taller de microbiologia 2.0

7/23/2019 Taller de Microbiologia 2.0

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1. Metodologa para biorremediar agua contaminada con petrleo

- Antes de emplear la tecnologa de la biorremediacion es necesario CARACTERIZAR elsitio donde ocurre la contaminacin para conocer las propiedades geolgicas, qumicas,microbiolgicas e hidrolgicas del sistema a tratar que ha sido afectado por un derrame

de crudo !etrleo"#- Conocer cmo se emplea el proceso de la biorremediacin para eliminar loscontaminantes t$icos que se puedan encontrar en el agua despu%s de unacontaminacin por crudo !etrleo"#

- &uscar las diferentes maneras de eliminar los residuos residuales que quedan en elagua despu%s de un derrame de petrleo#

El caso E$n 'alde( en )*+* fue el primer caso donde se us la biorremediacion demanera e$itosa suplementando el medio con nitrgeno fosforo que eran los nutrientesque limitaban la biodegradacin#

2. Procesos biolgicos

BIOREST!R"IO#

Tambi%n se le conoce con el nombre de medidas biocorrecti.as/# Consisten en eluso de microorganismos para degradar las substancias t$icas, a ser posible,con.irti%ndolas en di$ido de carbono, agua sales minerales inocuas#

0os microorganismos normalmente utili(an los compuestos org1nicos t$icoscomo fuente de carbono, aunque e$isten procesos basados en la degradacin

sintrfica de los t$icos#

En la degradacin sintrfica, tambi%n denominada cometabolismo, elmicroorganismo no utili(a el compuesto t$ico ni como fuente de carbono ni comofuente de energa, sino que obtiene ambos a partir de otras substancias# En elcaso del sintrofismo, la degradacin no reporta un beneficio aparente para elmicroorganismo es el producto de reacciones catali(adas por en(imas quetienen otros usos en el organismo# Por e$emplo2 la degradacin de TCE pormetanotrofos por Nitrosomonas europaea, es la o$idacin de este t$ico porlas monoo$igenasas que los organismos usan para metaboli(ar sus substratos

naturales, metano amoniaco respecti.amente#

0a biorestauracin se usa para la eliminacin de t$icos en suelo agua#

0a biorestauracin in situconsiste, en modificar las condiciones fsicoqumicas enla (ona contaminada para que se incremente, tanto el n3mero de microorganismoscapaces de degradar los t$icos presentes, como su tasa metablica# El propsitoes incrementar la .elocidad de degradacin de los t$icos#


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0as .enta4as principales de estos procesos son5

no producen pol.os t$icos durante el proceso de limpie(a, porque no setiene que e$ca.ar despla(ar el suelo contaminado

se pueden tratar grandes cantidades de tierra a la .e(#

0a des.enta4a principal es5

que el tratamiento in situes m1s lento que los procesos ex situ puedendurar .arios a6os en el caso de compuestos que se biodegradan mulentamente#

no se pueden aplicar en suelos mu estratificados arcillosos debido a queestas condiciones no fa.orecen la buena distribucin del aire en toda la(ona contaminada#

0os m%todos in situ pueden ser aerobios o anaerobios# En el primer caso lasdiferencias entre las t%cnicas estriban en la forma de suministrar el o$genonecesario para el crecimiento celular# 7e perforan po(os de ineccin hasta la(ona contaminada por donde se introduce aire o soluciones de per$ido dehidrgeno, as como los elementos nutriti.os que necesitan los organismos,principalmente fuentes de nitrgeno fsforo#

0a cantidad, ubicacin profundidad de los po(os depende de las caractersticasdel suelo subsuelo#

8ormalmente se utili(a agua o$igenada cuando el acufero a se encuentracontaminado es necesario tratarlo# Cuando la (ona contaminada es mu somera,se pueden usar aspersores para aplicar el agua o$igenada#


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&iorestauracin in situ de acuferos 7ubterr1neos

0os m%todos in situ consisten en acelerar el crecimiento del los microorganismosbiodegradadores presentes en la (ona de humedad saturada normalmente setrata de eliminar los t$icos presentes en las dos fases del acufero#

7e perfora un po(o hasta el acufero, se e$trae agua contaminada, se le agregannutrimentos se satura con o$geno# 0a solucin se inecta al acufero donde losmicroorganismos degradan los t$icos# El principal problema que se tiene con estat%cnica es que el agua inectada puede no distribuirse adecuadamente en toda la(ona contaminada#

