UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA AMBIENTAL SYLLABUS DE LA CÁTEDRA DE BIORREMEDIACIÓN AMBIENTAL
PROFESOR: ING. DIEGO BURBANO SALAS. MSc. PERÍODO LECTIVO: SEPTIEMBRE 2012 – JULIO 2013
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO INSTITUCIÓN: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO FACULTAD: INGENIERÍA NOMBRE DE LA CARRERA INGENIERÍA AMBIENTAL AÑO O SEMESTRE: QUINTO AÑO NOMBRE DE LA MATERIA: BIORREMEDIACIÓN AMBIENTAL CÓDIGO DE LA MATERIA: AMB 042 NÚMERO DE CRÉDITOS TEÓRICOS: 3 = 120 HORAS = 7,5 CRÉDITOS NÚMERO DE CRÉDITOS PRÁCTICOS: 1 = 40 HORAS = 2,5 CRÉDITOS
DESCRIPCIÓN DEL CURSO El curso aborda los principios de la tecnología de biorremediación de suelos, aguas y gases, con énfasis en el tratamiento de suelos contaminados con hidrocarburos y su ecología microbiana. El curso expone los factores físicos, químicos y biológicos que afectan los procesos de biorremediación, su implementación en terreno (in situ y ex situ) y sus limitantes fundamentales. Con un enfoque al diseño de sistemas de tratamiento, el curso aborda este tópico mediante aproximaciones generales, análisis de casos y formulación de modelos matemáticos. Se enfoca temas fundamentales y factores que influyen en este proceso de degradación biológico, diseño y aplicación de sistemas de biotratamiento abordando casos prácticos éxitos de aplicación. PRERREQUISITOS NO HAY PRERREQUSITOS CORREQUISITOS NO HAY CORREQUISITOS
1. 2. 3.
4.
5.
OBJETIVOS DEL CURSO Comprender la relevancia y alcances de la biorremediación como proceso de control de la contaminación y elemento de la gestión ambiental. Comprender la necesidad de la aplicación de la biorremediación como técnica ambientalmente amigable en comparación con diversos procesos físicos y químicos. Comprender las bases y factores físicos, químicos y biológicos implicados en la factibilidad técnica de aplicación y diseño de sistemas de biorremediación a distintas fases contaminantes. Adquirir una visión informada y crítica acerca de los factores que determinarán el desempeño de la biorremediación para el desarrollo del concepto de estrategia de tratamiento y los objetivos y funciones de procesos de descontaminación. Aplicar el diseño y desarrollo de sistemas de bio tratamiento, relevando la utilidad de los microrganismos, el fundamento bioquímico de la biodegradación y los factores que influyen en los procesos.
SYLLABUS DE BIORREMEDIACIÓN AMBIENTAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO UNIDAD 1 ECOLOGÍA MICROBIANA Y MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL
CONTENIDOS – TEMAS (Que debe saber)
No DE RESULTADOS DEL HORAS/ APRENDIZAJE (Qué debe SEMANAS ser capaz de hacer) CLASES TEÓRICAS
Conceptos y clasificación del proceso de remediación biológica in situ y ex situy su vinculación con la degradación enzimática y microbiana.
ATLAS, R. Y BARTHA, R. Ecología microbiana y microbiología ambiental. Madrid, Pearson Educación, 2002
Define, distingue y describe los diferentes tipos de biorremediación, clasificación de los procesos y tipos de contaminantes susceptibles de eliminación por procesos biológicos de remediación.
CLASES PRÁCTICAS
Fundamento documental de bases teóricas y practicas de la biorremediación
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
30/1 – 10
10/5‐ 10
Explorar posibilidades de la biorremediación, que se familiarice con aspectos químicos y bioquímicos de este proceso
EVIDENCIAS DE LO APRENDIDO
Trabajos de los estudiantes donde se demuestra que: define, distingue, describe y demuestra conocimiento general sobre los procesos biológicos de degradación.
Desarrollar informes y documentos en manera de sus posibilidades una propuesta básica de biorremediación de suelo y agua.
Proyecto escrito y presentación utilizando bases de datos para analizar procesos de biorremediación de aguas domesticas contaminadas con aceites residuales principalmente de origen de motores de combustión interna.
