrientes y al estimular laactividad microbiana se logrará una mayor degradaciónde los hidrocarburos presentes en el suelo,siempre y cuando la concentración de patógenos,metales pesados y compuestos orgánicos tóxicos seabaja (Rivera-Espinoza y Dendooven 2003). Dichapráctica resulta benéfica para el ambiente, dándoleun uso a lo que comúnmente se ha venido manejandocomo un desecho.La biorremediación es un proceso de mineralización,al que también se le conoce como composteo.Dicho proceso es usado para estabilizar los lodosresiduales y del cual se obtiene el humus comoproducto, mismo que funge como mejorador de lascaracterísticas físicas de un suelo (Haug 1980). Loque resulta de la combinación de suelo con hidrocarburoy lodos residuales es un suelo mejorado en suscaracterísticas físicas y sin el contaminante, apto paraser usado en cualquier actividad agrícola.Con base en dichos antecedentes y para resolverel problema de suelo contaminado de la mina, lapresente investigación tuvo como objetivo evaluar alproceso aeróbico de biorremediación como sistemade tratamiento, considerando para esto el uso de lodosresiduales como fuente alterna de nutrientes.MATERIALES Y MÉTODOSPara evaluar el efecto de los lodos residualesde una planta tratadora de aguas residuales de lalocalidad, como fuente alterna de nutrientes, enla biorremediación de un suelo contaminado conhidrocarburos, procedente de una unidad minera,se establecieron pruebas a nivel laboratorio en dosetapas y una más a escala piloto.Lo anterior se realizó a través de diseños experimentalesque evaluaron el efecto de la adición delodos frescos y mineralizados, como fuente alterna denutrientes, a una relación C:N de 10:1; la densidad delmaterial a remediar, la cual se modificó a través de laadición de vermiculita (material inerte) como agentecorrector y se contrastó con el efecto de los lodos;así como la influencia del tamaño de la partícula enel proceso de degradación. Todos los tratamientosse mantuvieron a capacidad de campo del mismo(Gurrola-Nevárez 2008, Osorio-Rodríguez 2010).Procedencia del suelo a tratarEl suelo contaminado a remediar provino de lostalleres del grupo Goldcorp México (antes LuisminS. A. de C. V.), Unidad Minera San Antonio, en elmunicipio de San Dimas Tayoltita, en el estado deDurango, México. El muestreo fue efectuado por lapropia empresa y enviado hasta las instalaciones delIPN-CIIDIR en la Ciudad de Durango, en donde serealizaron las pruebas experimentales.Procedencia de los lodosLos lodos residuales (biosólidos) empleados

4A. Martínez-Prado et al.fueron recolectados de la planta tratadora de aguasresiduales (PTAR) del Club Campestre de DurangoA. C., ubicada al sur de la ciudad. En la etapa a nivellaboratorio se emplearon lodos frescos, mientrasque en la escala piloto se usaron los mismos lodosrecolectados pero ya mineralizados, por el tiempotranscurrido (2 a 14 meses). Tanto el suelo como loslodos fueron tamizados con una malla de 2 mm antesde ser usados en los diferentes tratamientos.Análisis realizadosLa biorremediación es producto de la actividadaeróbica bacteriana y para ello es necesario establecersus requerimientos nutricionales y físicos, de aquí queel material empleado en la formulación de los tratamientosfue caracterizado con base en lo siguiente:Lodos residuales: Coliformes fecales (CF),materia orgánica (MO), nitrógeno total (N T ), contenidode carbono, humedad y densidad (ρ). Cabemencionar que los lodos residuales son consideradoscomo residuos peligrosos, por el alto contenido decoliformes fecales que contienen, entre otras cosas(SEMARNAT 