Procesos de biorremediación microbiana empleados en suelos de producción agrícola by Ingeniería Agropecuaria JDC

MONOGRAFÍA

PROCESOS DE BIORREMEDIACIÓN MICROBIANA EMPLEADOS EN SUELOS DE PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

PAULA ANDREA SILVA ESPITIA

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS INGENIERÍA AGROPECUARIA TUNJA 2013 2

MONOGRAFÍA

PROCESOS DE BIORREMEDIACIÓN MICROBIANA EMPLEADOS EN SUELOS DE PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

PAULA ANDREA SILVA ESPITIA

Directora: BRIGITTE LILIANA MORENO MEDINA Ingeniera Agrónoma, MSc. (C) Fisiología Vegetal

Trabajo de Grado presentado en la modalidad de Monografía, como Requisito para optar el título de: Ingeniera Agropecuaria.

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS INGENIERÍA AGROPECUARIA TUNJA 2013 3

NOTA DE ACEPTACIĂ&#x201C;N ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________

_________________________________________ Firma Presidente Jurado

_________________________________________ Firma del Jurado 1

_________________________________________ Firma del Jurado 2

Dedicatoria A Dios. Por haberme permitido llegar hasta este punto, además de su infinita bondad y amor en cada paso fundamental para mi vida. A mi madre querida Mariela. Que con su amor y gran esfuerzo me ha apoyado en el cumplimiento de mis ideales, “te amo madre mía”. A mi padre Reinaldo y mis hermanos. Quienes creyeron en mí y me colmaron de ganas y motivación, día a día tras largas y arduas jornadas de estudio. A mis queridos padrinos Luis Gabriel y Betty. Por su apoyo incondicional, su amor y su paciencia durante la carrera. A mis abuelitos Samuel y Graciela. Sin importar el lugar, siempre están presentes en mi corazón. A mis hermosos sobrinos. Angely, Danna, y Sebastián que son el combustible de mi corazón, “Los adoro”. A mi prometido Jaime Humberto Por su cariño, amor, apoyo incondicional, motivación y por ser mi inspiración en este gran logro. Al hermoso regalo que me ha enviado Dios, motivo de amor, cariño y mi mayor felicidad “Isabella” mi bebé, quien viene en camino para transformar mi vida.

Agradecimientos

A Dios. Por su compañía permanente, y hacer de cada día especial, llevando a feliz término el cumplimiento de mis ideales y anonadarme con el maravilloso mundo de la creación. A mi querida familia Por ser parte fundamental de mis objetivos, a quienes amo desde lo más profundo de mi corazón. A mis amigos y Colegas. Que dejan gratos recuerdos e inolvidables experiencias durante la carrera. A cada uno de los docentes, que hicieron parte de mi vida universitaria. A ellos que me brindaron su conocimiento, confianza y respeto en mi crecimiento profesional y personal. A Fabio Emilio Forero Ulloa, Msc Ciencias Agrarias, con énfasis en suelos, director de la escuela de Agronomía de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia-UPTC. Por su amistad y colaboración durante el proceso. A la Ingeniera Brigitte Liliana Moreno Medina Por su asesoría, paciencia y comprensión durante la elaboración de la Monografía. Al Dr. Elías Carvajal, decano de la Facultad de Ciencias Agrarias Fundación Universitaria Juan de Castellanos. A quien debo admiración y respeto, por ser un gran líder y amigo durante la carrera.

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN JUSTIFICACIÓN OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS MARCO DE REFERENCIA BIORREMEDIACIÓN 3.1 Referente Histórico. 3.2 La contaminación generada por la agricultura. 3.2.1 Influencia de la contaminación en las propiedades del suelo. 3.2.2 Moléculas orgánicas e inorgánicas en la contaminación del suelo. 3.2.3 Ventajas y desventajas de los procesos de biorremediación. 3.2.4 Procesos de biorremediación microbiana empleado en suelos. 3.2.5 Tecnologías de la biorremediación utilizadas para la limpieza del Suelo. 3.2.6 Factores físico-químicos que inciden en la biorremediación de Suelos. 3.2.7 Funciones de las enzimas producidas por los microorganismos en el suelo. 3.2.8 Interacciones microbianas para la degradación de contaminantes 3.2.9 Los microorganismos en la biorremediación. 3.2.10 Aplicación de microorganismos en procesos de biorremediación. 4. EXPERIENCIAS SOBRE LOS PROCESOS DE BIORREMEDIACION DE SUELOS EN COLOMBIA 4.1 ANTIOQUIA 4.2 CUNDINAMARCA 4.3 RISARALDA 4.4 BOYACÁ 5. IMPACTO 5.1 IMPACTO ACADÉMICO 5.2 IMPACTO AMBIENTAL 5.3 IMPACTO ECONÓMICO 5.4 IMPACTO SOCIAL 6. CONCLUSIONES 7. RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA 1. 2. 2.1 2.2 3.

Pág 22 24 26 26 26 27 27 28 30 41 43 44 46 49 53 58 59 63 77 81 81 83 83 84 89 89 89 89 90 91 93 94

LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1.

Suelo erosionado y contaminado con alto contenido de

potasio. Figura 2.

Proceso del compostaje.

Figura 3.

Modelo conceptual del proceso de mineralización

contaminantes en el suelo. Figura 4.

Comunidades microbianas del suelo.

Figura 5.

Nitrosomonas.Bacterias que consumen amoniáco.

Figura 6.

Beggiatoa. Bacterias filamentosas oxidadoras de azufre.

Figura 7.

BacteriaThiobacillus Ferrooxidans, bacterias del hierro.

Figura 8.

Pseudomona aeruginosa.

Figura 9.

Sección transversal de un nódulo con Rhizobium.

Figura 10.

V. Photobacterhium.

Figura 11. Lactobacillus bulgaricus.

Figura 12. (Arthrobacter) Bacteria natural del suelo.

Figura 13. Arqueobacteria metanogénica.

Figura 14. Raíz de trébol colonizada de micorrizas.

Figura 15. Endomicorrizas en corte longitudinal de raíz.

LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1.

Clases

contaminantes

sujetos

procesos

biorremediación. Tabla 2.

Características principales de algunos metales pesados.

Tabla 3.

Aportes estimados de metales pesados a suelos agrícolas por

diferentes fuentes. Tabla 4.

Efecto de la materia orgánica en las propiedades del suelo.

Tabla 5.

Comparación de remediación biológica y remediación físico-

química. Tabla 6.

Compuestos orgánicos degradados por diversos grupos

microbianos. Tabla 7.

Especies microbianas degradadoras de compuestos tóxicos contaminantes.

GLOSARIO

Aireación: Se considera un método de volatilización pasiva para contaminantes aéreos. El suelo se excava y se vierte una fina capa, de unos 20 cm, sobre una superficie impermeable. Para favorecer la volatización se procede a la remoción periódica, por ejemplo, mediante el arado. El riego también favorece el proceso ya que el agua disuelve los contaminantes y produce su desorción y al evaporarse los arrastra hacia la superficie. Además la humedad acelera la actividad de los microorganismos. También al extender el suelo se aumenta su temperatura y se expone a la acción de los vientos, con lo que aumenta la volatización. Aislamiento: consiste en impedir que el contaminante se mueva de donde está poniendo barreras físicas tanto superficial como lateralmente. Sobre todo con láminas de arcilla: organoarcilla. Tiene mucha capacidad para retener compuestos orgánicos contaminados. La absorción sobre la materia orgánica es mayor que sobre los silicatos. El principal inconveniente es que los contaminantes no se destruyen, y los costos son bajos o moderados. Arrastre Consiste en inyectar un gas para arrastrar a los contaminantes. Generalmente se utiliza aire y vapor de agua; el aire penetra desde la superficie del terreno y se fuerza su circulación al succionarlo a través de unos pozos que se excavan. En otras ocasiones el aire o un gas se inyecta sobre la superficie del suelo o a través de pozos (en este último caso, se recomienda sellar la superficie del terreno con arcilla, plástico, cemento, asfalto, etc). Ocasionalmente se mejoran los rendimientos utilizando aire caliente. Es un procedimiento solamente válido para extraer contaminantes volátiles (cómo mínimo con una presión de vapor de mercurio de 0,5mm) y de bajo peso molecular, como son: xileno, benceno, tolueno, tetracloruro de carbono, tricloroetano, cloruro de metilo, entre otros. Bioaumentación microbiana: Es un principio de la biorremediación que consiste en utilizar bacterias altamente especializadas, para incrementar y mejorar la 10

capacidad de digestión total de la población bacteriana natural, presentes en los tratamientos de aguas residuales de aguas y suelos. El tamaño del inóculo a utilizar depende de la zona contaminada, de la dispersión de contaminantes y la velocidad de crecimiento de los microorganismos degradadores.

Biodegradación: Es un procedimiento natural, mediante el cual los organismos: bacterias, hongos, algas, nematodos son capaces de eliminar compuestos orgánicos e inorgánicos de un medio, la mayoría de organismos son capaces de utilizar elementos de su entorno que mediante actividad enzimática propia de su actividad metabólica, obteniendo energía de su actividad biosintética, de esto el interés por el aprovechamiento de sus capacidades degradantes en la recuperación de ambientes mediante procesos de biorremediación.

Bioestimulación microbiana: Circulación de agua, oxígeno y nutrientes a través de un suelo contaminado, que perite estimular la actividad de los microorganismos autóctonos y mejorar la biodegradación de contaminantes orgánicos o la inmovilización de contaminantes inorgánicos presentes en el sitio contaminado.

Biopila: constituye una tecnología de biorremediación ex situ en la cual el suelo contaminado con hidrocarburos es extraído y dispuesto en un área de tratamiento o piscina previamente excavada para su descontaminación con microorganismos. La base de la piscina de tratamiento estará cubierta con una superficie impermeable para reducir al mínimo el riesgo de lixiviación de los contaminantes al suelo limpio que queda debajo. Los lixiviados recogidos por el sistema de drenaje pueden ser tratados en un biorreactor en la misma zona.

Biotecnología Medioambiental: Se centra en el tratamiento biológico de residuos urbanos e industriales para frenar sus efectos contaminantes. Además, ofrece una gran variedad de aplicaciones y soluciones que, en combinación con otras tecnologías, hacen posible la noción de crecimiento sostenible.

Carbamatos: Son compuestos derivados del ácido carbámico que se utilizan como plaguicidas- Por ejemplo el carbaril; o el propoxur, llamado Baygon, entre otros. Son poco persistentes (días) y se eliminan en la orina. Son poco tóxicos para el hombre pero menos eficaces en su acción como pesticidas que los organofosforados. Se usan menos en agricultura y más en interiores, como insecticidas caseros. Contaminación: Proceso por el cual un ecosistema se altera debido a la introducción, por parte del hombre, de elementos, sustancias y/o energía en el ambiente, hasta un grado capaz de perjudicar su salud, atentar contra los sistemas

ecológicos

organismos

vivientes,

deteriorar

estructura

características del ambiente o dificultar el aprovechamiento racional de los recursos naturales. Compuesto organoclorado: Es un compuesto químico orgánico, es decir, compuesto por un esqueleto de átomos de carbono en el cual, algunos de los átomos de hidrógeno unidos al carbono han sido reemplazados por átomos de cloro.

Los

organoclorados

conforman

grupo

pesticidas artificiales

desarrollados principalmente para controlar las poblaciones de insectos plaga la mayoría de estos son subproductos de industrias y pueden llegar a ser cancerígenos. Estos compuestos DDT, aldrin, endrin, lindano, etc.son tóxicos, su persistencia en el ambiente sin ser destruidos puede prolongarse hasta un número considerable de años y se bioacumulan, es decir, van aumentando su concentración al ir ascendiendo en la cadena trófica. Degradación del suelo: Es la pérdida total o parcial de la productividad cualitativa y/o cuantitativa de los suelos debida a procesos como salinización, erosión, inundación, desertización y contaminación. Esta carta tiene repercusiones económicas y medioambientales. Cambio en las propiedades del suelo que ocasionan una reducción del margen de actuación de las funciones que un determinado suelo puede desempeñar.

Enzimas: Proteínas especializadas capaces de transformar químicamente una molécula; son sin duda las moléculas biológicas más notables ya que solamente transforman a una molécula y a ninguna otra y esto lo hacen varios cientos de veces por segundo. Estas características las hacen mucho mejores que cualquier catalizador químico hecho por el hombre. Extracción por fluidos: Consiste en separar los contaminantes mediante la acción de un fluido, a veces aire (arrastre) y en otras ocasiones se usa agua (lavado). Una vez arrastrado el contaminante, se depura el efluente con técnicas apropiadas. Se trata de procedimientos muy sencillos pero para que sean efectivos requieren que los suelos sean permeables y que las sustancias contaminantes tengan suficiente movilidad. Además, no son métodos válidos cuando el suelo presenta una alta capacidad de adsorción.

Fitorremediación: Es una de las ramas de la biorremediación en la que se emplean plantas y microorganismos asociados a la raíz para remover, transformar, o acumular sustancias contaminantes, localizadas en suelos, acuíferos, cuerpos de agua.

Grado de contaminación: Se estima exclusivamente por los valores de biodisponibilidad que se refiere a la asimilación del contaminante por los organismos, con la posibilidad de causar algún efecto negativo o postivo, en segundo lugar la movilidad que es la regulación y disposición del contaminante junto con el transporte a los sistemas, en tercera medida a la persistencia que consiste en el periodo de actividad de la sustancia, el grado de peligrosidad, y por último a la carga crítica que representa la cantidad máxima de un determinado componente que puede ser aportado al suelo sin que se produzcan efectos nocivos.

Hidratos de Carbono: Son la principal fuente de energía para el organismo. Dentro de estas moléculas encontramos a los azúcares, que son las moléculas que aportan energía de forma “inmediata” para los procesos celulares, necesarios para las funciones metabólicas de los microorganismos en la producción de enzimas para los procesos de biorremediación.

Microorganismo: Todos aquellos seres vivos que por su reducido tamaño solo son visibles con el microscopio, además de ser los cimientos de la vida en la tierra, ocupan un lugar indispensable en toda estructura viva y son necesarios para su supervivencia. Debido a la diversidad de sus metabolismos y formas de vida, pueden vivir en condiciones extremas, siendo ubicuístas, formando una capa continua sobre la tierra, conocida como microcosmos.

Moléculas orgánicas: Son muy diversas, pero están compuestas en su mayoría por muy pocos elementos: carbono (el cual constituye el “esqueleto” de la mayoría de las sustancias orgánicas), hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre.

Organofosforados: (malation, paration, etc.) son poco persistentes (días) y se eliminan en la orina. Son tóxicos para el hombre, en igual magnitud a los venenos más conocidos como son el arsénico, la estricnina o el cianuro. Fueron desarrollados a partir del gas que ataca el sistema nervioso preparado por los alemanes en la Segunda Guerra Mundial. Se emplean masivamente en agricultura. Quelato: Estructura molecular en la que los iones metálicos se hallan unidos a un compuesto orgánico. Entre las propiedades más importantes de los quelatos se encuentran

alta

solubilidad

agua,

poseer

resistencia

biotransformación y su capacidad de formar complejos no tóxicos a partir de metales tóxicos.

Respiración celular: Es el proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener energía a respiración celular es una reacción exergónica, donde parte de la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP.

El aceptor final de electrones es una sustancia

inorgánica. Si es el O2, se trata de una respiración aerobia que realizan la mayoría de los organismos; si es otro compuesto inorgánico (NO 3-, SO42-, CO2), se trata de una respiración anaerobia, exclusiva de ciertos microorganismos. Aproximadamente el 40% de la energía libre emitida por la oxidación de la glucosa se conserva en forma de ATP. Cerca del 75% de la energía de la nafta se pierde como calor de un solo el 25% se convierte en formas útiles de energía.