SYLLABUS DE BIORREMEDIACIÓN AMBIENTAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO
PROCESO DIDÁCTICO DE LA UNIDAD 1 METODOLOGÍA APRENDIZAJE BASADO EN ESTUDIOS DE CASOS ( CLASE MAGISTRAL) ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS CONSULTAS, TRABAJOS INDIVIDUALES ( EXPOSICIÓN VISUAL)
TEST
PRUEBA DE ENSAYO
10%
X
X
TEST
PRUEBA DE ENSAYO
10%
X
X
X
TEST
PRUEBA DE ENSAYO
15%
X
X
X
TEST
PRUEBA DE ENSAYO
15%
X
X
X
TEST
PRUEBA DE ENSAYO
15%
X
X
X
TEST
PRUEBA DE ENSAYO
15%
X
X
X
X
OBSERVACIÓN
LISTA DE COTEJO
20%
PONDERACIÓN
INSTRUMENTO
X
GRAFICA
X
DEFINE DISTINGUE DESCRIBE
TÉCNICA
RESULTADOS DEL APRENDIZAJE
OBJETIVO DE APRENDIZAJE
CONTENIDOS
MATRIZ DE EVALUACIÓN
Fundamentos de microbiología, conceptos de ecología aplicados a procesos biológicos que permitan la degradación.
Introducción, reseña y terminología técnica. Tipos de contaminantes eliminables con procesos biológicos. Microbiología básica. Bacterias, hongos y virus. Conceptos ecológicos aplicados a la microbiología. Comunidades y ecosistemas microbianos. Aspectos de la ecología microbiana relacionada con la biorremediación. Clasificación de la biorremediación, principales procesos: degradación enzimática y microbiana Investigación, gráficos, diagramas, esquemas, casos prácticos.
SYLLABUS DE BIORREMEDIACIÓN AMBIENTAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO UNIDAD 2 FACTORES IMPLICADOS EN LOS PROCESOS DE BIORREMEDIACIÓN
CONTENIDOS – TEMAS (Que debe saber)
No DE HORAS/ SEMANAS
Conocer y analizar los factores que influyen en el proceso, utilidad de los microrganismos, fundamentos bioquímicos, necesidad de factores físicos y químicos.
30/ 11 ‐ 20
RESULTADOS DEL APRENDIZAJE (Qué debe ser capaz de hacer) CLASES TEÓRICAS
Distingue claramente cuales son los factores implicados en los procesos. Conoce el fundamento bioquímico que rige el proceso de biorremediación Relaciona con destreza la utilidad de los microrganismos y la relación que tienen con las técnicas.
EWEIS J., ERGAS S., CHANG D, y SCHOROEDER E, Principios de Biorrecuperación. McGraw‐Hill, México, 1999.
Identificación, reconocimiento y caracterización de los métodos para degradar por medio de la utilización de plantas
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
CLASES PRÁCTICAS
10/ 15 – 20
• El participante comprende y explora posibilidades basado en las bases teóricas y practicas de la fitorremediación. • Es un participante incluyente e investigativo.
EVIDENCIAS DE LO APRENDIDO
Trabajos de los estudiantes donde se demuestra que: define, distingue, describe y demuestra conocimiento general de la caracterización de los factores físicos, químicos y sus efectos en relación a la degradación biológica.
Generación de información técnica, informes y ejecución que familiarice con los aspectos químicos y biológicos del proceso.
Investigación de procesos industriales que utilicen plantas y cultivos in vitro para remover, contener o transformar productos contaminantes del entorno, mediante la capacidad intrínseca del material vegetativo de hiperacumular metales.
SYLLABUS DE BIORREMEDIACIÓN AMBIENTAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO
PROCESO DIDÁCTICO DE LA UNIDAD 2 METODOLOGÍA MÉTODO EXPOSITIVO‐ DEMOSTRATIVO ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS
INSTRUMENTO
PONDERACIÓN
X
TEST
PRUEBA DE ENSAYO
10%
X
X
TEST
PRUEBA DE ENSAYO
10%
X
X
X
TEST
PRUEBA DE ENSAYO
15%
X
X
X
TEST
PRUEBA DE ENSAYO
15%
X
X
X
TEST
PRUEBA DE ENSAYO
15%
X
X
TEST
PRUEBA DE ENSAYO
15%
X
X
X
X
OBSERVACIÓN
LISTA DE COTEJO
20%
GRAFICA
X
DEFINE DISTINGUE DESCRIBE
TÉCNICA
MATRIZ DE EVALUACIÓN RESULTADOS DEL APRENDIZAJE
OBJETIVO DE APRENDIZAJE
CONTENIDOS
EXPLICACIÓN DE FENÓMENOS
Conocer y comprender los factores en los procesos de remediación, caracterización de los contaminantes y técnicas para analizar los contaminantes. .
Factores físicos implicados en procesos de biorremediación. Factores químicos implicados en procesos de biorremediación. Características y naturaleza de los principales contaminantes Técnicas analíticas para la detección y cuantificación de la presencia de contaminantes. Procesos de transferencia de masa Técnicas de biorremediación: bioventing, biopilas, atenuación natural Investiga las características del material vegetativo con capacidad de llevar a cabo procesos de fitorremediación.