9tra forma de biodegradar compuestos org1nicos .ol1tiles presentes en losacuferos subterr1neos, consiste en inectar aire por aba4o del ni.el fri1tico acarrear los t$icos .ol1tiles, los cuales son degradados por los microorganismosdel suelo a medida que la corriente de aire que transporta los t$icos pasa atra.%s del lecho de suelo# A este proceso se le conoce como :bio.enteo:#

&iorestauracin e$ situ de agua subterr1nea

;eneralmente la biorestauracin de agua subterr1nea contaminada, consiste ene$traer por bombeo el agua, tratarla en bioreactores en la superficie .ol.erla ainectar al acufero una .e( que se le ha eliminado el t$ico#

&iorestauracin e$ situ de suelo

0as t%cnicas e$ situ se utili(an para tratar contaminaciones que no se puedeneliminar eficientemente in situ, a sea porque la substancia no se puede degradaro por las caractersticas del suelo contaminado, o bien porque el tratamiento sedeba terminar en un lapso relati.amente corto#

7e e$trae el suelo contaminado se le somete a tratamientos que pueden ser enfase semislida o en fase slida# En el primer caso se prepara un lodo fluidoagregando agua, nutrimentos culti.os densos de microorganismos# Eltratamiento se hace en bioreactores aireados agitados en condicionescontroladas#


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El tratamiento en fase slida consiste fundamentalmente en apilar el suelocontaminado en lugares acondicionados para este propsito# 0o que se trata dee.itar es que los t$icos puedan emigrar del sitio de tratamiento, a sea a la

atmsfera .apores o pol.os" o al suelo por filtraciones"# 0os terreros sehumedecen reg1ndolos con agua con nutrimentos, se inoculan con culti.os demicroorganismos se .entean agreg1ndoles aire en la base del montculo desuelo contaminado# En algunas t%cnicas, para facilitar la aireacin se agreganpa4as u otros materiales org1nicos que le d% una consistencia menos compacta alterrero en tratamiento#

BIOTR#S%ORM"IO#


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E$ situ

0a reali(acin de este tipo de tecnologas, requiere de e$ca.acin, dragado ocualquier otro proceso para remo.er el suelo contaminado antes de su tratamientoque puede reali(arse en el mismo sitio o fuera de %l

&iotransformacin 1s ?tili(adas En 0a


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0os procesos de biotransformacin de hidrocarburos, son menos contaminantes,pero cabe resaltar que implica un tiempo maor para la obtencin de resultadosesperados, a comparacin de otros procesos de descontaminacin#

0a biotransformacin como proceso para la descontaminacin es recomendable

a que es una buena alternati.a de solucin para los problemas de contaminacingenerada por hidrocarburos#

BIOESTIM!&"IO#

0a bioestimulacin as como la bioaumentacin son m%todos de bioremediacinque implican la circulacin de o$geno a tra.%s del suelo contaminado, parame4orar la biodegradacin de contaminantes org1nicos o la inmo.ili(acin decontaminantes inorg1nicos 'an


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!rincipio de operacin

El suelo normalmente contiene un gran n3mero de di.ersos microorganismos talescomo bacterias, algas, hongos, proto(oos actinomicetos# En suelos bienaireados, si son apropiados para bio.enteo, estos microorganismos songeneralmente aerobios#


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E$traccin de .apores

Es el procedimiento de desarrollo reciente que m1s se ha utili(ado en laeliminacin de compuestos org1nicos .ol1tiles en sitios# recuentemente lae$traccin de .apores se combina con biodegradacin de tal manera que, los

t$icos al ir ascendiendo por el suelo en la (ona no saturada de humedad, seencuentran con condiciones que fa.orecen la degradacin aerbica de loscompuestos org1nicos# Esto se logra disminuendo la .elocidad de aireacin paraque los .apores tengan un tiempo de residencia lo suficientemente largo, comopara que alcancen a degradarse antes de llegar a los tubos de salida# En estecaso al procedimiento se le denomina bio.enteo# Este procedimiento se utili(a enla eliminacin de derrames de combustibles hidrocarburos" se est1 haciendoin.estigacin para ampliar su uso en procesos cometablicos como, en laeliminacin de compuestos clorados .ol1tiles con culti.os de metanotrofos amoniaco-o$idantes#