Simbiosis: Concepto que procede del griego y que puede traducirse como “medios de subsistencia”. Para la biología, se trata de un vínculo asociativo desarrollado por ejemplares de distintas especies. El término se utiliza principalmente cuando los organismos involucrados (conocidos como simbiontes) obtienen un beneficio de esa existencia en común.

Suelo agrícola: Es aquel que se utiliza en el ámbito de la productividad para hacer referencia a un determinado tipo de suelo que es apto para todo tipo de cultivos y plantaciones, es decir, para la actividad agrícola o agricultura. Este suelo debe ser en primer lugar un suelo fértil que permita el crecimiento y desarrollo de diferentes tipos de cultivo que sean luego cosechados y utilizados por el hombre, por lo cual también debe ser apto por sus componentes para el ser humano.

Sustancias húmicas: Comprenden entre el 60 y 80 % de la materia orgánica del suelo. Son grandes moléculas de peso molecular elevado y composición variable, de color oscuro y son amorfas. Son los materiales orgánicos más resistentes al ataque microbiano.

Tecnología Limpia: Es la tecnología que al ser aplicada no produce efectos secundarios o trasformaciones al equilibrio ambiental o a los sistemas naturales (ecosistemas). Las tecnologías limpias tratan de reducir como a evitar la contaminación, modificando el proceso y/o el producto. La incorporación de cambios en los procesos productivos puede generar una serie de beneficios económicos a las empresas tales como la utilización más eficiente de los recursos, reducción de los costos de recolección, transporte, tratamiento y disposición final. Tratamiento

microbiológico:

microorganismos

con

Consiste

capacidad

potenciar

degradación

el de

desarrollo

contaminantes

(bioremediación). Se puede o favorecer la actividad de los microorganismos presentes o introducir nuevas especies. Para favorecer las acciones bióticas se pueden mejorar determinadas condiciones edáficas, añadiendo nutrientes, agua, oxígeno y modificando el pH. En líneas generales la mayoría de los contaminantes orgánicos se degradan bajo condiciones aerobias. Sin embargo hay determinados compuestos, como los alifáticos clorados que resisten bien en condiciones aerobias pero son fácilmente degradados en las anaerobias. Otros incluso, como es el caso de los PBC, se degradan primero en condiciones anaerobias, produciéndose la descloración de manera rápida, y luego la degradación prosigue bajo condiciones aerobias. La velocidad de descomposición por los organismos va a depender de su concentración, de determinadas características del suelo (disponibilidades de oxígeno y de nutrientes, pH, humedad y temperatura) y de la estabilidad del contaminante. Este tratamiento se puede desarrollar in situ, on site o ex situ. Vitrificación: Consiste en solidificar el contaminante “in situ” aplicando una corriente eléctrica. Se puede inmovilizar el contaminante hasta 10.000 años. El principal inconveniente es que es una tecnología en desarrollo y los costos son muy altos.

Vulnerabilidad del suelo: Representa el grado de sensibilidad frente a la presencia

agentes

contaminantes,

mayor

amortiguación

menor

vulnerabilidad, de esta manera la vulnerabilidad del suelo depende de la capacidad de afectación, del tiempo que debe transcurrir para que los efectos indeseables se manifiesten en las propiedades físicas y químicas, también de la velocidad con la que se producen los cambios en los componentes edáficos en respuesta del impacto de los contaminantes.

Xenobiótico: Se aplica a los compuestos cuya estructura química en la naturaleza es poco frecuente o inexistente debido a que son compuestos sintetizados por el hombre en el laboratorio.

RESUMEN

Los agroecosistemas son espacios creados por el ser humano, que a través de su historia han reportado beneficios en su alimentación y en el uso controlado de recursos de la naturaleza. Estos ambientes se han visto en la actualidad afectados por diferentes procesos de contaminación, como la emisión de gases tóxicos generadores de lluvias ácidas, que cambian algunas condiciones del suelo como el pH; otros como el uso masivo de sustancias que contienen compuestos poco degradables como hidrocarburos, metales pesados y compuestos xenobióticos que impactan la biocenosis del agroecosistema.

Con el advenimiento de la concienciación ecológica global de fines del siglo XX, soportado en trabajos como los de Rachel Carson, James Lovelock y Arne Näess, entre otros, han surgido diversas ideas y tecnologías que buscan un manejo limpio de residuos, reversiones de impactos ambientales sobre el aire, el agua y el suelo. En este orden de ideas, el concepto de biorremediación nace en 1981, cuando Ronald Atlas publicó el primer trabajo de investigación en el tema, “Microbial Degradation

Petroleum

Hydrocarbons:

Environmental

Perspective” (Department of Biology, University of Louisville, Louisville, Kentucky) como medida para recuperar suelos deteriorados con agentes contaminantes como el petróleo.

La biorremediación utiliza grupos de seres vivos, entre ellos los microorganismos tales como bacterias, cianobacterias, algas y hongos. Se aprovechan las capacidades metabólicas de degradación molecular que muchos de estos organismos han utilizado durante millones de años, con el fin de descomponer y/o transformar complejos de sustancias que pueden ser tóxicas y nocivas para el medio ambiente.

Es importante tener en cuenta los componentes de un proceso de biorremediación (propiedades fisicoquímicas del suelo, agentes contaminantes, poblaciones microbianas). Este se puede llevar a cabo In situ, que es en el lugar directamente contaminado, o Ex situ, cuando la biorremediación se maneja en un lugar diferente al contaminado, o en un laboratorio. Algunos de los factores que se deben tener en cuenta en dicho proceso, van desde el tipo de suelo, sus características fisicoquímicas, la clase de contaminantes a tratar, los microorganismos que se tendrán en cuenta para desarrollarlo y las técnicas que se pueden usar.

Se pretende con este estudio dar a conocer algunas alternativas de recuperación para los suelos de producción agrícola, en Colombia, en el departamento de Boyacá, con el fin de generar una fuente de información que pueda apoyar a futuras investigaciones en este tema de interés ecológico.

PALABRAS CLAVES: Contaminación,

Agroecosistemas,

Microorganismos

Compuestos, Nocivo, Técnicas, Recuperación,

Bioaumentación,

ABSTRACT

The agroecosystems are spaces created by the human being that have reported benefits in their feeding through their history and in the controlled use of resources of the nature. These environments have seen each other at the present time affected by different processes of contamination, as the emission of generating toxic gases of sour rains that change some conditions of the floor like the pH; others as the massive use of substances that contain compound not very degradable as hydrocarbons, metals heavy and compound xenobiotics that impact the biocoenosis of the agroecosystem.

With the coming of the global ecological understanding of ends of the XX century, supported in works like those of Rachel Carson, James Lovelock and Arne N채ess, among other, they have arisen diverse ideas and technologies that look for a clean handling of residuals, reversions of environmental impacts on the air, the water and the floor. In this order of ideas, the biorremediation concept is born in 1981, when Ronald Atlas published the first investigation work in the topic, "Microbial Degradation

Petroleum

Hydrocarbons:

Environmental

Perspective"

(Department of biology, University of Luisville Kentucky) as measure to recover floors deteriorated with polluting agents as the petroleum.

The

biorremediation uses alive

beings

groups,

among them the such

microorganisms as bacterias, cyanobacterium, algae and mushrooms. The metabolic capacities of molecular degradation that many of these organisms have used during millions of years take advantage, with the purpose of to break down and/or to transform complex of substances that can be toxic and noxious for the environment. It is important to keep in mind the components of a biorremediation process; this you can carry out In site that is in the place directly polluted, or Former site, when

the biorremediation is managed in a place different to the polluted one, or in a laboratory. Some of the factors that should be kept in mind in this process, go from the floor type, their physiochemical characteristics, the class of pollutants to try, the microorganisms that will be kept in mind to develop it and the techniques that can be used.

Aim of this study is to present some alternatives for soil recovery of agricultural production, in the high basin of the river Chicamocha, in the department of Boyacรก, with the purpose of generating a source of information that can support to future investigations in this topic of ecological interest.

KEY WORDS: Pollution, Agroecosystems, Bioaumentation, Microorganisms, Chemicals, Harmful, Techniques, Recovery.

INTRODUCCIÓN

Esta monografía se enmarca dentro de los tipos de investigación descriptiva y bibliográfica, tiene como propósito ofrecer una visión sobre los procesos de biorremediación microbiana que se emplean para recuperar agroecosistemas deteriorados, haciendo énfasis en suelos. Según Harrison (2003), sostiene que el recurso del suelo ha venido sufriendo impactos negativos en el uso desmedido y no apropiado en la producción agropecuaria, cuya consecuencia es la contaminación.

Desde finales del siglo XX, la biorremediación ha sido usada como alternativa para recuperar los suelos que han sido deteriorados. Fernández (2006), afirma que los seres vivos que actúan en estos procesos son bacterias, hongos, algas, y otros organismos como nemátodos y las plantas. También se utilizan componentes celulares y enzimas libres.

De acuerdo con investigaciones realizadas en la Universidad Politécnica Salesiana de España (2012) concluyen que las bacterias tienen alto poder de degradación y pueden descomponer cualquier tipo de materia orgánica. Además, los procesos de biorremediación se han visto potenciados en algunos casos con ingeniería genética realizada sobre algunas cepas bacterianas implicadas.

Amestoy (2011) sostuvo que la versatilidad metabólica de los microorganismos los ha llevado a ser propuestos para el tratamiento de contaminación ambiental producida por hidrocarburos y otros compuestos orgánicos como organoclorados; incluso, por la acumulación de metales pesados o compuestos xenobióticos.

Las sustancias contaminantes susceptibles de degradación son aquellas que se pueden modificar o eliminar a través de la biorremediación. Por ejemplo, los

componentes orgánicos pueden ser erradicados o transformados en sustancias inocuas en el ecosistema.

García y Montes (2005) concluyeron que los resultados de la aplicación de este tipo de sustancias se reflejan en el aumento de la concentración de nutrientes, materia orgánica y sustancias químicas en los productos cosechados en las granjas actuales, sin tener en cuenta el impacto ambiental de estas sustancias en la cadena alimentaria; adicional a esto se muestra la falta de conciencia ambiental desde el agricultor hasta el consumidor final, en estos temas.

Según Otano (2011), la contaminación del suelo además de afectar ámbito socioeconómico para los productores agropecuarios, también ocasiona graves daños en el medio ambiente de manera sinérgica. De esta manera la biorremediación adquiere un valor significativo en las tecnologías empleadas en la recuperación de suelos, dado que ha sido un tema novedoso en las dos últimas décadas, en las cuales se han perfeccionado los procesos y técnicas para la recuperación del mismo.

Por lo anterior, en esta monografía se compilan estados de referencia en los cuales se señalan los procesos y aspectos generales de la biorremediación microbiana en suelos de producción agrícola, con el fin de proporcionar información de interés sobre el tema. Para ello se exponen experiencias de diferentes procesos de biorremediación en Colombia.

1. JUSTIFICACIÓN

En la actualidad, el potencial de contaminación de los productos cosechados en las granjas es mayor que el potencial de contaminación de los sistemas extensivos de las décadas anteriores. Meagher (2011) aclara que los terrenos agrícolas se utilizan en ocasiones como receptores de los desechos orgánicos no procedentes de las granjas, tales como los residuos del procesado de alimentos y Iodos de las aguas residuales urbanas e industriales. Una de las necesidades que busca satisfacer este trabajo es dar a conocer a los lectores mediante un trabajo de investigación basado en la revisión de otras investigaciones y experiencias de la biorremediación, como un proceso que disminuye los impactos ambientales derivados del uso y propiedades del suelo y a su vez como permite recuperarlo para un mejor aprovechamiento de este recurso natural.

Por lo anterior en la actualidad controlar la contaminación procedente de la agricultura y otras actividades como la ganadería, minería y otros procesos industriales, que son evidentes, es una tarea de nunca acabar, ahora que se comienzan a unir esfuerzos para reducir el impacto ambiental en el mundo. García (2005) considera un suelo contaminado desde el punto de vista medioambiental cuando se alteran negativamente las características físicas, químicas y biológicas, por la presencia de sustancias peligrosas en concentraciones mayores que las aceptables, que ponen en riesgo los agroecosistemas y la salud humana.

Maroto (2012) indica que una de las herramientas utilizadas para este fin es el proceso de biorremediación, el cual es entendido como una remediación o tratamiento de mejora de un componente ambiental suelo, fuentes de agua, y aire. Con la incorporación de agentes biológicos, principalmente microorganismos, además se debe tener en cuenta que en los procesos de biorremediación se 24

rompen las moléculas de los compuestos contaminantes, lo que genera la alteración de las propiedades en el suelo. Todo esto gracias al principio basado en la acción enzimática, donde a partir de reacciones de oxido-reducción, trasformación y mineralización se logra la inactivación y eliminación de contaminantes que alteran la composición del suelo.

Herves (2011) asevera que al aumentar el número de los suelos contaminados con materiales altamente tóxicos, fertilizantes para el MIP (Manejo Integrado de Plagas y Enfermedades), hidrocarburos, metales pesados, residuos urbanos e industriales, se hace necesario el trabajo y la investigación en procesos de biorremediación.

Con el fin de generar tecnologías de fácil aplicación, económicas y amigables con la naturaleza, esta monografía pretende ser pionero en la apertura de nuevas orientaciones, estudios y aplicaciones de la biorremediación en agroecosistemas deteriorados de Boyacá y Colombia.

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Identificar los procesos de biorremediación que se emplean para recuperar agroecosistemas deteriorados y la importancia de las interacciones microbianas que contrarrestan la contaminación del suelo.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Describir la biorremediación, sus características y componentes como proceso recuperador de agroecosistemas.

2. Identificar los principales agentes contaminantes en suelos de producción agrícola.

3. Reflexionar sobre los procesos de biorremediación, como alternativa de solución para reducir el impacto ambiental en algunas zonas de Colombia.

3. MARCO DE REFERENCIA

BIORREMEDIACIÓN.

Harekrushna y Chandan (2012) definen la biorremediación como un proceso mediante el cual se usan microorganismos que se encargan de transformar y degradar los contaminantes del suelo y otros ambientes, y así devolver las condiciones normales de los mismos.

Según García (2003) este proceso se encarga de optimizar y activar las condiciones de la biocenosis y de los microorganismos introducidos, para ello es necesario tener en cuenta varios factores propicios de índole faunístico, nutricional,

físico-químico

así

los

compuestos

del

contaminante

son

transformados por los organismos vivos , a través de reacciones metabólicas pues las sustancias contaminantes existentes con los nutrientes y los aceptores de electrones (estos últimos para proporcionar la energía necesaria a los microorganismos) disponibles en el medio deben ser metabolizados por los microorganismos y finalmente convertirlo en un producto menos nocivo o inofensivo para el ambiente del suelo.

EPA (2006) establece que la biorremediación microbiológica ocurre bajo condiciones aeróbicas como anaeróbicas en condiciones aerobias el producto final es CO2, agua y material celular

y en las anaeróbicas el producto final de la

biodegradación es CH4, CO2, y H2.