2002, SEMARNAT 2005).Suelo a remediar: pH, conductividad eléctrica(CE), concentración de hidrocarburos (como hidrocarburostotales de petróleo, [HTP]), materia orgánica,capacidad de campo (CC), textura, sólidos fijos,cuenta estándar de microorganismos mesofílicos,contenido de carbono, humedad y coliformes fecales.La concentración de hidrocarburos del petróleo sedeterminó empleando la técnica TNRCC Method 1005(TNRCC 2001), cuantificado como concentración dehidrocarburos totales del petróleo en matrices sólidasy acuosas, usando cromatografía de gases con detectorde ionización de flama (Gurrola-Nevárez 2008).Para determinar el pH y la CE, se pesaron 10 gde muestra y se mezclaron con 90 mL de agua purificada;la muestra se agitó constantemente durante1 h y posteriormente se realizó la medición de pH yCE del extracto. Los medidores se calibraron segúnlas especificaciones del fabricante.Todos los análisis se realizaron de acuerdo alprocedimiento establecido por el método estándarde análisis (APHA 2005).Relación carbono-nitrógenoPara que los microorganismos trabajen de maneraadecuada deben tener a su disposición una buenacantidad y relación de nutrientes (macro y micro).La más importante es la de carbono:nitrógeno, porser macronutrientes, la cual para procesos de biorremediaciónva de 10:1 a 30:1. Aunque con relacionesmayores la atenuación natural ocurre a velocidadesmenores, gracias a bacterias fijadoras de nitrógeno,según informan Acuña et al. (2008). Tomando comobase que una baja relación C:N ofrece mayores velocidadesde degradación, los tratamientos a evaluar eneste trabajo se establecieron a una relación de 10:1empleando nutrientes inorgánicos.Pruebas de degradabilidadLas pruebas de degradabilidad se hicieron partiendode la consideración de que los nutrientes encontradosen los biosólidos (lodos residuales) estimularíana los microorganismos nativos presentes en el suelocontaminado, bajo condiciones aeróbicas para efectuarla degradación de los hidrocarburos totales depetróleo presentes en el mismo. Para que esto no fueramotivo de variación entre los tratamientos se igualóla relación de C:N a 10:1, excepto los controles, consolución de medio mineral (SMM) y fertilizante(sulfato de amonio). Se realizaron pruebas a escalalaboratorio (2 etapas) y una piloto como se resumeen la figura 1 y se describe a continuación.Escala laboratorioPrimera etapaPara establecer la influencia de los microorganismosde los lodos en la biorremediación éstos seusaron de dos formas: esterilizados (en una autoclavea 120 ºC y una atmósfera de presión, por 15 minutos)y sin esterilizar.De acuerdo a lo anterior se establecieron 4 tratamientos(por triplicado), el diseño de experimentos semuestra en el cuadro I y la formulación de los mismosen el cuadro II. Los tratamientos se evaluaronen matrices de 1 kg en frascos limpios de vidrio de2 L, se taparon con torundas de algodón envueltasen gasa para permitir el paso del aire y todos a capacidadde campo.La capacidad de campo es la cantidad de aguaóptima, retenida en contra de la gravedad sin anegarel sistema, que necesitan los microorganismos parasu metabolismo y depende de la formulación de lamatriz. Para mejorar la humedad en la incubadora seintrodujo una charola con agua y se mantuvo a nivelconstante a lo largo del experimento.Cada tres días, por un periodo de 50 días, se monitoreópH, CE, contenido microbiano y concentraciónde HTP, a cada una de las matrices. La relacióncarbono:nitrógeno (C:N) fue de 10:1; elegido conbase en la revisión bibliográfica (Rivera-Espinoza yDendooven 2003, Acuña et al. 2008).