SYLLABUS DE BIORREMEDIACIÓN AMBIENTAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO UNIDAD 3 SISTEMAS DE BIORREMEDIACIÓN
CONTENIDOS – TEMAS (Que debe saber)
No DE HORAS/ SEMANAS
Características generales de la contaminación del emplazamiento, análisis de las medidas biocorrectivas como insumo para realizar el diseño, control, seguimiento y evaluación del sistema.
30/21 – 30
Clasifica con claridad los contaminantes con potencial de mitigación con medidas de remediación biológica. Aplica correctamente parámetros de diseño así como proceso de control, seguimiento y evaluación del sistema.
EVIDENCIAS DE LO APRENDIDO
Reconoce y caracteriza la naturaleza de los contaminantes en relación con su entorno. Explica y demuestra la eficiencia de los sistemas utilizando las técnicas adecuadas según el tipo de contaminante. Uso de resúmenes, conclusiones o comentarios propios en forma oral o escrita que favorezcan el pensamiento critico de los alumnos
EWEIS J., ERGAS S., CHANG D, y SCHOROEDER E, Principios de Biorrecuperación. McGraw‐Hill, México, 1999
CLASES PRÁCTICAS
Procesos de biorremediación de aguas residuales contaminadas con metales pesados provenientes de procesos de curtiembre.
RESULTADOS DEL APRENDIZAJE (Qué debe ser capaz de hacer) CLASES TEÓRICAS
10/25‐30
• Analiza procesos de biorremediaci ón de cromo VI de aguas de curtiembres • Es un participante incluyente e investigativo en el grupo.
Informes técnicos, fichas de resultados e interpretación de datos con relación a los límites permisibles pertinentes.
Investigación bibliográfica de los aspectos tecnológicos y TRABAJO DE aplicación de procesos de biorremediación a un vertido analizando INVESTIGACIÓN los principales factores. SYLLABUS DE BIORREMEDIACIÓN AMBIENTAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO
PROCESO DIDÁCTICO DE LA UNIDAD 3 METODOLOGÍA APRENDIZAJE BASADO EN REVISIÓN BIBLIOGRAFICA Y ESTUDIOS DE CASOS ( CLASE MAGISTRAL) ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS
PONDERACIÓN
INSTRUMENTO
TÉCNICA
GRAFICA
DEFINE DISTINGUE DESCRIBE
MATRIZ DE EVALUACIÓN RESULTADOS DEL APRENDIZAJE
OBJETIVO DE APRENDIZAJE
CONTENIDOS
CONSULTAS, TRABAJOS INDIVIDUALES Y GRUPALES ( EXPOSICIÓN VISUAL)
Aplicación de los parámetros de diseño y desarrollo de los sistemas de biotratamiento y su aplicación a casos prácticos de medios afectados por contaminantes específicos.
Biorremediación de suelos y lodos producto de procesos industriales Características y naturaleza de los suelos Tratamientos in situ de remediación biológica. Tratamientos ex situ de remediación biológica. Biorremediación de aguas: caracterización de contaminantes, biodegradadores y técnicas utilizadas. Biorremediación de emisiones: Principales fuentes de generación, principales técnicas.
X
X
SUSTENTACION
EXPOSICIÓN 20% MAGISTRAL
X
X
SUSTENTACIÓN
EXPOSICIÓN 20% MAGISTRAL
X
X
X
SUSTENTACIÓN
EXPOSICIÓN 15% MAGISTRAL
X
X
X
SUSTENTACIÓN
EXPOSICIÓN 15% MAGISTRAL
X
X
X
SUSTENTACIÓN
EXPOSICIÓN 15% MAGISTRAL
X
X
X
X
SUSTENTACIÓN
EXPOSICIÓN 15% MAGISTRAL
SYLLABUS DE BIORREMEDIACIÓN AMBIENTAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO UNIDAD 4 MODELACIÓN DE PROCESOS DE BIORREMEDIACIÓN.
CONTENIDOS – TEMAS (Que debe saber)
No DE HORAS/ SEMANAS
Características generales de procesos de biorremediación de hidrocarburos, metales en lixiviados mineros, materiales radiactivos y la aplicación del marco legal pertinente
30/31 – 40
Distingue los principales modelos de procesos de biorremediación para las formas de contaminación más comunes. Relaciona modelos de biorremediación aplicados con éxito a medios contaminados similares.