3.1 REFERENTE HISTÓRICO

La biorremediación nace a principios de la década de los 80, El primer artículo, “Microbial

Degradation

Petroleum

Hydrocarbons:

Environmental

Perspective” realizado por Ronald M Atlas (1981), explica cómo ya en los años ochenta se identificó como problema la contaminación por hidrocarburos, En él, además de llevarse a cabo una recopilación de todos los estudios y resultados realizados hasta esa fecha en materia de degradación microbiana de hidrocarburos, se plantea la fuerte dependencia de las condiciones ambientales en el proceso de descontaminación. También se analiza la necesidad de realizar más investigaciones para dar solución a dudas no resueltas como el destino de los componentes del petróleo o las vías de degradación.

Davis (1956) indica que los primeros aportes de la biorremediación en la historia fueron aplicados en procesos de compostaje, el cual constituía una forma empírica de biorremediación, en la que los derivados de los residuos domiciliarios e industriales, tanto orgánicos como inorgánicos, eran recolectados en contenedores para su posterior biodegradación mediante microorganismos.

Meagher (2000) afirma que a mediados del siglo XX se desarrollaron las primeras investigaciones cuyo objetivo era evaluar el potencial de los microorganismos que pudieran degradar contaminantes, éste proceso intencionado fue llamado biorremediación, en las cuales se aducen inicialmente técnicas similares al “landfarming” (labranza).

Los procesos naturales de biorremediación y fitorremediación (remediación por plantas) se han usado desde hace siglos; tal es el caso de la desalinización de terrenos agrícolas por la acción de plantas capaces de extraer las sales. De acuerdo con Zhu (2004) la biorremediación usando microorganismos fue inventada por el científico norteamericano George M. Robinson. Éste trabajó como

ingeniero petrolero asistente de la compañía Santa María de California en la década de 1960 y se dedicó a experimentar con una serie de microbios en frascos contaminados de petróleo”.

Según Torres (2009) posteriormente surgieron las primeras investigaciones sobre biorremediación hechas en petróleo, datan del año 1981 y otros estudios con sustancias organofosforadas y organocloradas, notando que los microorganismos eran capaces de absorber compuestos orgánicos, tanto naturales como sintéticos, y degradarlos.

Con estos antecedentes cabría esperar un gran avance en este campo en años posteriores, pero la realidad es bien distinta. Según Sambasivan (2013), en el año 2004 el artículo titulado “Literature Review on the Use of Commercial Bioremediation Agents for Cleanup of Oil-Contaminated Estuarine Environments” destaca la falta de rigor de las investigaciones llevadas a cabo sobre la biorremediación como técnica de depuración de aguas contaminadas por hidrocarburos. La ausencia de rigor científico es común tanto en los informes que se enmarcan dentro de lo que se denomina literatura “gris”, como en aquellos realizados por instituciones gubernamentales o fabricantes de productos de biorremediación.

Cloete (2000), asegura que en el siglo XXI, con el desarrollo de técnicas rápidas de biología molecular que permiten caracterizar las poblaciones nativas de los agroecosistemas contaminados, así como su potencial enzimático, los procesos de biorremediación se optimizaron.

También se protocolizó la exploración de implicaciones de procesos de biodisponibilidad de microbios, definidas por las propiedades fisicoquímicas de los contaminantes. Khanna (2011) sostiene que estas propiedades en ocasiones limitan la capacidad de biodegradación que presentan los microorganismos.

3.2. La contaminación del suelo generada por la agricultura. a. Sustancias que generan contaminación en el suelo Tabla 1: Clases de contaminantes sujetos a procesos de biorremediación. CONTAMINANTES BIODEGRADABLES Agentes Contaminantes Ejemplos Hidrocarburos monoaromáticos (Benzeno, toluneo,etil benzeno). Hidrocarburos policíclicos. (Naftaleno, pireno y pireno, benzopireno). Hidrocarburos lineales y halogenados Clorometano, Fluormetano. Explosivos TNT. Trinitrotolueno, Tolueno. Nitrocompuestos polimétricos (Celulosa, lignina). Colorantes. Tartracina, Eritrosina, Pigmentos de metales. Etc. Fármacos (Antibióticos). Metales pesados. Mercurio (Hg), Cadmio (Cd), Arsénico (As), cromo (Cr), Talio (Tl), y Plomo (Pb). Hidrocarburos de todo tipo. Alifáticos, BTEX, PAHs, etc. aromáticos. Hidrocarburos clorados. PCBs, TCE, Pesticidas, herbicidas, Compuestos PCE. Pesticidas DTT. organofosforados, organoclorados, cianuros, fenoles.). Compuestos nitrogenados. Trinitrotolueno (TNT) Xenobióticos: Compuestos sintetizados químicamente, que no existen en la naturaleza.(Pesticidas, Herbicidas, Plásticos, PCB (Organo clorado). Fuente: (WEISS, 1999).

Elementos Traza

Huiman (2011) establece el término de elementos traza aplica para un amplio grupo de elementos, los cuales son importantes desde el punto de vista biológico e Industrial. Cuando se habla de metal pesado se refiere a que presentan una densidad atómica mayor a 6g/cm3 y confiere carácter metálico.

Los llamados elementos traza se encuentran normalmente en el suelo en bajas concentraciones, y no exceden normalmente 1000mg/kg; algunos de ellos son esenciales para organismos en pequeñas pero críticas concentraciones; dentro de estos elementos, se encuentran los oligoelementos o micronutrientes, que son requeridos en muy pequeñas cantidades por plantas y animales, además son necesarios para que los organismos completen su ciclo vital. En general, cuando 30

pasan cierto umbral se vuelven tóxicos. Dentro de este grupo están: As, B, Co, Cr, Cu, Mo, Mn, Ni, Se y Zn. por ejemplo.

Sin embargo, autores como Baker y Senft (1985) afirman que en el momento en que las concentraciones de estos elementos traza exceden los parámetros normales, ya sea por fuentes naturales o antrópicas, ellos pueden ser tóxicos para plantas, microorganismos y animales; como consecuencia terminan siendo elementos potencialmente tóxicos (EPT), este término también incluye a los elementos tóxicos como cadmio y plomo, (metales pesados).

Arsénico (As)

El arsénico es de todos los elementos traza que no son metales pesados, al que se le ha prestado mayor atención en los estudios de contaminación, debido a su extrema toxicidad. Se presenta bajo una gran diversidad de compuestos con grados de toxicidad muy variables. Afortunadamente, sus formas más tóxicas son muy poco frecuentes en los suelos. Gadd (1993) afirma que es un elemento esencial para el desarrollo de algunos organismos (por el ser humano) y promueve el crecimiento en ciertos animales. La movilidad del arsénico en los suelos es mínima.

Cadmio (Cd)

Se trata de un metal pesado de muy alta peligrosidad, dada su elevada capacidad de acumulación en los organismos y su fuerte toxicidad. Por otra parte tal como lo menciona Alloway (1995) “No es un elemento necesario para los organismos. El pH afecta sensiblemente a la solubilidad del Cadmio”.

Su retención, por la fase sólida, aumenta fuertemente al incrementarse el pH. Tiende a ser más móvil que la mayoría de los metales pesados. Su comportamiento es similar al Ca2+ y está ligado al Zn. Los suelos con CaCO3 (carbonato

calcio)

adsorben

reducen

sensiblemente

biodisponibilidad. Al aumentar la materia orgรกnica y la capacidad de cambio del suelo se incrementa la adsorciรณn del Cd. Con la materia orgรกnica forma complejos menos estables que los de otros metales pesados, como el Pb o Cu. Los รณxidos de Fe tambiรฉn adsorben al Cd.

Cobalto (Co)

Por alteraciรณn de los minerales de Co (arseniuros, sulfuros y ciertos silicatos) se libera Co2+ y Co3+ que son bastante mรณviles en medios oxidantes y รกcidos. Pero el Co no migra normalmente como fase soluble pues el Co 2+ y el Co3+ son fuertemente adsorbidos por los รณxidos de Fe y Mn y por la materia orgรกnica. Los quelatos de Co son muy mรณviles y muy disponibles para los organismos.

Los รณxidos, hidrรณxidos y carbonatos de Co son muy insolubles. Baker y Snift (1995) aseguran que se trata de un elemento necesario, en muy bajas concentraciones, para el crecimiento de plantas y animales. En dosis mayores de 25 mg/dรญa es tรณxico.

Estos elementos pueden ser un serio problema ya que

pueden ser causantes de contaminaciรณn desgastando notablemente los recursos naturales.

Cromo (Cr)

Es un elemento esencial para los organismos. De acuerdo con Pruebb (1997) el Cr puede presentarse bajo diferentes estados de oxidaciรณn en los suelos, sus formas mรกs estables son el Cr3+ y el Cr6+, siendo el primero el mรกs estable. El Cr3+ es poco tรณxico y es relativamente inmรณvil, mientras que el Cr6+ es muy tรณxico y se mueve con facilidad en los suelos porosos y con pH de moderado a alto. El Cr3+ es poco tรณxico y es relativamente inmรณvil, mientras que el Cr6+ es muy tรณxico y se mueve con facilidad en los suelos porosos y con pH de moderado a alto. Por lo que llega a estar presente en el horizonte subsuperficial de los suelos

contaminados. La movilidad del Cr aumenta al disminuir el pH, pero es mucho menos sensible a las variaciones del pH que el Pb, Zn, Cd y Co. Según García (1978) “El Cr (IV) existe como anión, es un oxidante fuerte y tiene una marcada tendencia a reducirse (sobre todo en presencia de materia orgánica y de óxidos de Mn) en grandes concentraciones”.

Cobre (Cu)

El cobre es uno de los más importantes elementos para las plantas y los animales. De acuerdo con Bohn (1985), el exceso de Cu puede producir deficiencia de Zn y viceversa. Las formas asimilables por las plantas son el [Cu(H 2O)6]2+ para los suelos ácidos y como Cu(OH)2 en los neutros y alcalinos. El Cu es fuertemente fijado en los suelos y por tanto es un metal muy poco móvil y muy poco sensible a los cambios de pH.

Pruebb (1997) aclara que la materia orgánica y los óxidos de Fe y Mn son los parámetros más importantes para la adsorción del Cu, jugando las arcillas y la capacidad de cambio acciones mucho menos decisivas. Los ácidos húmicos y fúlvicos se unen fuertemente al Cu2+ formando quelatos solubles. Son muy numerosos los minerales que por alteración liberan Cu, como son los sulfuros, sulfatos, sulfosales y carbonatos; principalmente.

Mercurio (Hg)

Las formas de mercurio en suelos son Hg, Hg2+ y Hg22+, dependiendo de las condiciones de oxidación-reducción, siendo las dos primeras las formas más frecuentes. Su forma de presentación está regulada por las condiciones de pH, concentración de Cl- y actividad microbiana.

Pruebb (1997) afirma que debido a la tendencia del mercurio para formar complejos el Hg2+ ocurre muy raramente como ion en los suelos. A pH ácido la forma más estable son los complejos de HgCl. Por encima de pH de 7 es el

Hg(OH)2 la forma estable. En la formación de complejos la materia orgánica juega un importante papel ya que aumenta la capacidad de intercambio catiónico y proporciona estabilidad en la estructura de agregados. Su disponibilidad no está influenciada por el pH.

Molibdeno (Mo).

El molibdeno se presenta en forma aniónica en los suelos y es, junto al Se, uno de los pocos metales pesados que muestra un aumento de su solubilidad al incrementarse el pH. Se puede estabilizar en condiciones reductoras al disminuir su solubilidad; también en presencia de Pb, Fe y carbonatos. Según Steinnes (1995) el molibdeno presenta tendencia a unirse a los óxidos de Fe y Al y a la materia orgánica. En suelos no contaminados los valores oscilan normalmente entre 1 y 5 mg/kg Su exceso en suelos puede inducir deficiencia de Cu en las plantas.

Edwards (1995) asevera que se trata de un elemento que ha sido poco tratado por las normativas reguladoras de la contaminación de los suelos, existiendo pocas coincidencias en los valores de los umbrales de toxicidad establecidos. Los niveles de referencia se sitúan entre 1 y 10 mg/kg. Los de intervención muestran una gran dispersión con valores entre 4 y 200 mg/kg.

Níquel (Ni).

El níquel se presenta en los suelos en diversos estados de oxidación, pero sólo el Ni2+ es estable en un amplio margen de valores de pH y de potencial redox. Edwards (1995) sostiene que este elemento se

considera como un elemento

esencial para los organismos del suelo. El contenido medio en la corteza terrestre es de 80 mg/kg. Las rocas ultramáficas, como las serpentinas y peridotitas presentan unos contenidos muy altos, del orden de 2000 mg/kg, mientras que en las ígneas ácidas, como los granitos, sus proporciones bajan hasta los 0,5 mg/kg.

Baker y Senft (1995) afirman que en suelos no contaminados las concentraciones son muy variables dependiendo del tipo de material original. En la bibliografía se encuentran valores entre 1 y 1000 e incluso llegan a los 7000 mg/kg, es tóxico para diversas plantas a concentraciones entre 0.5 y 1.0 mg/l; su toxicidad disminuye a pH neutro o alcalino.

Plomo (Pb).

El plomo se presenta en suelos bajo las formas de Pb 2+ y Pb4+, especialmente el primero. Su biodisponibilidad está fuertemente condicionada por el pH del suelo. Baker y Senft (1995) enuncian que la movilidad del plomo se va volviendo cada vez más alta conforme va disminuyendo el valor del pH, siendo especialmente móvil para pHs extremadamente ácidos.

Los compuestos de Fe, Mn y Al presentan una fuerte afinidad para adsorber Pb. Con la materia orgánica forma complejos más estables a pH altos. Edwards (1995) asegura que los quelatos de plomo solubles representan un alto porcentaje entre las especies solubles de Pb. Tiene una fuerte tendencia a unirse a los fosfatos para formar compuestos insolubles como el Pb 5(PO4)3OH, Pb3(PO4)2 y Pb5(PO4)3Cl. Se trata de un metal pesado carente de acciones benéficas para los organismos. Es un elemento escaso en las rocas (1-20 mg/kg) con un promedio de 14 mg/kg. En suelos se encuentran amplios rangos, de 2-16000 mg/kg, siendo de 10-50 g/kg unos valores normales. Los niveles de referencia, en las distintas normativas, se sitúan entre 40 y 550 mg/kg, mientras que los de intervención van de 60 a 2500 mg/kg, de 60-200 mg/kg para la actividad agrícola. Existe pues una fuerte disparidad de criterios para definir los umbrales tóxicos de este elemento.

Selenio (Se).

Es un elemento beneficioso para los organismos pero que presenta un margen muy estrecho para producir efectos tóxicos. Según Baker y Senft (1995) en los suelos se presenta con diferentes estados de oxidación: Se 2+, Se3+Se4+ y Se6+, dependiendo de las condiciones de pH y Eh (Potencial de oxidación). Normalmente se encuentra asociado a los sulfuros. Con la materia orgánica forma complejos organominerales. Su reactividad y movilidad dependen en gran medida de su especiación química. Brooks (1987) asegura que los selenatos prevalecen bajo condiciones alcalinas ácidas y son más solubles y se encuentran menos adsorbidos que los selenitos.

El Se es (junto al molibdeno) uno de los pocos metales pesados que aumenta su solubilidad al incrementar el pH. Los suelos presentan contenidos medios representativos de 0,5 mg/kg, con un rango de variación entre 0,1 y 5000 mg/kg. En cuanto a los umbrales de toxicidad se tienen pocos datos pues se trata de un elemento no muy frecuentemente considerado en las normativas reguladoras. Los niveles de referencia se sitúan entre 0,5 y 1,0 mg/kg. Los de intervención van de 2 a 10 mg/kg. Tabla 2: Características principales de algunos metales pesados.

Fuente: Míko, 2005.

Tabla 3: Aportes estimados de metales pesados a suelos agrícolas por diferentes fuentes.