BIORREMEDIACIÓN DE SUELO CONTAMINADO CON HIDROCARBUROS 51 a Etapa (nivel laboratorio)Evaluar si los lodos residuales fungían como fuente de nutrientes estimulando ladegradación de los HTP comprándolo con una fuente inorgánica de nutrientes(SMM); el rol de los microorganismos presentes en los lodos y en el suelo en ladegradación; el efecto físico de la materia orgánica (L) sobre el sistema (disminución dela densidad y aumento de la porosidad del suelo) y medir la atenuación natural en unsuelo solo y sin modificar (testigo)2 a Etapa (nivel laboratorio)Con base en los resultados de la 1 a etapa se formularon nuevos tratamientos paradeterminar si las diferentes densidades de las matrices evaluadas influyeron en ladegradación de los HTP3 a Etapa (escala piloto)Tomando como base los resultados de las 2 etapas previas, se escaló el proceso paraevaluar si se conservaba la misma tasa de degradación. Además, se evaluó la influenciadel tamaño de la partícula en la atenuación natural del suelo contaminado a capacidadde campo.Fig. 1. Definición de las variables evaluadas en las tres etapas experimentalesCUADRO I. DESCRIPCIÓN DE LOS TRATAMIENTOS PARA CADA UNA DE LAS ETAPAS1ª Etapa (nivel laboratorio)1 kg masa total. Incubada a 30 ºC y mantenidas a capacidadde campo durante 50 díasFuente denutrientesSinnutrientesConnutrientes*Tratamientos Evaluación Fuente denutrientesLX1: SCCTestigo (AN,ajustado a CC)LX2: SCC + MM Nutrientes de origeninorgánicoLX3: SCC + LE Con nutrientes y sinMO en lodosLX4: SCC + L Con nutrientes y conMO en lodos2ª Etapa (nivel laboratorio)6 kg masa total. Incubada a 30 ºC y mantenidas a capacidad de campo(excepto LY1) durante 50 díasTratamientosEvaluaciónSin nutrientes LY1: S AN (Sin ajustar a CC)LY2: SCC Testigo (AN, ajustado a CC)LY3: SCC + VInfluencia de la vermiculitacomo modificador de densidadCon nutrientes* LY4: SCC + L Influencia de lodos comomodificador de densidad3ª Etapa (escala piloto)150 kg masa total. Experimentación durante 75 días a temperatura ambiente y mantenidas a capacidad de campoFuente denutrientesTratamientosEvaluaciónSinnutrientesConnutrientes*P1: SCC Testigo (AN, ajustado a CC) en suelo tamizadoP3: SCC + V Influencia de la densidad en la degradaciónP4: SCC + P AN, ajustado a CC, en suelo sin tamizarP2: SCC + LM + N Efecto de los nutrientes en los lodos y el fertilizante* Relación C:N = 10:1; Suelo (S) Piedra (P) Medio mineral (MM) Lodo estéril (LE) Lodo sin esterilizar (L) Lodo mineralizado (LM)Vermiculita (V) Microorganismos (MO) Sulfato de Amonio (N) Atenuación natural (AN ) Suelo a capacidad de campo (SCC)

6A. Martínez-Prado et al.CUADRO II. FORMULACIÓN DE LOS TRATAMIENTOS A NIVEL LABORATORIOComponente1ª Etapa 2ª EtapaLX1 LX2 LX3 LX4 LY1 LY2 LY3 LY4Suelo, g 1000 1000 647 647 6000 6000 5280 2760Lodos frescos, g ---- ---- 353 353 ---- ---- ----- 3240Medio mineral, mL ---- 200 ---- ---- ---- ---- ----- ----Agua, mL 200 ---- ---- ---- ---- 1080 1643 2276Vermiculita, g ---- ---- ----- ---- ---- ---- 180 ----Ver descripción de los tratamientos en el cuadro IBalance de nutrientesPara cumplir la relación C:N =10:1 en los tratamientos,excepto el testigo, se tomó en cuenta elcontenido de nitrógeno y carbono en el suelo y enlos lodos, los cálculos correspondientes se realizaronhaciendo uso de la Ecuación 1 propuesta por Tchobanoglous(1993):g C en el Suelo + g C en el Lodo = 10(1)g N en el Suelo + g N en el LodoPara establecer la relación C:N en el tratamientode suelo sin lodos se utilizó medio mineral (MM).El MM se preparó agregando a un litro de agua 2g de nitrato de amonio (NaNO 3 ), 1.5 g de fosfatode potasio monobásico (KH 2 PO 4 ), 1.5 g de fosfatode potasio dibásico (K 2 PO 4 ), 0.5 g de sulfato demagnesio heptahidratado (MgSO 4 •7H 2 O), 1 g decloruro de sodio (NaCl) y 1 mL de solución