EVIDENCIAS DE LO APRENDIDO
Reconoce y explica las principales medidas de biorremediación aplicados. Explica y demuestra la eficiencia de los distintos modelos aplicados en relación con los contaminantes caracterizados. Uso de resúmenes, conclusiones o comentarios propios en forma oral o escrita que favorezcan el pensamiento critico de los alumnos
LEVIN M., GEALT M., Biotratamiento de residuos tóxicos y peligrosos, Madrid, McGraw Hill, 1997.
CLASES PRÁCTICAS
Experiencias industriales referentes a sistemas aplicados en suelos saturados de diesel, metales en lixiviados de minería y materiales radioctivos.
RESULTADOS DEL APRENDIZAJE (Qué debe ser capaz de hacer) CLASES TEÓRICAS
10/35‐40
• Conoce métodos de Trabajos de los remediación estudiantes en los que se biológica demuestra que conoce, utilizados con plantea y relaciona la éxito a nivel utilidad de la aplicación industrial de los procesos de biorremediación a casos • Es un reales de contaminación participante incluyente e investigativo en el grupo.
Caracterización de un proceso de biorremediación de TRABAJO DE hidrocarburos en deficiencia de nitrógeno en un suelo de un INVESTIGACIÓN ecosistema natural especifico. SYLLABUS DE BIORREMEDIACIÓN AMBIENTAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO
PROCESO DIDÁCTICO DE LA UNIDAD 4 METODOLOGÍA APRENDIZAJE BASADO EN REVISIÓN BIBLIOGRAFICA Y ESTUDIOS DE CASOS ( CLASE MAGISTRAL) ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS
PONDERACIÓN
INSTRUMENTO
TÉCNICA
GRAFICA
DEFINE DISTINGUE DESCRIBE
MATRIZ DE EVALUACIÓN RESULTADOS DEL APRENDIZAJE
OBJETIVO DE APRENDIZAJE
CONTENIDOS
CONSULTAS, TRABAJOS INDIVIDUALES Y GRUPALES ( EXPOSICIÓN VISUAL)
Conocimiento y comprensión de los principales modelos de procesos de remediación biológica, determinando la cinética, riesgos e incertidumbres.
Cinéticas de biodegradación de procesos de contaminación. Determinación de parámetros cinéticos aplicados a procesos de degradación. Generación de modelos de procesos de remediación biológica. Análisis de riesgos de la aplicación de los modelos estudiados Análisis de incertidumbres en relación a las variables asociadas a los factores. Estudios de casos prácticos de aplicación de sistemas de remediación.
X
X
SUSTENTACION
EXPOSICIÓN 20% MAGISTRAL
X
X
SUSTENTACIÓN
EXPOSICIÓN 15% MAGISTRAL
X
X
X
SUSTENTACIÓN
EXPOSICIÓN 20% MAGISTRAL
X
X
X
SUSTENTACIÓN
EXPOSICIÓN 15% MAGISTRAL
X
X
X
SUSTENTACIÓN
EXPOSICIÓN 15% MAGISTRAL
X
X
X
X
SUSTENTACIÓN
EXPOSICIÓN 15% MAGISTRAL
SYLLABUS DE BIORREMEDIACIÓN AMBIENTAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO CONTRIBUCIÓN DEL CURSO EN LA FORMACIÓN DEL PROFESIONAL. En el presente el profesional enfrenta un nuevo reto que pasa por convencer poco a poco a las empresas y a los organismos oficiales del potencial de la biorremediación. En algunos países se puede ya afirmar sin lugar a dudas que la biorremediación, que una vez fue una técnica marginal y que generaba demasiadas dudas, ha pasado a ser una verdadera industria. Esta “industria” busca hoy por hoy seguir mejorando en unas líneas decididamente interdisciplinares a las cuales debe aportar el profesional con estos fundamentos técnicos. RELACIÓN DEL CURSO CON EL CRITERIO RESULTADO DE APRENDIZAJE. El aprendizaje y realización de proyectos de investigación de la cátedra es integral ya que abarca las tres disciplinas de la ciencia implicadas en la biorremediación (biología, química y física) persigue los siguientes objetivos: • Ejercitar la conexión e integración entre las tres áreas de la ciencia. • Proporcionar oportunidades para explorar soluciones científicas a problemas ambientales. • Desarrollar la creatividad dentro de un contexto global que estimule y desafíe intelectualmente a los estudiantes. • Capacitar a los estudiantes para que apliquen los conocimientos, métodos y técnicas característicos de la ciencia y la tecnología en un proyecto de investigación. • Generar una toma de conciencia sobre el valor y la necesidad