Fuente: Míko, 2005.

b. Clasificación de xenobióticos utilizados en la agricultura Estos productos son conocidos normalmente como dentro de los que se incluyen (insecticidas,

nematicidas,

fungicidas,

herbicidas)

estos

compuestos

son

considerados hidrocarburos con diversos grupos entre estos están los alifáticos, alicíclicos, y aromáticos.

Fertilizantes nitrogenados

El nitrógeno añadido como abono, puede estar como urea, NH 4+ (amonio) y NO3(nitrato) este nitrógeno sigue los mismos modelos de reacción que el nitrógeno liberado por los procesos bioquímicos a partir de residuos de plantas. Harrison (2003) afirma que la urea es sometida a la amonificación (formación de NH4+) y nitrificación previas para su utilización por los microorganismos y plantas. Human (2011) indica que el amonio puede ser oxidado a NO3- y ser fijado por las partículas sólidas del suelo o utilizado sin cambio por los microorganismos y las plantas y los nitratos pueden ser absorbidos directamente por microorganismos y plantas o pueden perderse por volatilización y lavado.

Impacto ambiental de los fertilizantes nitrogenados La cantidad de nitratos que se lixivia hacia el subsuelo depende del régimen de pluviosidad y del tipo del suelo. Huiman (2011) sostiene que la mayoría de los suelos posee abundantes partículas coloidales, tanto orgánicas como inorgánicas,

cargadas negativamente, con lo que repelerán a los aniones, y como consecuencia, estos suelos lixiviaran con facilidad a los nitratos. Por el contrario, muchos suelos tropicales adquieren carga positiva y por tanto, manifiestan una fuerte retención para los nitratos. Por otra parte, tal como lo menciona Macmillan (1984) para una misma dosis de fertilizante nitrogenado, por ejemplo 200 Kg/Ha, la lixiviación es mayor cuando el suelo presenta un drenaje más alto. Así mismo, se puede evaluar el exceso de N que se puede producir en función de la cantidad de N fertilizante aplicado y del drenaje del suelo.

Efectos de los abonos nitrogenados 1. Huiman (2011) destaca el aporte de nutrientes, aparte del nitrógeno, como S, Mg, Ca, Na y B. 2. Harrison (2003) establece la variación de la reacción en el suelo (acidificación o alcalinización). 3. Según Huiman (2011) otro efecto es el incremento de la actividad biológica del suelo con importantes efectos indirectos sobre la dinámica global de los nutrientes. 4. Harrison (2003) menciona daños por salinidad y contaminación de acuíferos, causados por una dosificación muy alta. 5. Macmillan (1984) asegura que los daños causados por las impurezas y productos de descomposición son producto de la utilización de abonos nitrogenados. 6. Harrison (2003) describe como efecto secundario, herbicida y fungicida la cianamida cálcica.

Fertilizantes que contienen Fosforo

El fósforo es, después del nitrógeno, el segundo elemento en importancia para el crecimiento de las plantas. Huiman (2011) establece que la falta de este elemento

en el suelo, puede impedir que otros elementos sean absorbidos por las raíces por ejemplo, las leguminosas necesitan determinada cantidad de fósforo para poder fijar nitrógeno. Desde el punto de vista químico el fósforo puede encontrarse como: fósforo inorgánico, fósforo orgánico, fósforo adsorbido, fósforo asimilable.

Todos estos factores están influenciados por el pH de suelo. La máxima disponibilidad del P ocurre para pH entre 6 y 7. Harrison (2003) indica que a pH bajos, suelos ácidos, existe en solución Fe, Al y Mn que reaccionan con el ácido fosfórico dando fosfatos hidróxidos insolubles. También existe la fijación por los óxidos hidróxidos formando fosfatos hidróxidos insolubles. La fijación por silicatosarcillas, se realiza en condiciones de moderada acidez.

Human (2011) indica que en suelos alcalinos, los fosfatos precipitan con el Ca de cambio y con el de CaCO3 (carbonato de calcio). “Generalmente los fosfatos forman compuestos insolubles con iones Fe+3 y Al+3 en medio ácido y con Ca++ en medios alcalinos. Tan solo existe un rango de pH (alrededor de 6,5) en el que el fosfato se mantiene soluble, que es la situación en la que se puede presentar cierto riesgo de lixiviación.

Efectos de los abonos fosfatados. 1. Aporte de nutrientes, además del fósforo, como el azufre, calcio, magnesio, manganeso y otros; así como sustancias inútiles, desde el punto de vista de la fertilidad, sodio y sílice. 2. Aporte de sustancias que mejoran la estructura: cal y yeso. 3. Variación del pH del suelo. 4. Inmovilización de metales pesados.

Impacto ambiental de los abonos fosfatados Arrieche (1993) destaca que cuando los fosfatos se aplican al suelo, ellos se adhieren a las partículas de la misma, tal y como sucede cuando los clips para

papel se adhieren a un magneto. Los fosfatos intencionados para el suelo contribuyen en la contaminación solamente si ocurre una erosión. -

Fertilizantes que contienen potásio

Según Herves (2011), los aportes de K por el uso de fertilizantes son necesarios para reponer las funciones, en especial de aquellos suelos con baja saturación y baja regulación potásica sometidos a agricultura intensiva.

El potasio alcanza en la litósfera una concentración media de 1,58%. La mayor parte de sus sales son muy solubles. Es un elemento muy adsorbido por los minerales arcillosos 2:1 (fundamentalmente las micas). Los suelos arenosos y que tienen altas concentraciones de calcio resultan ser los más afectados por toxicidad.

Efectos de los abonos potásicos. 1. Impureza en forma de aniones. 2. Impureza en forma de cationes. 3. Efecto salinizante, producido por las impurezas de los abonos potásicos, fundamentalmente los cloruros. 4. Uno de los efectos más importantes de la acidificación de los suelos es, probablemente, el incremento de la movilidad con las consiguientes pérdidas por lixiviación de ciertos cationes metálicos de carácter básico tales como el calcio, magnesio, potasio y aluminio.

Figura 1: Suelo erosionado y contaminado con alto contenido de potasio.

Fuente: (Harrison, 2003).

3.2.1. Influencia de la contaminación en las propiedades del suelo. De acuerdo con Vega y Mendoza (1999), el conjunto de propiedades físicas, químicas y biológicas hacen del suelo un sistema clave, con especial importancia en ciclos biogeoquímicos superficiales, en los que actúa como un reactor complejo,

capaz

realizar

funciones

neutralización, inactivación, almacenamiento etc.

filtración,

descomposición,

Por todo ello el suelo actúa

como barrera protectora de otros medios más sensibles, como los hidrológicos y los biológicos, la mayoría de los suelos presentan una elevada capacidad de depuración, esta capacidad de depuración tiene un límite diferente para cada situación y para cada suelo, cuando se alcanza ese límite el suelo deja baja su productividad e incluso puede funcionar con una fuente de sustancias tóxicas para los organismos dependientes del mismo.

De tal manera que el suelo se ve afectado en cada una de las propiedades que lo componen, propiedades físicas (textura, estructura, consistencia, densidad, aireación, temperatura, color), químicas (materia orgánica, acidez y fertilidad) y biológicas (microorganismos que están presentes en él) lo que ocasiona su posterior degradación, al acumularse en él, sustancias a niveles que repercuten en su actividad normal, dichas sustancias a esos niveles de concentración, se

vuelven tóxicas para los microorganismos, esto se debe a una degradación química que provoca la pérdida parcial o total de la productividad del suelo. Resulta ser una gran alternativa manejar el compostaje en suelos contaminados, para esto la Fundación Universitaria Juan de Castellanos en Tunja, y su programa de Ingenieria Agropecuaria, con el grupo de investigación a.o.f (Abonos Orgánicos Fermentados), ha sido pionero en estudios de recuperación de suelos con aplicaciones constantes de materia orgánica, describiendo que sucede en cada una de sus propiedades, por ende es evidente que se puede recuperar un suelo contaminado con la aplicación de abonos orgánicos, mejorando su productividad significativamente, lo anterior se evidencia en la tabla 4. Tabla 4: Efecto de la materia orgánica en las propiedades del suelo. Propiedades del suelo

FÍSICAS

QUÍMICAS

Efectos de la materia orgánica humificada                   

BIOLÓGICAS

       

Aumento de la capacidad calorífica. Aumento en la capacidad de retención hídrica. Reducción de las oscilaciones térmicas. Da soltura a los suelos arcillosos y cohesiona los arenosos. Aumenta la permeabilidad hídrica y gaseosa. Mejora el balance hídrico. Reduce la erosión y la evaporación. Agrega partículas elementales. Aumenta la estabilidad estructural. Facilita el drenaje. Reduce el encharcamiento en los suelos. Funciona como tampón en el suelo. Aumenta la capacidad de intercambio catiónico (CIC). Catónico Forma fosfohumatos Mantiene las reservas de nitrógenos. Regula el Ph. Mantiene los cationes de forma cambiante. Forma quelatos. Favorece la respiración celular. Regula la actividad microbiana. Modifica la actividad enzimática. Es una fuente de energía para los organismos heterótrofos. La producción de CO2 favorece la solubilización de compuestos minerales. Estimula la germinación de semillas. Mejora la nutrición vegetal. Activa la rizogénesis. Fuente: La Autora, 2013.

3.2.2. Moléculas orgánicas e inorgánicas en la contaminación del suelo.

En los procesos anabólicos de la biorremediación las moléculas inorgánicas son la “materia prima” para la síntesis de moléculas complejas. Estas últimas son degradadas a moléculas simples en los procesos catabólicos

por los

microorganismos. Bhatt (2003) considera que las moléculas orgánicas presentan siempre carbono e hidrógeno, mientras que los compuestos inorgánicos no , estos son compuestos que están formados por distintos elementos, pero su componente principal no es el carbono (excepto en el dióxido de carbono, monóxido de carbono y el grafito), y participan en su constitución la totalidad de los elementos conocidos, mientras las moléculas orgánicas se forman en reacciones que suceden en las células de los microorganismos en la que utilizan la energía para llevar a cabo la degradación de sustancias toxicas a sustancias menos tóxicas o inofensivas, las moléculas inorgánicas se forman por fenómenos físicos y químicos, en los que participan, en muchos casos, la energía solar, el agua y el oxígeno.

los

procesos

catabólicos

como

biomineralización

biotransformación de contaminantes, las moléculas orgánicas se transforman nuevamente en moléculas inorgánicas simples, con liberación de energía.

De acuerdo con Atlas (1999) las rutas de degradación de los productos orgánicos e inorgánicos, varían en función de la estructura química del compuesto y de las especies degradadora, este proceso incluye reacciones de óxido-reducción, procesos de intercambio iónico, incluso reacciones de acomplejamiento y quelación, que terminan en la inmovilización de los contaminantes.

3.2.3. VENTAJAS BIORREMEDIACIÓN

DESVENTAJAS

LOS

PROCESOS

A continuación se darán a conocer los aspectos positivos y negativos que abordan los procesos de biorremediación: Ventajas En concordancia con Torres (2009) es un proceso amigable con el medio ambiente, aceptado por las entidades ambientales que rigen la normatividad hacia la protección de los recursos naturales y busca notablemente en la eliminación o reducción del contaminante.

Según

González

(2005),

demostrado

que

tecnología

biorremediación es apropiada para reducir una amplia variedad de contaminantes, ya que puede efectuarse en un sitio sin causar alteraciones en sus actividades normales, esto se debe a que en la mayoría de los casos los microorganismos involucrados son especies relacionadas con la microbiota autóctona, y no son microorganismos genéticamente modificados.

Es económica en relación con otros tratamientos de restauración de suelos, es difícil realizar una comparación de costos, porque cada sitio, contaminante, microoraganismo tiene unas características diferentes, Barrios (2011) aclara que en términos generales la biorremediación tiene 10 veces un precio menor que la incineración y es tres veces menos costosa que otras tecnologías fisicoquímicas de inmovilización de contaminantes.

Una de las conclusiones presentada en el X Congreso Nacional de Medio Ambiente (2010) tiene que ver cómo el uso de esta biotecnología favorece el recurso del suelo y supone un costo mínimo de energía y producción de residuos secundarios, por otro lado se destaca entre las tecnologías

sostenibles y amigables con el medio ambiente, ya que se aprovecha el propio potencial natural de la regeneración de las propiedades del suelo.

Torres (2009) asevera que puede realizarse en el mismo lugar o en cercanías de él, lo cual permite tener el proceso en condiciones mucho más controladas es una tecnología poco invasiva y generalmente no requiere componentes estructurales o mecánicos que signifiquen una amenaza para el medio. Desventajas Torres (2009) asegura que la biorremediación requiere unas condiciones adecuadas en el sitio; presencia de microorganismos activos en condiciones de crecimiento adecuadas, (niveles de crecimiento vs contaminantes) ya que algunos compuestos biodegradantes pueden ser mucho más tóxicos que los precursores.

También afirma que no se tiene certeza de cuánto tiempo se requiere para un proceso adecuado y el seguimiento y control de la velocidad y/o extensión del proceso es dispendioso y con la aplicación de estos procesos de biorremediación la concentración del contaminante puede decrecer progresivamente con un tratamiento continuo, pero este no será eliminado totalmente.

Sylvia (2005), resalta que es un proceso demorado y muy complejo ya que cuando el área está contaminada, con sustancias orgánicas e inorgánicas se necesitan diversos ambientes para biodegradar los compuestos ya que estos en algunos casos requieren ser manejados de forma aerobia o anaerobia pH alcalino, acido o neutro.

Realizar el proceso en condiciones de laboratorio porque es mucho más costoso.

3.2.4. Procesos de biorremediación microbiana empleados en suelos. Martin (2004) asegura que hoy en día es posible implementar un gran número de tecnologías de restauración de suelos contaminados, así como diferentes opciones para sacar el mayor provecho en cada caso, estas técnicas son utilizadas en la inmovilización de contaminantes, o bien en el tratamiento de los mismos, en los cuales se pueden aplicar varios métodos de origen físico, químico, o biológico.

a. Clases de biorremediación Las técnicas de biorremediación utilizadas en la actualidad son de dos clases: In situ y Ex situ.

Biorremediación In Situ: Según la Universidad Politécnica Salesiana (2012) esta clase se realiza en el propio sitio de la contaminación, en condiciones óptimas; se debe controlar el proceso, por si se producen efectos tóxicos secundarios. La biorremediación in situ es el proceso más utilizado”.

Adamson y David (2009) explican que esta técnica se basa en potenciar la biodegradación natural del suelo, mediante el aporte de nutrientes (fósforo y nitrógeno), oxígeno e inoculaciones bacterianas, en algunas ocasiones es necesario ajustar el pH y la temperatura del suelo. Este tratamiento se usa en suelos

permeables,

cuando

contaminación

afecta

los

horizontes

subsuperficiales, se perforan pozos en los que se añaden nutrientes y microorganismos.

Biorremediación Ex Situ: Adamson y David (2009) afirman que este proceso se extrae el contaminante y se degrada en otro sitio en condiciones controladas de laboratorio; cabe resaltar que es muy costoso y no se puede llevar a cabo en la mayoría de los casos, teniendo en cuenta que los suelos pueden estar contaminados por una amplia variedad de desechos orgánicos urbanos, hidrocarburos y pesticidas.

Tanto el método In situ como el método Ex situ se explotan comercialmente para limpieza del suelo y el agua subterránea.

b. Tipos de tratamientos en procesos de biorremediación en suelos Con base en los dos tipos de técnicas, In situ y Ex situ, se desarrollan diversos tipos de tratamientos conducentes a la biorremediación de suelos. La biorremediación o remediación biológica, se puede comparar con la remediación de origen físico-químico.