fierroácidoetilendiaminotetraacético (3.6 mM FeCl 3 + 50mM EDTA) (Unzueta-Medina 2010). Dado que almismo tiempo se debía ajustar la humedad, el MMse concentró tanto como fue necesario.Segunda etapaSe establecieron 4 tratamientos de acuerdo conel diseño de experimentos (Cuadro I). Consistieronen matrices de 6 kg en recipientes rectangulares deplástico; cada uno se dividió en tres secciones iguales,empleando una malla plástica con el fin de tomarlascomo replicas (triplicado).La humedad se mantuvo constante agregando acada tratamiento la cantidad de agua que se perdíapor evaporación, la cual se determinó por diferenciade peso de cada una de las unidades experimentales.El contenido de agua varía según la capacidad decampo de cada matriz, por lo que cada tratamiento seajustó a su propia capacidad de campo, evitando asíla anegación del material. Cabe destacar que al disminuirla densidad, la porosidad del sistema aumentay con ello es más eficiente la aireación (presenciade oxígeno). La formulación de los tratamientos sedescribe en el cuadro II.Escala pilotoSe escaló el proceso a nivel piloto (25 veces)tomando como base los resultados de los estudiosde la segunda etapa a nivel laboratorio (Gurrola-Nevárez 2008). Debido a que el material se tamizó,excluyéndose gravas y piedras impregnadas dehidrocarburos, se incluyó un tratamiento independiente(P4) de 6 kg, similar a las matrices evaluadasen la segunda etapa (Cuadro I). Lo anterior con lafinalidad de evaluar la influencia del tamaño de lapartícula en la atenuación natural del suelo contaminadoa capacidad de campo.La formulación de los tratamientos propuestosse resume en el cuadro III, los cálculos se hicieronconsiderando satisfacer la relación C:N = 10:1, capacidadde campo (% de humedad) y densidad.CUADRO III. FORMULACIÓN DE LOS TRATAMIENTOSA ESCALA PILOTOComponente P1 P2 P3 P4Suelo (S), kg 150 125 146.25 4.62Lodos mineralizados(LM), kg ---- 25 ----- ----Vermiculita (V), kg ---- ---- 3.75 ----(NH 4 ) 2 SO 4 (N), kg ---- 4.95 ---- ----Agua, ML 18.12 36.69 23.85 0.78Piedra (P), kg ---- ---- ---- 1.38Ver descripción de los tratamientos en el cuadro IBalance de nutrientesLos balances se realizaron de acuerdo a lo establecidoen las pruebas de laboratorio pero en estecaso empleando un fertilizante comercial, sulfatode amonio (NH 4 ) 2 SO 4 , por su facilidad de manejo,en vez del MM. Dicho fertilizante es de naturalezaquímica con fórmula N-K-P, 21 % de nitrógeno y

BIORREMEDIACIÓN DE SUELO CONTAMINADO CON HIDROCARBUROS 724 % de azufre, de color café pardo y en forma decristales en la presentación estándar.Para cumplir la relación C:N = 10:1 se tomó encuenta el contenido de nitrógeno en los lodos, en elfertilizante y en el suelo, así como el contenido decarbono en el suelo y en los lodos, haciendo uso dela Ecuación 2 como a continuación se detalla (Tchobanoglous1993):kg C en el suelo + kg C en el lodo = 10 (2)kg N en el suelo + kg N en el lodo +x (kg N en fertilizante)La formulación de cada tratamiento fue pesada,homogeneizada perfectamente y colocada en tresbastidores de madera de dimensiones de 100 x 96 x14 cm, debidamente identificadas.La toma de la muestra se realizó cada tres días demanera aleatoria empleando el método de cuarteo,para así obtener una muestra representativa de 100g. En cada toma el material era mezclado de formamanual, haciendo uso de una pala para proporcionaruna distribución uniforme.Se monitorearon las características físicas, químicasy microbiológicas de cada una de las matricescada 72 horas, durante los primeros 50 días de experimentación;posteriormente se tomó una muestrapor semana durante 25 días más.Análisis de la informaciónLos datos obtenidos, a nivel laboratorio y piloto,se normalizaron y con ello se establecieron las cinéticasde degradación. Las diferencias