Ineccin de 'apores

0a t%cnica del bio.enting bio.enteo, es un tratamiento de biorrecuperacin detipo :in situ:, consistente en la .entilacin for(ada del suelo mediante la ineccina presin de o$geno aire" en la (ona no saturada del suelo a tra.%s de po(os deineccin# !ara acelerar la eliminacin de los compuestos menos .ol1tiles, se hatratado el incremento de la temperatura de la (ona contaminada, inectando airecaliente Do .apor, utili(ando microondas o introduciendo electrodos aplicandouna corriente el%ctrica# Tambi%n se ha e$perimentado con la e$traccin simult1nea

de .apores aguas contaminadas para hacer su tratamiento en la superficie# 0ae$traccin de .apores se puede usar para tratar tanto suelos como acuferoscontaminados con compuestos org1nicos .ol1tiles semi.ol1tiles# 7e tratan me4orlos sitios con suelos porosos#


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0os suelos deben contener ba4os contenidos en arcilla ser lo m1shomog%neamente posible, con un .alor de permeabilidad al aire adecuado )G-)G cmF"#

El principal problema es la biodisponibilidad de los microorganismos#Cuanto menor es la solubilidad de los contaminantes menor ser1 la

biodisponibilidad# 0os aportes de o$geno deben ser suficientes, as como la e$istencia de

fuentes de carbono, aceptores de electrones energa suficientes 8o debe e$istir de producto libre en flotacin sobre el ni.el fre1tico#


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la actualidad al emplearse con plantas superiores no necesariamente se reali(a en%stos#

Como biosorbentes pueden emplearse organismos acti.os bacterias, hongos,algas plantas superiores", biomasa muerta, biopolmeros como 1cidos h3micos

f3l.icos, polisac1ridos entre otros# 0os grupos funcionales implicados en labiosorcin son los hidro$ilos, carbonilos, carbo$ilos, aminas, amidas, sulfhidrilos,tio%teres, fosfatos#

Cuando se utili(a la biomasa acti.a tiene la .enta4a que se renue.a por si sola, losproductos metablicos e$cretados pueden contribuir a una maor eliminacin demetales el transporte intracelular da maor capacidad acumuladora# Cuando seemplea la biomasa inacti.a se e.ita problemas de to$icidad, la biosorcin sereali(a en las membranas celulares no conlle.a transporte", con lo que es m1sr1pida, es m1s barata la recuperacin de metales es m1s sencilla sin

destruccin celular"#

!or otra parte, algunos hongos poseeran habilidades de captacin o bioadsorcinde metales pesados, gracias a la composicin qumica de la pared celular, a quecontienen di.ersos componentes quelantes tales como grupos carbo$ilos, fosfatos,amidas, tioles, hidro$ilos, quitina, glucoprotenas, las cuales 4ugaran un rolimportante en la bioadsorcin de metales pesados# Tambi%n se considera que sedesprenden =P equi.alentes a la cantidad de metal enla(ado a la biomasamicrobiana Arica, &aramoglu, Oilma(, &e@tas, B ;enc, FGGN2 ;ar(a ;on(1le(,FGGM2 8a4a, ustin, Rouiller, =unier-0am, B &erthelin, )***"#

7e ha utili(ado biomasa seca de algunas especies de algas caf%s Ascophllum 7argassum", para acumular metales !b, Cd" hasta m1s de KGL del peso seco dela biomasa, el micelio de hongos de uso industrial Rhi(opus Absidia" comobiosorbente para !b, Cd, Cu Zn otros con retenciones de un FML del pesoseco de la biomasa#

Cepas de las bacterias &acillus cereus, &acillus bre.is, 7taphlococcus simulans,Cornebacterium 4ei@eim, !seudomonas sp#, !seudomonas fluorescens,

Alcaligenes faecalis Acinetobacter sp# de los hongos usarium sp#, !aecilomceslilacinus, Acremonium falcifolme, Rhi(opus sp#, !enicillium sp#, Aspergillus sp#,Trichoderma sp#, Alternaria sp# Rhodotorula mucilaginosa el alga Chlorellaprenoidosa presentan Concentracin >nima Inhibitoria C>I" de !bII", CdII",ZnII", Cr'I", CuII" superiores a MGG mgD02 la ele.ada multitolerancia de estascepas no ha sido informada en la literatura ;ar(a ;on(1le(, FGGM"#

7e ha demostrado la capacidad de bioadsorcin de !bII", Cr'I", CdII", CuII",ZnII" 8iII" por &acillus bre.is, Rhodotorula mucilaginosa Acremonium