Bioestimulación: Van deuren (1997) manifiesta que este tipo de tratamiento implica la circulación de soluciones acuosas que contengan nutrientes y oxígeno, a través del suelo o sustrato contaminado, para estimular la actividad de los microorganismos autóctonos, y mejorar así la biodegradación de contaminantes orgánicos, o bien inmovilización de contaminantes inorgánicos in situ.

Bioventeo Suthersan (1997) explica que este tratamiento se aplica para remover compuestos orgánicos volátiles de suelos de zonas vadosas, utilizada la volatilización. Estimula la biodegradación natural, de cualquier compuesto biodegradable en condiciones aerobias. El aire se suministra en el sitio contaminado a través de pozos de extracción, por movimiento forzado (extracción o inyección) con bajas velocidades

de flujo, con el fin de proveer el oxígeno necesario para sostener la actividad de los microorganismos degradadores.

Bioaumentación De acuerdo con Rodríguez (1998), es la aplicación directa de microorganismos orgánicos, ya sea en el sitio que se pretende remediar o en un sitio diferente. Consiste en la adición de microorganismos vivos, que tengan la capacidad de degradar el contaminante en cuestión, para promover su biodegradación o su biotransformación. El tamaño del inóculo a utilizar, depende del tamaño de la zona contaminada, de la dispersión de los contaminantes y de la velocidad de crecimiento de los microorganismos degradadores.

Rodríguez (1998) también asegura que durante la bioaumentación, se puede alterar el genotipo de los microorganismos que se van a utilizar, y/o se puede modificar el entorno o ambiente que rodea a estos seres vivos; por ejemplo, con la adición de electrones y aceptores de electrones (fósforo, nitrógeno, oxigeno, o carbono). Generalmente se inyecta agua en forma de burbujas en agua, como peróxido de hidrógeno soluble, en los lugares de clima frio en donde la temperatura es muy baja, el uso de calefactores ayuda a aumentar la temperatura del suelo y la tasa de degradación.

Tabla 5. Comparación de remediación biológica y remediación físico-química. TRATAMIENTO Biológico

VENTAJAS  

DESVENTAJAS

Bajo costo. Tecnologías amigables con el medio ambiente. Los contaminantes son destruidos. No se requieren tratamientos anteriores.



Requieren mayores tiempos de tratamiento.  Es necesario verificar la toxicidad de intermediarios y/o  productos.  No se pueden emplear si el tipo  de suelo no favorecen las condiciones microbianas. Físico – químico  Más alto costo.  Los residuos generados, por técnicas de separación deben  Pueden emplearse en tratarse o disponerse: aumento periodos cortos. de costos y permisos con  El equipo es accesible y entidades ambientales. no se requiere mucha  Es el tratamiento más costoso energía y/o ingeniería. (los costos aumentan en  Permite tiempos rápidos función del equipo y de la de limpieza. energía). Fuente: Ferrera, Cerrato y Alarcón - Microbiología agrícola. Editorial Trillas. 2007.

Los tratamientos de biorremediación pueden ser aplicados de forma anaerobia o aerobia, según la calidad de los organismos que realizan el proceso.

Tratamiento anaerobio: Se realiza en ausencia del oxígeno; puede

producir

otros gases contaminantes como: metano, amoniaco, ácido sulfhídrico.

Tratamiento aerobio: Se realiza en presencia de oxígeno, produce gas carbónico, vapor de agua, y compuestos simples inertes.

3.2.5. Tecnologías de la biorremediación utilizadas para la limpieza del suelo.

a. Fitorremediación Khanna (2011) establece la fitorremediación como un proceso que utiliza plantas para remover, transferir, estabilizar, concentrar y disminuir contaminante orgánicos e inorgánicos, en suelos, lodos y sedimentos, y puede aplicarte tanto in situ como ex situ. Los mecanismos de fitorremediación incluyen la rizodegradación

(transformación de contaminantes orgánicos a través de la actividad microbiana, favorecida por la presencia de exudados radiculares), la fito-extracción, uso de las plantas y árboles para descontaminar suelos contaminados mediante la extracción de los contaminantes del suelo y del agua. Las plantas actúan como filtros biológicos que pueden descomponer o estabilizar metales pesados o bien degradar componentes orgánicos. la fitodegradación (Proceso por medio del cual las plantas degradan compuestos orgánicos), y la fitoextracción (Absorción de contaminantes inorgánicos o radionucléidos) por plantas.

b. Biorreactor El biorreactor es un recipiente cerrado con agitación, oxigenación, temperatura, pH, y humedad controladas con sensores y sistemas de toma de muestras, que permiten controlar la biorremediación, en tiempo real, preferentemente utilizadas en biorremediación anaeróbica.

Se utiliza para tratar suelos heterogéneos y poco permeables, o cuando es necesario disminuir el tiempo de tratamiento ya que es posible combinar, controlada y eficientemente, procesos químicos, físicos y biológicos, que mejoran y aceleran la biodegradación, ocurre en fase acuosa impregnados de la fase sólida. c. Biopila Es un tipo de compostaje en el cual, además de agentes de volumen al sistema se adiciona agua y nutrientes y se coloca en áreas de tratamiento (que incluyen algunas formas de aireación y sistemas para colectar. Las pilas de suelo generalmente se cubren con plástico, para controlar los lixiviados, la evaporación y la volatilización de contaminantes, además de favorecer su calentamiento.

Compostaje

Tratamientos aplicados en la superficie del suelo, se usan en la estabilización de lodos de alcantarillados municipales, mediante la implantación de trincheras, silos o pilas abiertas.

Este es un proceso biológico controlado, por el cual pueden tratarse suelos y sedimentos contaminados con compuestos orgánicos, biodegradables, para obtener subproductos innocuos estables. El material contaminado se mezcla con agentes de volumen que son sustancias solidas orgánicas biodegradables, adicionadas para mejorar el volumen de los nutrientes, así como para mejorar la aireación y la generación del calor durante el proceso.

Estabilización de residuos: Los residuos se estabilizan, con ayuda de sustratos especializados, que permiten una aplicación segura e impiden su diseminación en el entorno.

Deshidratación: Los residuos húmedos, una vez estabilizados, se someten a deshidratación en plataformas impermeabilizadas y camas metálicas. El excedente de humedad es recogido y almacenado en fosos, para el tratamiento en sistemas de aguas residuales.

Maduración: Los residuos estabilizados y deshidratados, se dejan en reposo o maduración por un tiempo aproximado de dos a tres semanas, para que los microorganismos presentes en el sistema, se adapten, y se inicien procesos naturales de oxidación y reducción, necesarios para el tratamiento biológico.

Tendido de residuos: Los residuos estabilizados se disponen en la plataforma de tratamiento, en forma uniforme y se adicionan dos

componentes: (materiales esponjantes en relación 2:1 y materia orgánica como fuente de nutrientes y microorganismos.

Mezcla: Al adicionar el material esponjante, se logra la creación de poros, que contribuyen a la aireación de los residuos, y facilitan la biodegradación aeróbica, la mezcla debe ser lo más homogénea posible.

Adición de materia orgánica: La materia orgánica se adiciona de forma triturada, lo más finamente posible en proporción 2:1, para mejorar su eficiencia debe estar en proceso de degradación natural, lo cual hace que aporte nutrientes, microorganismos (bacterias, hongos, invertebrados), microelementos como (Mn, Ca, B, Mg, Cu, Fe) etc. El tratamiento inicia una vez mezclados los componentes con los residuos, por acción de los microorganismos presentes en el material esponjante y la materia orgánica. Figura 2. Proceso del compostaje.

Fuente: http://www.lifebiosoil.com/ca_tecnologia.asp

e. Land farming (labranza de la tierra) La superficie del suelo contaminado es tratada en el mismo sitio por medio del arado, el suelo contaminado se mezcla con agentes de volumen y nutrientes, y se remueve periódicamente para promover su aireación. Las condiciones del suelo (pH, temperatura, oxigeno) se controlan para optimizar la velocidad de aireación y generalmente se incorporan cubiertas u otros métodos para control de lixiviados.

3.2.6. Factores físico-químicos que inciden en la biorremediación en suelos. Para llevar a cabo cualquier proceso de biorremediación se hace necesario tener en cuenta las siguientes variables:

a. Concentración de contaminantes Las investigaciones realizadas por la Universidad Politécnica Salesiana (2012) concluyen que si la concentración de los contaminantes supera los 50.000 ppm, es necesario partir la muestra de residuos en dos, y adicionar igual del volumen del material esponjante y materia orgánica, de esta forma facilitamos la activación bacteriana, que se inhibe cuando existen altas concentraciones de contaminantes.

b. Disponibilidad de carbono y nutrientes La relación C, N, P, K debe ser 3-1-1-1. Las fuentes de potasio son los residuos de las crucíferas tales como: col, brócoli, etc.  La fuente de nitrógeno son las proteínas vegetales de la materia orgánica, o también enmiendas de químicos como el nitrato de potasio o urea.  La fuente del fósforo es el estiércol del ganado o la gallinaza, aunque también se puede emplear un abono fosforado.  La fuente del carbono, son todos los almidones y celulosa de la materia vegetal, incluidos los residuos a tratar.

De acuerdo con Azam (1983) las bacterias son organismos con una doble función en el ciclo del carbono. Por un lado, oxidan directamente el carbono orgánico y también son eslabones de transferencia de carbono dentro de la red trófica. Un aumento en la disponibilidad de nutrientes minerales, bajo condiciones de no limitación por C, debería estimular la actividad bacteriana.

c. Temperatura Maroto (2012) establece que el rango de temperatura óptima para la biorremediación, varía entre 37ºC a 50ºC, esto no significa que no haya actividad bacteriana por debajo o por encima de este rango, solo que la velocidad de la degradación disminuye sustancialmente, se puede controlar mediante, medición, humectación, y volteo manual. Es uno de los factores ambientales más importantes que afecta la actividad metabólica de los microorganismos y la tasa de biodegradación. Generalmente, las especies bacterianas crecen a intervalos de temperatura bastante reducidos, entre 20 y 30ºC (condiciones mesófilas), decreciendo la biodegradación por desnaturalización de las enzimas a temperaturas superiores a 40 ºC e inhibiéndose a inferiores a 0ºC. Sin embargo, también se ha dado la biodegradación de hidrocarburos a temperaturas extremas:

d. pH Arroyo (2012) asegura que la biorremediación transcurre de mejor forma, medios muy ácidos que varían entre 4.5 a 6.5. Si el pH se hace alcalino, esto es más de 7, se debe adicionar residuos de cítricos, que contienen ácido cítrico, otra alternativa es adicionar un ácido orgánico en solución como acético, láctico u oxálico”. En consecuencia, cuanto mayor sea la diversidad de microorganismos existentes, potencialmente mayor será el rango de tolerancia de pH. “No existen unas condiciones preestablecidas que sean óptimas en todos los casos, pero en términos generales el crecimiento de la mayor parte de los microorganismos es máximo dentro de un intervalo de pH situado entre 6 y 8. En general, el pH óptimo para las bacterias heterótrofas es neutro (pH 6 - 8), mientras que es más ácido

para los hongos (pH 4 - 5). El pH óptimo establecido para procesos de biodegradación es neutro (pH 7,4 - 7,8). Otra característica muy importante del pH afecta directamente en la solubilidad del fósforo y en el transporte de metales pesados en el suelo. La acidificación o la reducción del pH en el suelo se puede realizar adicionando azufre o compuestos sulfurosos.

e. Humedad Quesada (2012) indica que la humedad óptica del sistema del tratamiento debe variar entre 50-60%, la misma que se mide mediante un higrómetro o mediante una retorta. Valores inferiores o superiores reducen la actividad bacteriana, prolongan los tiempos de tratamiento, y encarecen el proceso.

Los microorganismos requieren unas condiciones mínimas de humedad para su crecimiento. El agua forma parte del protoplasma bacteriano y sirve como medio de transporte a través del cual los compuestos orgánicos y nutrientes son movilizados hasta el interior de las células. Un exceso de humedad inhibirá el crecimiento bacteriano al reducir la concentración de oxígeno en el suelo (el rango varía en función de la técnica). Por lo anterior, la humedad del suelo puede limitar de forma severa la biodegradación, fundamentalmente en suelos superficiales afectados por oscilaciones importantes en el contenido de agua. No obstante el nivel óptimo de humedad depende de las propiedades de cada suelo, el tipo de contaminación y si la biodegradación es aeróbica o anaeróbica.

f. Conductividad Arroyo (2012) establece la conductividad como la resistencia eléctrica del sustrato, para que el proceso de biorremediación no se detenga, esto ocurre cuando en el sistema se incorpora, grandes cantidades de sales inorgánicas cuando se usan abonos químicos como fuentes de nutrientes.

g. Aireación De acuerdo con las investigaciones de la Universidad Politécnica Salesiana (2012) es importante para garantizar el transcurso aeróbico de la biorremediación. Se realiza mediante volteo manual o mecanizado de los residuos en tratamiento, con una frecuencia de tres veces por semana.

h. Cinética bacteriana Quesada (2012) resalta la importancia de controlar el crecimiento bacteriano, es vital para garantizar el proceso de degradación de los contaminantes y su transformación en sustancias innocuas. Los parámetros de cinética bacteriana que se controlan son: Tasa de crecimiento, tasa de biodegradación, tiempo de vida media, y balance de nutrientes.

i. Estructura del sustrato Durante todo el proceso se debe controlar la porosidad del sustrato, evitando su compactación y consecuente generación de condiciones anaeróbicas.

Transformación de las moléculas orgánicas por actividad enzimática en la biorremediación Los procesos metabólicos de los microorganismos los cuales alteran las características de los materiales orgánicos (contaminantes) para reducir la toxicidad del (los) contaminante (s). De acuerdo con Altamirano (2000), la característica más importante de la biorremediación microbiana se basa en que el contaminante no se destruye, este por la actividad microbiana se transforman en compuestos diferentes como dióxido de carbono, iones de cloruro, agua y biomasa.

Bhatt (2003) define la biomineralización como la conversión completa de carbono orgánico a carbono inorgánico (en la forma de dióxido de carbono), si la reacción es incompleta y produce algunos compuestos secundarios, se dice que el proceso es una biotransformación. La conversión se acompaña por microorganismos que utilizan rutas metabólicas enzimáticas, que atacan a las moléculas orgánicas en solución (todas las reacciones enzimáticas ocurren en soluciones acuosas, lo cual significa que el agua debe estar disponible y en concentraciones suficientes para el proceso de biorremediación. Según Brombacher (1998) el agua es esencial para que los microorganismos puedan llevar a cabo el transporte de sustratos orgánicos a través de sus membranas celulares en la secreción de enzimas hidrofílicas para la digestión extracelular.

Bruland (2003) establece que las enzimas capturan segmentos o átomos de carbono individuales que hacen parte de las moléculas contaminantes orgánicas para usarlas como fuente de carbono para la respiración (producción de energía), estos nutrientes en algunos casos deben de ser añadidos al suelo, para que crezca la población microbiana y pueda efectuarse un proceso de biorremediación adecuado. Una vez que el suministro de los nutrientes es establecido, la lisis de las células pueden reabastecer el restablecimiento de nutrientes si la población microbiana no está creciendo, así la remediación puede proceder en una proporción, aún si los nutrientes no pueden ser compensados, otros elementos que son requeridos en bajas concentraciones como el azufre (S), potasio (K) y sodio (Na), y otros metales como cobre (Cu), magnesio (Mg), zinc (Zn), y hierro (Fe). Algunos metales pueden ser tóxicos para los microorganismos en altas concentraciones.