entre las velocidadesde degradación fueron validadas medianteun análisis de pendientes separadas y la prueba demedias Newman-Keuls a una α = 0.05, utilizandoel software STATISTICA versión 7 ® (StatSoft Inc.2004).Para establecer el peso de la variación encontradaes común usar los valores de F y p en estadística. Amayor valor de F mayor es el soporte para decir queexisten diferencias significativas entre los tratamientos.Por otra parte, p es el valor de probabilidad, estose interpreta al revés, entre menor es el valor (ej:0.00001) implica la posibilidad de estar equivocadocuando se dice que son diferentes.RESULTADOS Y DISCUSIÓNEs importante destacar que se trabajó con doslotes de suelo contaminando enviados por la empresaminera. Dichos lotes fueron diferentes en contenidode HTP y textura.El primer lote contenía 51 191 ± 2746 mg HTPkg –1 suelo (ppm), mientras que en el segundo fuede 1752 ± 46 mg HTP kg –1 suelo. El primero seutilizó en los experimentos a escala laboratorio yel segundo en la escala piloto. El lote de suelo empleadoen la escala piloto estuvo muy por debajodel límite máximo permisible (LMP) establecidopor la norma para suelo de uso industrial (5000 mgHTP kg –1 suelo). Aún así se decidió trabajar con estesuelo para evaluar la alternativa de tratar un sueloCUADRO IV. CARACTERIZACIÓN DE SUELO SOMETIDO A TRATAMIENTOParámetro Nivel laboratorio Escala pilotoHTP(mg HTP kg –1 de suelo seco) 51191 ± 2746 1752 ± 46Cuenta estándar de mesófilos(UFC g –1 suelo) 38600 108Coliformes fecales(UFC g –1 suelo) 170 1500Materia orgánica% base seca (cenizas) 9.43 ± 0.59 12.15 ± 0.23Contenido de carbono(% base seca) 5.24 ± 0.33 7.03 ± 0.98Humedad (%) 1.92 ± 0.29 1.65 ± 0.17Capacidad de campo (%) 14.83 ± 1.83 12 ± 0.07TexturaAreno limoso:% de arena = 81.28% de limos = 15.28% de arcilla = 3.44Franco arenoso:% de arena = 78.72% de limos = 18.36% de arcilla = 2.92pH 6.96 ± 0.044 8.46 ± 0.14Conductividad eléctrica (µS cm –1 ) 516 ± 9 302.5 ± 16.37HTP: Hidrocarburos totales de petróleo; UFC: Unidades formadoras de colonias

8A. Martínez-Prado et al.que pudiera ser destinado para fines agrícolas, cuyoLMP es de 1200 mg HTP kg –1 suelo.Caracterización del sueloEl suelo contaminado sometido a tratamiento procedióde 2 lotes diferentes, los resultados obtenidosen la caracterización se detallan en el cuadro IV.CUADRO V. CARACTERIZACIÓN DE LODOS A ESCALALABORATORIOParámetro 1ª Etapa 2ª EtapaNitrógeno total (%) 5.72 2.00Materia orgánica (%) 34.92 27.50Contenido de carbono (%) 19.40 15.29Humedad (%) 89.66 7.39Densidad (kg L –1 ) 1.7508 0.958Coliformes fecales (UFC g –1 ) 143456.00 --------Caracterización de los lodos residuales (biosólidos)Escala laboratorio: Se utilizó un solo lote delodos para todos los experimentos considerados enlas 2 etapas a nivel laboratorio, pero con diferentestiempos de madurez. En la primera etapa se usó ellodo recién generado (fresco) y en la segunda etapase emplearon los lodos remanentes que permanecierona la intemperie por dos meses. Los resultados sepresentan en el cuadro V.Escala Piloto: Para esta etapa los lodos estabanmineralizados, con una madurez de 14 meses, por loque fueron caracterizados de nuevo, los resultadosestán en el cuadro VI.CUADRO VI. CARACTERIZACIÓN DE LODOS A ESCALAPILOTOParámetrosValorpH 7.57 ± 0.05Conductividad eléctrica, (µS cm –1 ) 385 ± 12.58Contenido de nitrógeno, (%) 1.57 ± 0.02Contenido de carbono, (%) 33.75 ± 2.58Materia orgánica, (%) 39.95 ± 0.84Densidad (g mL –1 ) 0.3942 ± 0.02Humedad, (%) 9.25 ± 0.56Coliformes fecales, (UFC g –1 suelo) 1900Cuenta estándar de mesófilos,104000(UFC g –1 suelo)Capacidad de campo, (%) 21.48 ± 1.37Pruebas de degradabilidadLos resultados obtenidos se normalizaron, debido aque las diferentes formulaciones modificaron el contenidode hidrocarburos. En otras