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falciforme# e$icanas ;ar(a ;on(1le(, FGGM"#

&I9A?>E8TACI98

El principio de la bioaumentacin es de utili(ar bacterias altamenteespeciali(adaspara incrementar me4orar, la capacidad de digestin total de lapoblacin bacteriananatural, presente en los sistemas de tratamiento de aguasresiduales suelos#Esta tecnologa se utili(a cuando se requiere el tratamiento

inmediato de un sitiocontaminado, o cuando la microflora autctona es insuficienteen n3mero o capacidaddegradadora# Consiste en la adicin de microorganismos.i.os, que tengan la capacidadpara degradar el contaminante en cuestin, parapromo.er su biodegradacin o subiotransformacin# El tama6o del inculo autili(ar, depende del tama6o de la (onacontaminada, de la dispersin de loscontaminantes de la .elocidad de crecimiento delos microorganismosdegradadores Riser-Roberts, )**+"

&I90A&RA8ZA

0a t%cnica de biolabran(a consiste en airear el suelo almacenado en montones ah mismo agregar agua fertili(antes# En este caso, la aireacin se reali(a Conequipos mec1nicos como tractores o retroe$ca.adoras#

0as bacterias que .i.en en el suelo contaminado a est1n adaptadas alcontaminante por eso lo resisten no se mueren# Al recibir o$geno, a tra.%s delaire, agua fertili(antes en las cantidades necesarias adem1s estar en unambiente adecuado de temperatura, dichas bacterias .an a crecer multiplicarse .an a comer/ el contaminante lo .an a transformar en di$ido de carbono agua, de manera que la contaminacin .a a ir disminuendo# En esto consiste labiorremediacin que a se usa e$itosamente en muchos lugares de >%$ico,principalmente donde ha habido derrames de hidrocarburos#

&I90IQI'IACI98


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0a bioli$i.iacin consiste en la utili(acin de microorganismos para la recuperacinde metales de inter%s econmico# 0os microorganismos m1s utili(ados para labioli$i.iacin son Acidithiobacillus ferroo$idans Acidithiobacillus thioo$idans#

En cuanto al proceso de bioli$i.iacin, se produce por la cat1lisis que los

organismos e4ercen durante la disolucin de algunas menas, de modo que elmicroorganismo se sir.e del mineral como combustible, lo utili(a para sobre.i.ir libera metales sin requerir una aplicacin e$terna de energa# En la pr1ctica, esnecesario fragmentar el mineral apilarlo sobre una pista impermeable, tras lo quese bombea agua con sustancias nutriti.as para las bacterias hacia la partesuperior, que se filtra disuel.e el mineral li$i.iado# ste lquido se recoge procesa para recuperar el mineral, que se deshace en un disol.ente org1nico see$trae mediante la e.aporacin del disol.ente#

0os mecanismos que utili(an las bacterias para o$idar los minerales pueden ser

directos, que comprende el contacto entre el compuesto la bacteria, e indirectos,que son aquellos en los que los microorganismos act3an sobre otro compuestoque a su .e( reacciona con el mineral en cuestin#

0os metales m1s importantes que se obtienen en la bioli$i.iacin son el cobre, eluranio el oro# En el caso del primero, se trata de un mineral mu demandado pordi.ersas industrias que es relati.amente escaso, por lo que este proceso resultamu rentable efecti.o, a que se consigue recuperar entre el MG el GL del quese perdera# El uranio suele e$traerse in situ por la dificultad de trasladar elmaterial, pero el proceso es similar, adem1s contribue directamente a la

produccin de energa en las centrales nucleares debido a que %ste mineral ha detener cierto grado de pure(a#

Adicionalmente, la bioli$i.iacin se emplea tambi%n para la e$traccin de oro deacimientos geolgicos profundos, donde el mineral est1 rodeado de pirita calcopirita no sir.en los procesos cl1sicos#

MI"ORREME'I"IO#

0a micorremediacin es el uso de hongos para degradar o remo.er to$inas delAmbiente#

BIORREME'I"IO#

0a biorremediacin es una tecnologa emergente que utili(a organismos .i.osplantas, algas, hongos bacterias" para absorber, degradar o transformar loscontaminantes retirarlos, inacti.arlos o atenuar su efecto en suelo, agua aire#


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I# SIT! E( SIT!