3.2.7. Funciones de las enzimas producidas por los microorganismos en el suelo.

Dick y Tabatabai (1992) describen las enzimas como proteínas cuya función es catalizar reacciones químicas en los sistemas vivos, actúan en sustratos específicos, transformándolos en productos necesarios para los sistemas biológicos, las plantas y los organismos liberan enzimas secretadas a través de la lisis celular, después de su muerte un bajo número de proteínas quedan inmovilizadas y estabilizadas en interacción con los diferentes componentes de la fase sólida del suelo, como arcillas, moléculas orgánicas y complejos organominerales. Igual que otros sistemas vivos la velocidad de reacción de catálisis depende del pH, la fuerza iónica, la temperatura y la presencia o ausencia de inhibidores, de ello depende la degradación total del contaminante y su inactivación. Figura 3. Modelo conceptual del proceso de mineralización de contaminantes en el suelo.

Fuente: Luthy (1997)

3.2.8. Interacciones microbianas para la degradación de contaminantes en el suelo

Paul (1999) asegura que en la actualidad con el desarrollo de la biotecnología y la obtención de organismos genéticamente modificados,

con mejor capacidad

degradativa en condiciones de laboratorio, no opaca el hecho de que en ambientes naturales existan microorganismos con una increíble capacidad de adaptación, lo que es favorable por su integración a poblaciones microbianas, la base de este fenómeno se encuentra por una parte en la adquisición de nuevas capacidades metabólicas, mediante mecanismos de variación genética (mutación, conversión genética, duplicación y transposición) y por otro lado, la posibilidad de complementación de las actividades metabólicas tales como: conjugación, transformación y transducción y constituye una valiosa herramienta en la evolución para la adaptación de nuevos ambientes, estos incluyen los contaminados.

La complementación de estas actividades metabólicas se llevan a cabo mediante reacciones de cometabolismo y sintrofismo. Hershberger (2001) define el cometabolismo como una actividad muy importante desde el punto de vista ambiental, esencialmente implica el “metabolismo gratuito” es decir (útil para el crecimiento u obtención de energía) de un sustrato secundario (compuesto contaminante), por enzimas que requieren otro sustrato primario diferente, el cual proporciona la energía y los cofactores reductores necesarios consiste en que las enzimas del inicio de una ruta metabólica por ejemplo: Las oxigenasas implicadas en el metabolismo aerobio de los hidrocarburos, pueden no tener una especificidad estricta, es decir, una misma enzima puede degradar varios compuestos, de esta manera empezaría la degradación de un compuesto que no sustenta el metabolismo en cuestión. En teoría las dos actividades son diferentes y el resultado es la acumulación de productos en reacción, a partir del contaminante. En la práctica la presencia de otros microorganismos, hace factible la degradación posterior de esos productos mediante reacciones sintróficas

obteniendo como resultado su total mineralización (descartando la posibilidad de que sean tóxicos y persistentes) . Potter y Duval (2001) aseguran que el sintrofísmo implica la acción concertada de diferentes microorganismos, sobre un sustrato, mediante la combinación de sus actividades metabólicas, lo que permite su degradación, la cual no sería posible en presencia de los microorganismos aislados. La importancia

presencia de

poblaciones

estos

microbianas

mixtas

(consorcios

microbianos),

están

produciendo resultados esperanzadores para la recuperación de ambientes contaminados.

De acuerdo con Rosenberg (2001) la producción de biosurfactantes y de bioemulsionantes para mejorar la degradación de compuestos orgánicos por diferentes poblaciones microbianas. Los primeros se presentan como agentes que disminuyen la tensión superficial del agua (tensoactivos), y los segundos estabilizan las emulsiones entre el agua y el otro líquido, la utilización de microorganismos con esta capacidad de un medio contaminado, es un factor a considerar para facilitar la acumulación de compuestos hidrofóbicos y la biodegradabilidad de biosurfactantes, que descarta los efectos potencialmente nocivos de los contaminantes.

a. Movilización de metales pesados Por medio de acciones microbianas los metales presentes en los minerales son extraídos en fase acuosa, tal es el caso de la obtención de Cobre (Cu) por la oxidación de las menas de Cu2S (calcocita), por intermedio de la acción de las bacterias Thiubacillus ferroxidans y

Thiobacillus thiooxidans, son bacterias

acidófilas oxidadoras de hierro, que requieren un pH de 2.5.

b. Biosorción Kim (2002) asevera que es una técnica que se utiliza en los procesos de biorremediación por metales pesados como el cadmio, cromo, zinc, níquel y cobre, los microorganismos son utilizados como biosorbentes, a partir de sistemas contaminados, la utilización de consorcios bacterianos o sistemas mixtos formados por microorganismos y macromoléculas, que incrementarían los rendimientos en la captación de mezclas de metales pesados. Los fenómenos de biosorción se caracterizan por la retención del metal mediante una interacción físicoquímica del metal, con ligando pertenecientes a la superficie celular.

c. Bioacumulación De acuerdo con Sharman (2000), este mecanismo celular involucra un sistema de transporte de membrana, que incorpora el metal pesado presente en el entorno celular con gasto de energía, una vez este allí, este es secuestrado por la presencia de proteínas llamadas metalotioneinas o también puede ser compartimetado dentro de una vacuola como ocurre en los hongos. Un ejemplo de este proceso se genera en la acumulación de uranio por la bacteria Pseudomonas aeruginosa, el cual fue detectado en el citoplasma, al igual de la levadura Saccaromyces cerevisiae.

d. Biomineralización Los microorganismos son capaces de precipitar metales y radionúclidos, como carbonatos e hidróxidos, mediante un mecanismo de resistencia, codificado en plásmidos. Kim (2002) explica que este mecanismo aparece por el funcionamiento de una bomba que expulsa metal tóxico presente en el citoplasma hacia el exterior celular, o <en contracorriente a un flujo de H+ hacia el interior celular, esto produce una alcalinización localizada sobre la superficie celular externa precipitando totalmente el metal pesado. Otra manera de alcalinizar los metales pesados en el suelo es a través de la formación de sulfuros y fosfatos, como resultado de la

actividad enzimática celular con las baterías Klebsiella planticola, y Pseudomonas aeruginosa.

e. Biotransformación Manson (1999) describe la biotransformación como un proceso en el cual ocurre un cambio químico sobre el metal pesado, como por ejemplo el resultado de la oxidación y la metilación, la transformación biológica de los metales pesados, que generan contaminación y son tóxicos para los agroecosistemas en general, es mediada por enzimas microbianas, puede dar como resultado sustancias poco solubles o volátiles que resultan ser poco nocivas e inofensivas para el ambiente y los organismos que viven en él.

f. Quimiosorción microbiana Reacción en la que los microorganismos mineralizan un metal, formando un depósito primario el cual funciona como núcleo de cristalización en el que atrapa el metal y lleva a cabo la mineralización total. Un ejemplo de este proceso es el agregado de Fe con bacterias reductoras de sulfato.

3.2.9 LOS MICROORGANISMOS EN LA BIORREMEDIACIÓN. Potencial de la biorremediación microbiana Figura 4. Comunidades microbianas del suelo.

Fuente: http://www.madrimºasd.org/blogs/universo/2013/05/07/142869

Los organismos que intervienen en procesos de biorremediación pueden ser bacterias, hongos, algas, nemátodos, lombrices de tierra y plantas. También se incorporan sustancias relacionadas con los seres vivos como enzimas libres y componentes celulares. Mits y Col (2009) afirman que los microrganismos metabolizan los hidrocarburos y otros compuestos orgánicos hasta dióxido de carbono, agua y fuentes de alimento; con esto buscan promover su crecimiento y reproducción, lo que hace que la biodegradación ocurra naturalmente. Las bacterias y los hongos pueden degradar de forma eficiente compuestos orgánicos e inorgánicos, eliminándolos o modificando sus propiedades tóxicas.

Según Khade (2007) las bacterias tienen la capacidad de controlar sustancias contaminantes en ecosistemas ricos en oxígeno, denominados aeróbicos; algunas de ellas realizan estos procesos de descontaminación en ambientes anaeróbicos, donde no hay presencia de oxígeno; estas bacterias tienen la capacidad de utilizar otros componentes distintos al oxígeno como los nitratos y sales de azufre, hierro o selenio, entre otros.

Zhu (2004) establece que la biotransformación conlleva serios riesgos, ya que la nueva sustancia formada puede ser tan nociva como la que se intentaba degradar. Pero en el caso de que esto no ocurra así, se puede reducir el nivel de toxicidad de una sustancia, como en el caso de metales pesados como el mercurio, el arsénico, el zinc o el cobre. La tabla 6 describe algunos microorganismos que están presentes en los procesos de biorremediación. Tabla 6. Compuestos orgánicos degradados por diversos grupos microbianos. Grupo

Genero Bacillus Pseudomonas Achromobacter, Arthrobacter

Compuesto de degradación Residuos de petróleo 1-2-4 Tricloro y 1-2-45 Tetraclororobenzeno Catecol.

Fuente ANDERSON et al., 1995 SANDEL et al., 1991 GIBSON 1968

Thiobacilli BACTERIAS

n-octacosano y nnonacosano

Corynebacterium.

Policícliclos aromáticos

Rhodococcus.

HONGOS

Collospora, Didymosphaeria, Lulworthia, Microthelia, Dendryphyella, Varicosporina. Phanerochaete

CIANOBACTERIA

Anabaena

Compuestos aromáticos, Hidrocarburos linealesFenantreno, antraceno, fluoranteno, pireno. Alcanos y alquenos.Policíclicos aromáticos, clorados aromáticos, pesticidas.

hexaclorociclohexano

RODWAN et al., 1996. PRINCE y SAMBASIVAM 1993 ALKER et al., 1991

KIRK y GORDON, 1988. BARR y AUST 1994

KURITZ y WOLK, 1995

Candida, Rhodotorula, Hidrocarburos COOKSON 1995 Saccharomyces, alifáticos. Sporobolomyces. Fuente: Ferrera, Cerrato y Alarcón - Microbiología agrícola. Editorial Trillas. 2007.

LEVADURAS

Los aspectos que se deben tener en cuenta en el uso de microorganismos para biorremediación:

Los tratamientos utilizados en biorremediación reciben varias denominaciones, según el procedimiento, los materiales y los resultados esperados. Los aspectos que se deben tener en cuenta en el uso de microorganismos para biorremediación. Fernández (2006) afirma: Para que los microorganismos efectúen el proceso se debe constituir un programa de acción asociado a la biotecnología, creando el ambiente ideal para promover su desarrollo además de la ejecución de sus procesos metabólicos, y así de esta manera aprovechar su capacidad degradativa de los diferentes contaminantes.

1. Crear nuevas rutas metabólicas (Clonación y expresión de genes). 2. Evitar la formación de intermediarios inhibitorios. 3. Generación de proteínas, recombinantes, para incrementar el rango de sustratos metabolizables. (ej. Enzimas modificadas genéticamente). 4. Aumentar el acceso

sustratos (producción

biosufractantes,

secuestradores de metales, diseño de proteínas secretorias de proteína celular). 5. Mejorar la estabilidad genética. 6. Generación de vectores transferibles a la población microbiana. 7. Establecer mecanismos de control de crecimiento. 8. Producción de enzimas secretorias. 9. Sensores y quimioraxis: Proteínas periplásmicas que actúan como receptores primarios, son BP, tienen dos dominios, uno amino y otro carboxilo, unidos por una región llamada región de la bisagra, un dominio se cierra sobre el otro y secuestra la sustancia. 10. Presencia de proteínas de superficie, moléculas de adhesión, receptores y/o transportadores de contaminantes.

Los tipos de microorganismos que intervienen en los procesos de biorremediación, son los que se describen a continuación:

a. Bacterias: Los criterios que se tienen en cuenta para la clasificación de las bacterias para potencializar su uso en procesos de biorremediación: características fenotípicas, bioquímicas, genéticas y criterios antigénicos.

Familias Bacterianas:

Pseudomonas, corynebacterium, y mycobacterium, Achromobacter, Arthrobacter, Micrococcus, Nocardia, Vibrio, Acinetobacter, Brevibacterium, Corynebacterium, Flavobacterium,

Rhodococcus

Sp,

Sthenotrophomonas

malthopilia.

Sp,

Stenotrophomonas Sp.

Clasificación de las bacterias según la utilización del Oxígeno:

De acuerdo con la respuesta del CO2, las bacterias se clasifican como:  Aerobias: Dependen del O2, microaerófilas, prefieren concentraciones bajas de (2%).  Anaerobias facultativas: Utilizan O2 si está presente, pero pueden vivir en su ausencia.  Anaerobias: No pueden utilizar O2, pueden ser estrictas, el O2 es tóxico, o aerodúricas o aerotolerantes, toleran el O2 . -

Bacterias Fotosintéticas: Se dividen en tres grupos de bacterias fotosintéticas: Cianobacterias, Bacterias Rojas, Bacterias Verdes).

 Cianobacterias: Sin heterosistes: Oscillatoria y Spirulina.

Con heterosistes: Anabaena.  Bacterias rojas: Incluidas en el phylum Proteobacteria, son unicelulares y móviles por flagelación.  Bacterias rojas del azufre: Chromatium.  Bacterias rojas no azufradas: Rhodospirillum y Rhodobacter.

Bacterias verdes: Hacen parte de un pequeño grupo similares en fisiología nutricional y ecológicamente a las bacterias rojas (Universidad Politecnica Salesiana, 2012).  Bacterias verdes del azufre: Phylum Chloroflexi, Género; Chloroflexus, (Fotoheterotrofas, pueden ser también fotoautotrofas o quimioheterotrofas de forma facultativa.

Bacterias quimiolitotrofas:

La Universidad Politécnica Salesiana (2012) define las bacterias quimiolitrotofas como microorganismos capaces de crecer en un medio mineral y en ausencia de la luz, pueden reducir significativamente los sustratos inorgánicos y usan el dióxido de carbono como fuente del carbono, cuyo tipo de metabolismo es exclusivo de las arqueas.

Bacterias nitrificantes:

Herves (2011) describe a las baterías nitrificantes como las que llevan a cabo un proceso de oxidación biológica que convierte el amoniaco a nitrito y de este a nitrato, a este proceso se le denomina nitrificación. Se subdividen en dos grupos metabólicos:

 NH4 + NO2 – Nitrosomonas, Nitrosococcus. NO2 –a NO3 – Nitrobacter, Nitrococcus, Nitrospira.

Figura 5. Nitrosomonas.Bacterias que consumen amoniáco.

Fuente: Bacterias nitrificantes, disponible en www.acuariofilia.net

Bacterias oxidadoras de azufre:

Son denominadas bacterias incoloras de azufre, existen dos grupos. Bacterias oxidadoras de

Sulfuros: Tales como formación de

depósitos

intracelulares, filamentosos como Beggiatoa y Thiothrix.Formación de depósitos extracelulares de S. Pequeño tamaño celular, como Thiobacillus, Thiomicrospira . Figura 6. Beggiatoa. Bacterias filamentosas oxidadoras de azufre.

Fuente: http://erasmus.ugr.es/filo/proteo/diapo10.htm

Bacterias del hierro:

Según Herves (2011), algunas bacterias oxidan hierro y forman algunos precipitados pardo-rojizos, de óxidos de hidróxidos del mismo, en la mayoría de los casos se trata de organismos quimiheterótrofos que obtienen energía del proceso. Ej, bacterias con vaina como Leptothrix.