palabras, a tiempo cerolos tratamientos contenían diferentes concentracionesde hidrocarburos debido a la formulación de los mismos.De tal forma que se cuantificó el porcentajes deHTP removidos con respecto a la concentración inicialen cada matriz, para así comparar las eficiencias deremoción alcanzadas por los tratamientos.Escala laboratorioSe monitoreó CE, pH, HTP y microorganismosmesofílicos cada tres días, por triplicado y durante50 días; así como la cantidad de coliformes fecalesal inicio del experimento y hasta que alcanzaron ellímite máximo permisible por la norma NOM-004-SEMARNAT-2002 (SEMARNAT 2002).Primera etapa: Las cinéticas de degradación alo largo de 50 días no mostraron diferencias estadísticassignificativas entre ellas (F = 0.51554 y p= 0.67252). Esto indica que todos los tratamientosmostraron la misma velocidad en la degradación delhidrocarburo; pero al compararse las cinéticas de 0a 18 días, entonces sí existieron diferencias significativas(F = 7.382, p = 0.0108) entre ellos, ademásde un comportamiento lineal correspondiente a unareacción de primer orden.De acuerdo con lo anterior los mejores tratamientosfueron los que contenían lodos residuales con una remociónde 78.9 ± 1.70 % (LX3: suelo a capacidad decampo + lodo estéril) y del 82.3 ± 3.21 % (LX4: sueloa capacidad de campo + lodo sin esterilizar), contra68.53 ± 5.82 % (LX1: suelo a capacidad de campo) yde 69.79 ± 5.76 % (LX2: suelo a capacidad de campo+ MM) (Fig. 2). De aquí que el mejor tratamientofue LX4, sin embargo no se logró alcanzar el LMPestablecido por la normatividad (SEMARNAT 2003).Concentración normalizada de HTP10.90.80.70.60.50.40.30.20.1001020LX1 (SCC)LX3 (SCC+LE)Tiempo (días)LX2 (SCC+MM)LX4 (SCC+L)Fig. 2. Comparación de la degradación de HTP escala laboratorio:1ª Etapa, las barras indican la desviación estándarentre las 3 repeticiones de cada punto304050

BIORREMEDIACIÓN DE SUELO CONTAMINADO CON HIDROCARBUROS 9En el pH se observó un incremento de aproximadamente2 unidades (pH final entre 8 y 8.5) en todoslos tratamientos. El rango recomendado para unabuena degradación aeróbica de hidrocarburos en elsuelo oscila entre 5 y 9, con un óptimo de 7 (Draguny Barkach 2000).En relación a la CE, el tratamiento formulado conMM (LX2) presentó valores 4 veces mayor que enlos otros tres tratamientos (LX1, LX3 y LX4) comoera de esperarse por la presencia de sales en el medio.Sin embargo los valores no fluctuaron a lo largo delos 50 días de experimentación.La adición de nutrientes en los biosólidos estimulóa los microorganismos nativos del suelocontaminado. Estos degradaron a los hidrocarburos,empleándolos como fuente de carbono y donadorde electrones, en un proceso aeróbico al utilizar aloxígeno como aceptor de electrones.Segunda etapa: La degradación de los HTP fuemonitoreada a lo largo de 50 días, encontrándoseque las diferencias entre las cinéticas de remociónfueron estadísticamente significativas (F = 163.391y p =

BIORREMEDIACIÓN DE SUELO CONTAMINADO CON HIDROCARBUROS 11la densidad y la cantidad de agua disponible, fueronfactores que ayudaron a la remoción de los HTP; sinembargo, fue la mezcla de estos tres factores la quemejores resultados brindó, lográndose al agregar losbiosólidos al suelo contaminado.El empleo de desechos orgánicos de fácil degradacióncomo aditivos o correctores de densidad,resulta una alternativa técnicamente factible, viabley sencilla que favorece la degradación de contaminantesorgánicos en suelos a través de procesos decomposteo, ya que éstos mejoran las propiedades delsistema y aportan nutrientes para mantener activaslas poblaciones microbianas.AGRADECIMIENTOSEsta investigación fue financiada por FondosMixtos Durango (Clave: DGO-2006-CO1-44107),por la DGEST (Clave: 915.09-P), por el grupo mineroGoldcorp México (Usuario), ITD e IPN-CIIDIR.Beca de estudios de maestría por CONACyT Méxicoy beca de licenciatura del programa incorporación deestudiantes a la investigación (DGEST).REFERENCIASAcuña A.J., Pucci O.H. y Pucci G.N. (2008) Caracterizaciónde un proceso de biorremediación de hidrocarburosen deficiencia de nitrógeno en un suelo de PatagoniaArgentina. Ecosistemas 17, 85-93.APHA (2005). Standard methods for the examination ofwater and wastewater. 