)# consiste en tratar el materialcontaminado en el lugar en que seencuentra sin trasladarlo a otra parte#

)# En los procesos e$ situ el materialcontaminado es trasladado a otro lugarpara reali(ar o completar sudescontaminacin#

F# se intenta acelerar el proceso en elmismo ambiente modificando lascondiciones ambientales o porinoculacin microbiana#

F# E.identemente la maora de .ecesno se puede hacer a parte que es unproceso m1s caro#

K# Algunos e4emplos de estastecnologas consisten en operacionesde composta4e, la .entilacin biolgica,la utili(acin de biorreactores, lafiltracin por races o la estimulacinbiolgica#Tambi%n por5&ioaumentacion5 agregando nutrientes,fsforo, nitrgeno potasio#&ioestimulacion5 Adicin demicroorganismos biodegradadores#

K# El tratamiento es lle.ado enbirreactores#Tratamientos e$ situ5&iolabran(aComposta4e&iorreactores&io.enteo

). Procesos de una micorremediacin

0a micorremediacin es el uso de hongos para degradar o remo.er to$inas delambiente# En suelos contaminados, su pr1ctica in.olucra la siembra de micelios,su introduccin sobre un material soporte de origen .egetal, la estimulacinselecti.a del desarrollo de especies autctonas o combinacin de estasestrategias

An1lisis del suelo5 Te$tura, p=, conducti.idad el%ctrica, nitrgeno total, fsforodisponible, humedad, capacidad de retencin hdrica, =idrocarburos,microorganismos hetertrofos totales, degradadores de =A!s5 m%todo den3mero m1s probable 8>!" miniaturi(ado#

Aislacin de hongos autctonos preparacin del inculo5 7e utili(aron dosmedios de culti.o5 Agar e$tracto de malta e$tracto de le.adura

Agar con medio mineral

Identificacin de las cepas aisladas5

Acti.idad en(im1tica5


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!ara comprobar la acti.idad fenol o$idasa acti.idad lacasa" >n pero$idasa delas cepas f3ngicas aisladas, se sembraron las cepas puras en agar mineral A&T7acti.idad lacasa", agar mineral acido t1nico acti.idad polifenol o$idasa" agarmineral 9range Red acti.idad manganeso pero$idasa", que se caracteri(an pordesarrollar pigmentacin en estado o$idado#

*.

+. "ompuestos ,enobiticos

Es todo compuesto qumico que no forme parte de la composicin de los organismos.i.os#

7uelen ser contaminantes concentracin en e$ceso" de determinados ambientes

generalmente e4ercen alg3n tipo de efecto sobre los seres .i.os, aunque no tenganto$icidad aguda#

0os compuestos $enobiticos se pueden clasificar en hidrocarburos alif1ticos, alicclicos arom1ticos2 compuestos halogenados alif1ticos arom1ticos"2 compuestos arom1ticosnitrados sulfonados2 polmeros sint%ticos2 etc# !ara que una substancia pueda serbiodegradada debe estar biodisponible normalmente esto implica que sea soluble", lascondiciones fsico-qumicas nutricionales ambientales ser fa.orables, encontrarse a lasconcentraciones adecuadas no ser t$ica#

Importancia biom-dica

Conocer el metabolismo de $enobiticos es b1sico para una comprensin racional dela farmacologa la terap%utica, farmac%utica, to$icologa, in.estigacin del c1ncer to$icomana# En todas estas 1reas se estudia la administracin de $enobiticos o lae$posicin a ellos#
https://es.wikipedia.org/wiki/Farmacolog%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Farmacolog%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Toxicolog%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Toxicolog%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Toxicolog%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Farmacolog%C3%ADa


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"lases de ,enobiticos o plaguicidas

7eg3n su acti.idad biolgica

Insecticidas# T$icos para insectos#

Acaricidas# T$icos para 1caros#

8ematicidas# T$icos para los nematodos#

ungicidas# T$icos para hongos#

Antibiticos# Inhiben el crecimiento de microorganismos#

=erbicidas# Atacan las malas hierbas#

Rodenticidas# Causan la muerte a ratones otros roedores#

A.icidas# Causan la muerte a las a.es#

>olusquicidas# Eliminan los moluscos#

Atraentes repelentes de insectos# Repelen a los insectos o los atraen parapro.ocar su destruccin#


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Por su naturalea /umica

9rganoclorados# 7on insecticidas, herbicidas, fungicidas#

9rganofosforados# Insecticidas#

Carbamatos# Insecticidas, herbicidas#


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