Son

solo

verdaderos

quimiolitoautotrófos

ferrooxidans

Leptospirillumferrooxidans, cuyo pH es acido, se encuentran en aguas de minas y biolixibiación, y Gallionella que se encuentra en aguas dulces con pH neutro. Figura 7. BacteriaThiobacillus Ferrooxidans, bacterias del hierro.

Fuente: http://www.blogodisea.com/2010/que-biolixiviacion-bacterias-minas/ciencia/

Bacterias gram- aeróbicas:

Meagher (2011) describe su metabolismo respiratorio aerobio, todas son catalasas, se movilizan por flagelos, este tipo de bacterias pueden oxidar, prácticamente cualquier tipo de sustrato orgánico, los géneros se establecen en función de la morfología celular, hoy en día son distribuidas entre alfa, beta y gama, proteobacterias.

Pseudomonas y grupos afines:

Familia Pseudomonadaceae que se dividen en: Bacterias con vaina filamentosas como Sphaertilus y Leptothrix, proteobactrias, orden pseudomonaceae, gen, Pseudomonas, P. putida y P. aeruginosa. Figura 8. Pseudomona aeruginosa.

Fuente: http://yenniffercacao.blogspot.com/2011/07/las-bacterias.html

Bacterias fijadoras de nitrógeno:

Rizobios: Orden RHIZOBIALES, bacterias quimioterógrafas gram-, con flagelación subpolar o degeneración. R. leguminosarium, R. melitoti, y Bradyrhizobium. Gen. Agrobacterium. Azotobacterias: Actualmente están incluidas en la familia Pseudomonaceae, fijan NH2 en condiciones de crecimiento aerobio y vida libre, frecuentes en suelos y aguas de zonas templadas. Géneros. Azotobacter, y Azomonas.

Figura 9. Sección transversal de un nódulo con Rhizobium.

Fuente: Fijación de nitrógeno Azotobacterias, disponible en: www.cienciaybiologia.com/microbiología

Existen dos familias: Fam. Enterobacteriaceae y Fam. Vibrionaceae, son bacterias coliformes que constituyen un alto índice de contaminación fecal.  Enterobacteriaceae: Está constituida por 40 géneros, de los cuales se destacan;

Escherichia,

Sallmonella,

Shigella,

(Bacterias

coliformes

intestinales), Enterobacter, Serratia, Proteus, (de suelos y aguas) y Yersinia (patógeno de los animales) .  Vibrionaceae:

Orden

Vibrionales,

son

muy

similares

las

Enterobacteriaceae pero con flagelación, algunas especies Vibrio y Photobacterhium, son biumiliscentes, pudiendo ser utilizadas como biosensores y analítica para detectar aguas contaminadas.

Figura 10. V. Photobacterhium.

Fuente: http://datanatura.blogspot.com/2011/01/el-vibrio-colera-en-el-mundo-de-las.html

Bacterias fermentadoras (Gram- aerobias):

Son anaerobias estrictas, su metabolismo es extrictamente fermentativo. Grupo filogenético independiente (Phylum Bacteroidete, Gén. Bacteroides, Phylum Fusobacteria y Gén Fusubacterium).

Bacterias reductoras de azufre/ sulfatorreductoras:

Maroto (2012) las define como bacterias anaerobias estrictas, obtienen su energía, mediante procesos de respiración anaerobia, utilizan el SO4 o S como como aceptor de e-, incluidas en las proteobacterias, viven en sedimentos anaerobios, los géneros más importantes son: Desulfovibrio, Desulfobacter, Dsulfuromonas S.

Unicelulares formadoras de endosporas:

 Aerobios, Género. Bacillus, la mayoría de las especies, son saprofitas y se encuentran en el suelo, agua, aire, y vegetación, siendo importantes agentes de materia orgánica. (B. subtilis, B cereus, B thuringiensis, (que se usan como insecticidas biológicos contra orugas y mosquitos) B stearthemorphillus indicador biológico esterilización autoclave y compostaje.

 Anaerobios: Género Clostridium, son grandes esporas deformantes (centrales o terminales). Habitan en el suelo, incluyendo algunas especies patógenas, (exotoxina sin capacidad invasiva). Entre ellos encontramos el C. botulinum, C. tetani, C. perfringens, C. pasteurianum, (fijan el nitrógeno atmosférico) C. butiricum, y C. acetolbutilycum. -

Unicelulares no esporulantes, bacterias del ácido láctico:

Figura 11. Lactobacillus bulgaricus.

Fuente: http://apuntesdesalud.com/2011/02/18/los-alimentos-probioticos-y-el-lactobacillus/

 Familia. I. Lactobacillaceae - Género. Lactobacillus (Bacilos regulares) como L. bulgaricus, L.lactis, L. brevis, L. salivarus Familia. IV enterococcaceae - Género. Entetococcus (E. faecalis).  Familia. V. Leocononostocaceae- Género. Leuconstoc.  Familia.Streptococcus ( S. pneumoniae, S. pyogenes).  Familia. Lactococcus ( L. lactis, L. cremoris).

Actinomicetes:



Actinobacterias y micrococos: Escaso, o nulo desarrollo miceliar, son saprófitas, del suelo en donde actúan como importantes agentes, mineralizadores, (Arthrobacter) o forman parte de la biota normal, (Micrococcus, Actynomyces.

Figura 12. (Arthrobacter) Bacteria natural del suelo.

Fuente: http://www.museeafrappier.qc.ca/en/index.php?pageid=3112e&image=3112e_arthrobacter

Corinebacterias:C. dphteriae, agente de la didifteria.

 Mycobacterium: M. tuberculosis, y M leprae, son los agentes causales de la tuberculosis, y la lepra.  Nocardia: Micelio fragmentario, Saprófitas del suelo en donde degradan muchos compuestos.

Arqueas: En base a sus características fisiológicas, y ecológicas se subdividen en tres grupos:

Figura 13. Arqueobacteria metanogénica.

Fuente: http://biologiaraquel.blogspot.com/2011/11/arqueobacterias.html

 Metanógenas: Ocupan ambientes anaerobios y su único modo de obtener E, es mediante la formación de CH4.  Halófilas extremas: Viven en ambientes Hipersalinos.  Termófilas S- dependientes: Ocupan Hábitats extremadamente calientes y en ciertos casos también muy ácidos.

b. Hongos - Organismos que forman micorrizas Según Strasburger (2004) los hongos de las raíces usan carbohidratos simples de la planta para su crecimiento, requieren vitaminas y se reconocen en la asociación de las plantas como (simbiontes estrictos) alterando la morfología radicular y son muy poco específicos para actuar, las plantas con micorrizas suelen crecer mejor en suelos pobres y asimilan fácilmente los nutrientes.

Khade y Alok (2007) describen a los hongos micorrícicos arbusculares como los microorganismos del suelo que establecen simbiosis mutuas con la mayoría de las plantas superiores, con enlaces directos entre hongos y raíces. En esta investigación se analiza la incidencia de los hongos micorrícicos arbusculares en sitios contaminados de metal, su papel en la comunicación de tolerancia a los metales para las plantas, los factores que afectan los hongos micorrícicos arbusculares en sitios metálicos contaminados, y su mecanismo de tolerancia a los metales pesados. Figura 14. Raíz de trébol colonizada de micorrizas.

Fuente: http://foroantiguo.infojardin.com/showthread.php?t=179833

Ectomicorrizas: De acuerdo con Khade y Alok (2007), los hongos forman una vaina alrededor de la raíz y rodean a las células, principalmente en árboles en bosques, (coníferas, robles), en las zonas templadas y en el 80% de las familias de las plantas.

Endomicorrizas: Brooks (1987) las define como el micelio del hongo incrustado en tejido radical, envuelve la membrana celular, de las células radiculares, de las plantas, son muy comunes y las micorrizas arbustivas existen en las raíces del 80% de las plantas.Entre las Gimnospermas sólo presentan endomicorrizas Taxus baccata, Sequoia semprvirens, Sequoia gigantea y Ginkgo biloba. Figura 15. Endomicorrizas en corte longitudinal de raíz.

Fuente:http://www.biologia.edu.ar/botanica/tema20/20-9micorrizas.htm

Los

hongos

más

frecuentes

las

endomicorrizas

son

generalmente

Zygomycetes, con hifas no septadas y las asociaciones hongo/hospedante no son muy específicas. Muchas gramíneas las presentan: Andropogon, Bromus, Festuca, Panicum, Poa, Saccharum, Sorghum, Sporobolus, Stipa y Zea mays.

3.2.10 Aplicación de microorganismos en procesos de biorremediación Desde la última década del siglo XX y durante el presente siglo, los microorganismos han pasado a ser parte activa de los procesos de remediación ambiental. La tabla 7 muestra los tipos de microorganismos degradadores. Tabla 7. Especies microbianas degradadoras de compuestos tóxicos contaminantes. GRUPO

BACTERIAS

HONGOS

LEVADURAS

GENERO Staphylococcus, Acinetobacter, Serratia, Clostridium, Enterobacter, Bacillus, Pseudomonas Arthrobacter, Micrococcus, Nocardia, Vibrio, Brevibacterium, Corynebacterium, Flavobacterium, Candida, Rhodotorula, Sporobolomyces. Penicillium, Amorphotheca, Aspergillus, Fusarium, Emicella, Trichoderma, Verticillum, Cunninghamella, Beauveria, Mortieriella, Phoma, Scolecobasidium, Tolypocladium, Graphium, Paecilomyces, Acremonium, Gliocladium, Trichoderma, Sphaeropsidales. Rhodosporidium, Saccharomhoces, Trichosporum, Sporobolomyces.

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Oscilllatoria, Microcoleum, Anabaena, Agnemenellum, Coccochloris, Nostoc, CIANOBACTERIAS WALKER et al., 1975 Aphanocapsa, Chlorella, Dunaliella, Chamydomonas, Ulva, Cylindretheca, Amphora. Fuente: Ferrera, Cerrato y Alarcón - Microbiología agrícola. Editorial Trillas. 2007.

Se han realizado investigaciones en biorremediación, específicamente en la relación entre microorganismos y los compuestos contaminantes y tóxicos. Dentro de estos trabajos se pueden destacar:

a. Degradación de fenoles. Shawabkeh (2007) indica que la bacteria Klebsiellea oxytoca degrada fenol en concentraciones elevadas, donde la concentración inicial de 100 ppm se degradó en 72 horas. Las condiciones óptimas de pH y temperatura fueron de 6.8 y 37°C, respectivamente.

Col (2009) describe que el Xanthobacter flavus también degrada fenol, a concentraciones incluso de 1000 ppm. Cuando la concentración es menor de 600 ppm, y a 37°C de temperatura, el fenol es degradado en 120 horas. La bacteria usa una enzima, la catecol 1-2 dioxigenasa, para metabolizar fenoles. La bacteria Pseudomonas aeruginosa también degrada fenol en condiciones diluidas de este componente.

Col

(2012)

establece

que

una

bacteria

fototrófica

facultativa

como

Rhodopseudomonas palustris degrada 2-clorofenol. La ventaja de esta bacteria es su capacidad de ser facultativa, con metabolismo tanto aeróbico como anaeróbico, para ser usada en distintos ambientes contaminados.

b. Degradación de hidrocarburos. Existen consorcios bacterianos formados por Pseudomonas aeruginosa y Rhodococcus spp, los cuales degradan casi el 100% de petróleo contaminante; las condiciones óptimas deben ser bajas concentraciones de sal y fuentes de nitrógeno como nutriente.

Col (2011), asegura que se encuentra una gran capacidad de algunas bacterias para degradar hidrocarburos que contaminan ecosistemas de mangle; Bacillus aquimaris, Bacillus megaterium, Bacillus pumilus, Flexibacteraceae bacterium, Halobacilus trueperi y Rhodobacteraceae bacterium. El género Bacillus spp utiliza un biosurfactante para degradar hexadecano, un hidrocarburo, bajo condiciones metanogénicas y anaerobias.

La levadura Candida tropicalis produce un biosurfactante que es útil en la degradación de hidrocarburos, con una eficiencia del 98% en un período de 10 días. c. Degradación de otros compuestos orgánicos.

Khanna (2011) establece que existen comunidades aeróbicas-mesófilas de Bacillus spp, que pueden degradar pireno de suelos contaminados con alquitrán de hulla, el cual contiene muchos PAH (Hidrocarburos poliaromáticos peligrosos).

Arnett (2009) señala que en suelos anaerobios, la presencia de sulfato influye positivamente en la degradación de RDX (hexahidro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazina), realizada principalmente por Acetobacterium y Geobacter .Existen bacterias que también pueden degradar caucho, como el que se encuentra en las llantas. El caucho está hecho de polímeros que son degradados por microorganismos tanto aeróbicos como anaeróbicos; bacterias que reducen sulfatos, otras como Streptomyces y Xanthomonas que usan enzimas que reducen el caucho. Sin embargo, hay componentes de las llantas como sales de zinc, que pueden inhibir el proceso de biorremediación; por esto se recomienda usar componentes que puedan ser degradados por microorganismos. Stevenson (2011) postula una asociación entre el hongo Recinicium bicolour y las bacterias Thiobacillus feroooxidans y la arquea Pyrococcus furiosus, para desvulcanizar el cacuho, el cual puede ser reciclado posteriormente por especies de Streptomyces. d. Degradación de metales pesados Col (2007) manifiesta que existen también organismos bacterianos que reducen uranio (U (VI)) en medios contaminados; son géneros de Clostridia, Desulfovibrio, Bacteroides y Synergistes; estas bacterias necesitan un medio enriquecido en sulfato para reducir este metal pesado.

Para Col (2007) el género Bacillus spp reduce el cromo tóxico (Cr (VI)) en concentraciones de 3 a 6 ppm. Hay diversas comunidades bacterianas hacen remoción de hierro en su forma Fe (II) en suelos contaminados, bajo condiciones aeróbicas.

e. Degradación de amonio. Según Col (2007) hay comunidades bacterianas acuáticas de planctomycetes tanto anaerobias como aerobias que pueden degradar amonio contaminante en suelos acuíferos.

f. Degradación de herbicidas. El hongo Agaricus blazei es efectivo para degradar MM (metil metilsulfuro), el cual es un herbicida utilizado en cultivos de cereales. Este hongo produce enzimas efectivas contra el herbicida.

4. fEXPERIENCIAS SOBRE LOS PROCESOS DE BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS EN COLOMBIA

Debido a que este proceso se ha ido implementando desde la década de los ochenta, y se han realizado algunas investigaciones en Colombia acerca de la biorremediación de suelos agrícolas, estas en su gran mayoría se han reportado en los departamentos de Antioquia, Santander, Cundinamarca y Boyacá, sin embargo con el auge de nuevas alternativas biotecnológicas ha sido un tema de interés de universidades, instituciones y diferentes grupos de investigación, que buscan promover las buenas prácticas, y el cuidado al medio ambiente.

A continuación se darán a conocer algunas de las experiencias exitosas de procesos de biorremediación en Colombia:

4.1

ANTIOQUIA

4.1.1 Proceso de biorremediación en un suelo contaminado con pesticida Clorofenil etano (DDT). En el año 2013, la estudiante de la Maestría en Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia sede Medellín Viviana Betancur Corredor realizó un proceso de biorremediación en suelo contaminado con pesticida Clorofenil-etano (DDT), mediante protocolos de bioestimulación y adición de surfactante. Se realizó un aislamiento e identificación de especies bacterianas existentes, en el cuál se determinó la concentración del pesticida, las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo antes y después del proceso, el pH disminuyó en ambos casos a valores cercanos a 7, el nitrógeno y el fósforo total aumentaron considerablemente por el tiempo de tratamiento (8 semanas), la concentración de aluminio y magnesio fue baja, lo cual es perjudicial para las bacterias contaminantes, obteniendo un porcentaje de recuperación final de DDT de 101%.