21 a ed. American Public HealthAssociation. Washington, EUA.Boopathy R. (2004). Anaerobic biodegradation of no. 2diesel fuel in soil: a soil column study. BioresourceTechnol. 94, 143-151.de la Rosa-Pérez D.A., Teutli-León M.M.M. y Ramírez-Islas M.E. (2007). Electrorremediación de sueloscontaminados, una revisión técnica para su aplicaciónen campo. Rev. Int. Contam. Ambie. 23, 129-138.Dott W., Feidieker D., Steiof M., Becker P.M. y KampferP. (1995). Comparison of ex situ and in situ techniquesfor bioremediation of Hydrocarbon-polluted soils. Int.Biodet. Biodegrad. 35, 301-316.Dragun J. y Barkach J.H. (2000). Overview: Fate of Petroleumin Soil systems. En: Assessment and remediationof oil contaminated soils. Arab School on Science andTechnology. State of Kuwait. 18-22 March 1995. Amherst,MA: Amherst Scientific Publications.Gurrola-Nevárez B.A. (2008). Tratamiento de un suelo dela industria minera contaminado con hidrocarburos,empleando lodos residuales como fuente alterna denutrientes: Biorremediación a nivel piloto. Tesis deMaestría. Departamento de Ingenierías Química y Bioquímica.Instituto Tecnológico de Durango. Durango,México, 151 pp.Haug, R. T. (1980). Compost engineering, principles andpractice. Ann Arbor Science Publishers, Ann Arbor,Michigan.INEGI-INE (2000). Indicadores de Desarrollo Sustentableen México. Instituto Nacional de Estadística Geografíae Informática e Instituto Nacional de Ecología. México,DF. 213 pp.Leahy J.G. y Colwell R.R. (1990). Microbial degradationof hydrocarbons in the environment. Microbiol. Rev.54, 305-315.Lee S.H., Lee S., Kim D.Y. y Kim J.G. (2007). Degradationcharacteristics of waste lubricants under differentnutrient conditions. J. Hazard. Mater.143, 65-72.Olguín E.J., Hernández M.E. y Sánchez-Galván G. (2007).Contaminación de manglares por hidrocarburos yestrategias de biorremediación, fitorremediación yrestauración. Rev. Int. Contam. Ambie. 23, 139-154.Osorio-Rodríguez A.L. (2010). Biorremediación a nivelpiloto de un suelo contaminado con hidrocarburosdel petróleo empleando lodos compostados comofuente alterna de nutrientes. Tesis de Licenciatura.Departamento de Ingenierías Química y Bioquímica.Instituto Tecnológico de Durango. Durango, México,118 pp.Rivera-Espinoza Y. y Dendooven L. (2004). Dynamicsof carbon, nitrogen and hydrocarbons in dieselcontaminatedsoil amended with biosolids and maize.Chemosphere 54, 379-386.SEMARNAT (2002). Norma Oficial Mexicana NOM-004-SEMARNAT-2002. Protección ambiental. Lodosy biosólidos. Especificaciones y límites máximos permisiblesde contaminantes para su aprovechamiento ydisposición final. Diario Oficial de la Federación. 15de Agosto de 2003.SEMARNAT (2003). Norma Oficial Mexicana NOM-138-SEMARNAT/SS-2003. Límites máximos permisiblesde hidrocarburos en suelos y las especificaciones parasu caracterización y remediación. Diario Oficial de laFederación. 29 de Marzo de 2005.SEMARNAT (2005). Norma Oficial Mexicana NOM-052-SEMARNAT-2005. Que establece las características,el procedimiento de identificación, clasificación ylistados de los residuos peligrosos. Diario Oficial dela Federación. 23 de Junio de 2006.Semple K.T., Reid B.J. y Fermor T.R. (2001). Impact ofcomposting strategies on the treatment of soils contaminatedwith organic pollutants. Environ. Pollut.112, 269-283.

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