de colaborar en las actividades científicas y de comunicarlas de manera eficaz. • Favorecer la comprensión de las implicancias morales, éticas, sociales, económicas y medioambientales del uso de la ciencia y la tecnología ASPECTOS DE CONDUCTA Y COMPORTAMIENTO ETICO • Se exige puntualidad, no se permitirá el ingreso de los estudiantes con retraso • La copia de exámenes será severamente castigada. Art. 207 literal g. Sanciones (b) de la LOES • Respeto en las relaciones docente‐estudiante y alumno‐alumno. Art. 86 de la LOES • En los trabajos se debe incluir las citas y referencias de los autores consultados, usando las normas APA. El plagio puede dar motivo a valorar con cero el respectivo trabajo. • No se receptarán trabajos o deberes u otro fuera de la fecha prevista, salvo justificación debidamente aprobada. METODOLOGÍA METODOLOGÍA: Método Expositivo ‐ Lección Magistral ESTRATEGIA DIDÁCTICA: Demostraciones Prácticas TÉCNICA DE EVALUACIÓN: Pruebas INSTRUMENTO DE EVALUACIÓN: Pruebas escritas SYLLABUS DE BIORREMEDIACIÓN AMBIENTAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE COMPONENTE Trabajos de investigación y sustentación Trabajos prácticos, experimentación o simulaciones realizadas en clase. Lecciones, pruebas, controles de lectura Examen teórico – práctico de fin de semestre (o quimestre)
% 20% 30% 30%
CASILLAS DEL ACTA DE CALIFICACIONES Promedio de Aportes (Investigación, experimentación y aplicaciones prácticas) Promedio de Evaluaciones (de contenidos programáticos)
20%
• • • •
BIBLIOGRAFÍA ATLAS R. y BARTHA R., Ecología microbiana y microbiología ambiental. Madrid, Pearson Educación S.A., 2002. EWEIS J., ERGAS S., CHANG D. y SCHROEDER E. Principios de biorrecuperación. Madrid, McGraw Hill, 1999. LAGREGA M.D., BUCKINHAM P.L. y EVANS J.C. Gestión de residuos tóxicos. Tratamiento, eliminación y recuperación de suelos. Madrid, McGraw Hill, 1996. LEVIN M., GEALT M. Biotratamiento de residuos tóxicos y peligrosos. Madrid, McGraw Hill, 1997.
• • • • • • • •
• •
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA BSCHWARZENBACH R.P., GSCHWEND P.M., IMBODEN D.M.; Environmental Organic Chemistry, Wiley, 2002. GREENWOOD Richard, MILLS Graham, VRANA Bran Eds., Passive sampling techniques in environmental monitoring (Comprehensive analytical chemistry, Vol. 48), Elsevier, 2007. HESTER, R.E. Ed., Volatile Organic Compounds in the Atmosphere, The Royal Society of Chemistry, 1995. HEINSOHN, R. J. y KABEL, R., L., Sources and Control of Air Pollution, Prentice Hall, 1999. RUBINSON, K.A., RUBINSON, J.F., Análisis Instrumental, Prentice Hall, Madrid 2001. KEBBEKUS, B. B. Y MITRA, S., Environmental Chemical Analysis, Blackie Academic&Profesional, 1998. THEODORE, L. y BUONICORE, A., Air Pollution Control Equipment, Springer Verlag, 1994. LECTURAS RECOMENDADAS Rutas a tecnologías para la investigación y limpieza de terrenos contaminados. Bernal, M. P. 1997. Apuntes. Departamento de Conservación del Suelos y Aguas y Manejo de Residuos Orgánicos de Edafología y Biología Aplicada de Segura. Consejo Superior de Investigación Científica. (CSIC). Murcia, España. Leep, N.W., Effect of Heavy metal Pollution on Plants, volume I: Effects of trace metals on plant functions. London, Applied Science Publishers, 1981 Grupo de Ingeniería Ecológica. (sitio en inglés) http://www.ecologicalengineering.com/phytorem.html
SYLLABUS DE BIORREMEDIACIÓN AMBIENTAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO • • •
Rutas a tecnologías para la investigación y limpieza de terrenos contaminados http://www.epa.gov/superfund/action/spanish/pdfs/esp_roadmap.pdf Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. Oficina de Desechos Sólidos www.epa.gov/TIO Biorremediación. Cuaderno Nº 36. programa Por Qué Biotecnología. http://www.porquebiotecnologia.com.ar/educacion/cuaderno/ec_36.asp?cuaderno=36
RESPONSABLE DE LA ELABORACIÓN DEL SYLLABUS
Ing. Diego Burbano Salas
FECHA
Septiembre 2012
SYLLABUS DE BIORREMEDIACIÓN AMBIENTAL