Durante el tiempo de tratamiento de atenuación natural no se observaron cambios significativos en la concentración de DDT.

4.1.2 Biodegradación del Malatión utilizando microorganismos nativos de suelos agrícolas

En el año 2009, el Ingeniero Agrícola Roberto Mosquera junto a un grupo de investigadores de la Universidad de Antioquia trabajaron en la degradación del plaguicida malatión con microorganismos nativos de un suelo agrícola fue estudiada tanto en condiciones de laboratorio como en campo, en esta última se realizó en el suelo de una zona destinada a actividades agropecuarias, se cuantificó la desaparición del malatión y la formación del principal metabolito (malaoxón). El periodo de experimentación fue de 35 días y la degradación del plaguicida en el laboratorio fue en promedio del 81.6% para una concentración de 2.50 microgramos por gramo de suelo, este valor corresponde al 51.3% de la dosis inicial aplicada; y en condiciones de campo se obtuvo un resultado de 74.8% con la misma dosis.

4.1.3

Análisis

procesos

electrorremediación

andisoles

contaminados por metales pesados

En el año 2004, Luis Hernández del Departamento de Química de la Universidad de Medellín realizó un análisis de electrorremediación de suelos en el cual se evaluaron los metales pesados de suelos contaminados con residuos volcánicos en la Región de Antioquia, donde se tuvo en cuenta la conductividad, el pH en las concentraciones de cada suelo. Bajo estas condiciones se demostró que el suelo con la menor concentración de materia orgánica tenía mayor capacidad de regulación de pH sin necesidad de utilizar soluciones de lavado que en los suelos donde se utilizaron los tratamientos.

4.2. CUNDINAMARCA Modelo de Remediación de suelos contaminados. Una aproximación con dinámica de sistemas microbianos. El Ingeniero ambiental Dany Ibarra de la universidad Sergio Arboleda en Bogotá, durante el año 2011 estudió la biorremediación en suelos contaminados con residuos peligrosos (Hidrocarburos), realizado bajo la metodología de la dinámica bacteriana y sus cualidades biodegradativas en la recuperación de suelos y aguas, inicialmente se realizó un análisis de la dinámica de los microorganismos descontaminantes y sus uso en la biorremediación de suelos, también se estableció la relación entre la cinética del crecimiento y la capacidad de biodegradación de los microorganismos. Este estudió arrojó como resultados para destacar que las poblaciones de microoganismos mostraron una fase de adaptabilidad exponencial en los suelos contaminados, incrementando la actividad enzimática, lo cual hace que se realice este proceso en menor tiempo logrando la eliminación por completo de los contaminantes.

4.3. RISARALDA Biorremediación para la degradación de hidrocarburos totales presentes en el suelo En 2012, Diana Cristina Núñez de la Universidad Tecnológica de Pereira realizó un trabajo de investigación sobre la degradación de hidrocarburos totales presentes en sedimentos mediante la biorremediación. En este se analizó la bioaumentación y bioestimulación para la degradación de hidrocarburos totales presentes en los sedimentos, en donde se tuvieron en cuenta como variables la presencia de microorganismos, las características químicas (contenido de nutrientes) y las características físicas (Temperatura, pH y humedad). De acuerdo con estos parámetros los sedimentos de cada microcosmos presentaron un equilibrio en cada una de las propiedades del suelo, permitiendo una mejor actividad microbiana y logrando la degradación del contaminante.

4.4 BOYACÁ

4.4.1 Aislamiento e identificación de 10 cepas bacterianas desnitrificantes a partir de un suelo agrícola contaminado con abonos nitrogenados proveniente de una finca productora de cebolla en la laguna de tota, Boyacá, Colombia.

Este estudio fue realizado en 2006 por Joaquín Benavides, Ingeniero Ambiental de la Universidad de la Salle, en este artículo se evidencia la versatilidad adaptativa y la tolerancia de un consorcio bacteriano constituido por 10 cepas bacterianas endémicas de un suelo agrícola contaminado de una finca productora de cebolla en el municipio de Aquitania. El suelo de la finca fue contaminado por una alta concentración de fertilizantes nitrogenados, la interacción bacteriana fue aislada del suelo, donde se observó la presencia de las siguientes especies bacterianas: Bacillus Megaterium, Bacillus Licheniformis, Pseudomonas Stutzeri, Acinetobacter SP, Propionibacterium SP, Pectoestreptococcus SP, Staphylococcus Coagulasa Negativa, Corinebacterium SP, Clostrydium SP y Actinomices SP. Entre los resultados más importantes se demostró que los microorganismos aislados poseen capacidad desnitrificante In vitro, transformando el nitrógeno en nitrógeno molecular, dando la posibilidad de biorremediar un suelo agrícola con exceso de fertilizantes nitrogenados.

4.4.2 Biorremediación de un suelo sulfatado ácido de Paipa Boyacá mediante el uso de microorganismos inoculantes.

Este estudio se destaca por ser el más reciente sobre temas de biorremediación en Boyacá, realizado como trabajo de grado para la maestría en Ingeniería Ambiental por la Bióloga Yuri Lorena Albarrán, en este estudio se destaca la oxidación de sulfuros metálicos por prácticas de aireación, labranza y drenaje inadecuado provocando la sulfatación de suelos y generan graves problemas en

sus propiedades, esta investigación tuvo énfasis en evaluar el efecto de los microorganismos inoculantes sobre la biorremediación de un suelo sulfatado ácido a partir de la respuesta agronómica de Pisum Sativum L (Arveja) con el fin de amortiguar el impacto ambiental generado en la zona del alto Chicamocha por la presencia de sales. Además el suelo se caracterizó física, química y microbiológicamente antes de la aplicación de los tratamientos y en la poscosecha, se encalaron 20 hectáreas con cal dolomita por 60 días utilizando algunos biofertilizantes como: Agroplux® (testigo), Azotobac®, micorriza y microorganismos eficientes (EM®) y posteriormente a la cosecha fueron evaluadas sus variables fisiológicas y su respuesta económica de los tratamientos aplicados. Arrojando como resultados uno de los resultados fue la concentración de lactobacilos SP como una de las más altas, seguida por la de Rhodopseudomonas de los microorganismos eficientes (EM®), su comportamiento depende de las características químicas y físicas del suelo.

4.5 EXPERIENCIAS DEL GRUPO DE INVESTIGACION ABONOS ORGANICOS FERMENTADOS AOF EN LA FUNDACION UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS PARA LA RECUPERACION DE SUELOS En el departamento de Boyacá no existe un diagnóstico general del efecto de la agricultura en la contaminación del suelo, lo cual hace que se desconozcan los procesos de biorremediación, cabe resaltar que pese a las dificultades antes mencionadas se han venido desarrollando alternativas para la recuperación y el restablecimiento de las propiedades del suelo con la aplicación de abonos orgánicos fermentados, procesos en los que ha venido trabajando el grupo de investigación (aof) de la Fundación Universitaria Juan de Castellanos, dentro de los cuales se destacan las siguientes investigaciones: 4.5.1 Efecto de la materia orgánica sobre el comportamiento de las propiedades físicas de un mollisol, en el municipio de tuta Boyacá. En el año 2005 este estudio fue realizado por el Agrozootecnista Luis Alberto Gómez, el cual evaluó el comportamiento de la materia orgánica en las propiedades físicas del suelo, obteniendo como resultado mayor estabilidad estructural, densidad y un alto porcentaje de humedad, esto se evidenció por el establecimiento de praderas a largo plazo, con respecto a la comportamiento de las propiedades físicas del suelo.

4.5.2 Evaluación del efecto la materia orgánica sobre las propiedades químicas de un mollisol de tuta Boyacá. De acuerdo con el trabajo realizado por la Agrozootecnista Aura Isbeth Amaya en el año 2005, se evidencia que la aplicación de materia orgánica asegura la permanencia de organismos, donde por medio de sus funciones metabólicas segregan enzimas que ayudan al rompimiento de partículas que a su vez favorecen la disponibilidad de minerales y la formación de agregados que permiten el restablecimiento de las propiedades físicas, químicas, y biológicas del suelo. De los resultados obtenidos se destaca la estabilización del pH, además se pudo

establecer que a concentraciones altas de

materia orgánica mayor actividad

microbiana, y una mejor dinámica en los procesos de óxido reducción de agentes contaminantes y mayor capacidad de intercambio catiónico.

4.5.3 Evaluación de microorganismos sulfato reductores en un suelo de Soracá Boyacá.

En el año 2008 el Agrozootecnista Abdénago Flórez, realizo un estudio el cual consistía en evaluar los microorganismos sulfato reductores en un suelo del municipio de Soracá, este estudio señaló que los microorganismos descomponen la materia orgánica y reducen la concentración de algunos metales como níquel, plomo y zinc, además de las concentraciones de azufre y su capacidad de tolerancia en los procesos de biorremediación de suelos.

4.5.4 Cuantificación de las poblaciones de microorganismos solubilizadores de fosfatos (msp) que se encuentran en un abono orgánico mineral solido durante el proceso bajo las condiciones de agroindustrias Tibana – Boyacá. En el año 2008 este estudio se llevó a cabo por el Agrozootecnista William Tomas Galindo, destacando el potencial microbiano y el aumento de las poblaciones con altas concentraciones de fósforo, incrementando la actividad enzimática en las funciones metabólicas de los microorganismos, la solubilización de este elemento requiere la adición de abonos orgánicos fermentados, de forma orgánica con estiércol o inorgánica con roca fosfórica o escorias durante el tiempo de aplicación de este. Como resultados relevantes de este trabajo se muestra un aumento de las poblaciones microbianas solubilizadores de fósforo en sustratos anaerobios.

4.4.5 Cuantificación de morfotipos de microorganismos celulolíticos en un abono orgánico fermentado solido (aof). Este estudio realizado por Fredy Giovanny Leguizamón en el año 2009 muestra la capacidad de adaptabilidad microbiana al conocer la presencia de poblaciones de mcroorganismos en cada una de las etapas del proceso de fermentación del abono y la degradación de materia orgánica, lo que confiere a la realización de funciones metabólicas en conjunto, como la fijación de nitrógeno, la producción de ácidos orgánicos en la solubilización de fósforo. El pH no afectó a los microorganismos celulolíticos, y la CIC junto con la relación carbono- nitrógeno, que permanecieron estables durante los procesos de fermentación del abono.

4.5.6 Cambios de algunas propiedades físicas del suelo en el municipio de Soracá, centro experimental agroambiental donde se aplica abono orgánico fermentado (aof). El ingeniero Héctor Osvaldo Rodríguez en el año 2009 determinó los cambios en las propiedades físicas del suelo, aplicando abono orgánico fermentado, lo que se concluye con este trabajo de investigación es que la estabilidad estructural del suelo no depende de la cantidad de materia orgánica, si no de los procesos de transformación de suelo durante los años, las condiciones físicas del suelo no se transforman drásticamente y la aplicación de materia orgánica durante mucho tiempo estabiliza y mejora estas propiedades.

5 IMPACTO

5.1 IMPACTO ACADÉMICO Este trabajo busca realizar una aproximación a la biorremdiación microbiana como estrategia de tratamiento que busca reducir las concentraciones de contaminantes del suelo. Esta monografía sirve como punto de partida para futuras investigaciones de tipo experimental relacionadas con la descontaminación del suelo mediante las interacciones microbiológicas. 5.2 IMPACTO AMBIENTAL Al implementar sistemas de biorremediación microbiana se logra propender el cuidado y recuperación de las propiedades del suelo, esto reduce la toxicidad, transforma o elimina totalmente los agentes causantes de contaminación que afectan agresivamente los agroecosistemas, además de ello se promueve la actividad microbiana que establece un equilibrio natural en la degradación de compuestos o sustancias poco degradables.

5.3 IMPACTO ECONÓMICO La efectividad de los procesos de biorremediación constituye una alternativa atractiva de restauración, ya que es menos costosa que otras tecnologías utilizadas en la descontaminación de suelos como la incineración. Es necesario saber que todos los procesos no son iguales, y deben ser tenidos en cuenta muchos aspectos durante y después de los tratamientos, así que el costo varía de acuerdo a las condiciones generales en que se realice y la duración del restablecimiento de sus propiedades naturales.

5.4 IMPACTO SOCIAL La reducción, eliminación o transformación de sustancias o compuestos altamente contaminantes mediante los procesos de biorremediación, traen consigo grandes beneficios, se previenen enfermedades en las comunidades aledañas, se genera conciencia del cuidado por el medio ambiente, lo que hace que las familias se integren en el desarrollo de estas prácticas, se genere mayor educación, y se viva en un ambiente sano.

6 CONCLUSIONES

1. La biorremediación microbiana resulta ser una alternativa eficaz para la recuperación de agroecosistemas, con esta se busca la optimización de técnicas y el aprovechamiento de las interacciones entre microorganismos, que mediante sus procesos metabólicos y la segregación de enzimas, biotrasforman compuestos orgánicos e inorgánicos generadores de contaminación en sustancias inofensivas o poco nocivas para los suelos, obteniendo como resultado la mineralización que a través de procesos de obtención de energía, respiración, transporte de sustancias y transformación molecular, logran reducir el impacto de la contaminación.

2. Es necesario en los suelos de producción agrícola, determinar los agentes que ocasionan contaminación de los mismos, debido al impacto que pueden producir a nivel sanitario y ambiental, estos compuestos pueden ser tratados ecológicamente mediante la estimulación microbiana y los tratamientos in – situ o ex- situ.

3. La biorremediación microbiana es una alternativa amigable con el medio ambiente, encargada de restablecer las condiciones normales de los agroecosistemas,

utilizando

capacidad

degradación

los

microorganismos, eliminando o reduciendo el espectro de acción de dichos agentes contaminantes.

4. Para que un tratamiento de biorremediación en el suelo sea eficiente es necesario tener en cuenta variables como las condiciones físicas y químicas (pH,

temperatura,

humedad,

aireación,

nutrientes

consistencia, color), las condiciones biológicas nativa),

las

características

del

estructura,

(flora, fauna y microbiota

contaminante

textura,

(tipo

compuesto,

biodisponibilidad, etc.), y el tipo de microorganismo o consorcios microbianos que se utilizarán.

5. Con esta monografía se pretendió generar interés en las orientaciones, estudios y aplicaciones de la biorremediación en agroecosistemas deteriorados para el departamento de Boyacá. 6. Para efectuar procesos de biorremediación

se hace necesario realizar un

diagnóstico del efecto de la agricultura, en la contaminación del suelo, con el fin de implementar del tratamiento más adecuado en la recuperación del mismo. 7. En Colombia no existe aún un sistema legislativo que vigile y formalice los procesos de biorremediación, lo que resalta la importancia de la formalización y legalización de dichos procesos para el país.

RECOMENDACIONES

1. Se hace necesario continuar con la investigación sobre los procesos de biorremediación con el fin de promover el uso de buenas prácticas para el manejo del recurso “suelo”. 2. Es recomendable dar a conocer a la comunidad interesada las técnicas de biorremediación, con el fin de mejorar los agroecosistemas y con ello la calidad de vida de los productores agropecuarios. 3. Es importante legislar las estrategias de biorremediación para Colombia, lo anterior se debería abordar bajo investigaciones interdisciplinares que formalicen la normatividad, de actividades que busquen el mejoramiento del medio ambiente.

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