BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS POR DERRAMES DE HIDROCARBUROS DERIVADOS DEL PETRÓLEO EN COLOMBIA

BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS POR DERRAMES DE HIDROCARBUROS DERIVADOS DEL PETRÓLEO EN COLOMBIA Piedad Helena Petro Cardona1, Gabriela Del Carmen Mercado Montero2 Facultad de Ingeniería, Arquitectura, Artes y Diseño. Programa de Ingeniería Química. Diplomado en procesos químicos. Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena. Cartagena de Indias D. T y C., 2014. Colombia. Correspondencia: [email protected] –[email protected]

RESUMEN En la actualidad, uno de los principales problemas de contaminación de suelos, aire y agua, es el uso incorrecto de materiales y residuos peligrosos debido a la extracción y al manejo del petróleo en todos los países productores de hidrocarburos. El impacto ambiental que ha generado este tipo de contaminación en Colombia incluye miles de hectáreas y recursos hídricos afectados, fauna y flora perturbada y cambios en el entorno ambiental. Estos daños llegan a considerarse irremediables, sin embargo, en los últimos tiempos, debido al avance de los procesos biotecnológicos, ha surgido la biorremediación como una técnica capaz de disminuir el impacto ambiental que este problema conlleva. La presente revisión analiza la contaminación de suelos por derrames de hidrocarburos transportados en oleoductos en Colombia, donde se encontró que la gran mayoría de estos derrames son producidos por atentados de grupos al margen de la ley contra estas tuberías, a su vez se exponen las técnicas de biorremediación, con las cuales se hace una comparación técnico-económica y se describe el impacto ambiental que se ha generado. Se mencionan brevemente las técnicas de remediación de suelos y se hace una comparación de estas con la biorremediación. Esto con el fin de resaltar que la biorremediación es una técnica económica y no requiere un tratamiento posterior a su aplicación. Palabras claves: contaminación, suelos, impacto ambiental, hidrocarburos, biorremediación.

BIOREMEDIATION CONTAMINATED SOIL OIL SPILL IN COLOMBIA PETROLEUM ABSTRACT Currently, one of the main problems of pollution of soil, air and water, is the improper use of materials and hazardous waste due to the removal and the management of the oil in all the oil-producing countries. The environmental impact that has generated this type of contamination in Colombia includes thousands of hectares and water resources affected, fauna and flora disturbed and changes in the environment. These damages are to be considered hopeless, however, in recent times, due to the advance of biotechnological processes, there has arisen a bioremediation as a technique capable of reducing the environmental impact that this problem entails.

This review examines the soil contamination by oil spills transported in pipelines in Colombia, where it was found that the vast majority of these spills are produced by attacks of groups on the fringes of the law against these lines, in turn explains the techniques of bioremediation, with which a comparison is made technical-economic and describes the environmental impact that has been generated. Briefly mentions the techniques of soil remediation and provides a comparison of these with the bioremediation. This in order to emphasize that the bioremediation is a technical and economic treatment does not require a postimplementation. Keywords: pollution, soils, environmental impact, hydrocarbons, bioremediation.

1. INTRODUCCIÓN La contaminación de hidrocarburos en diferentes ecosistemas, se ha incrementado en los últimos años, debido al aumento en la actividad de exploración y producción de la industria petrolera. En la actualidad los suelos contaminados con estos compuestos representan el 70% del total de los ecosistemas impactados [1]. “Los hidrocarburos afectan las propiedades físicas y químicas del suelo, como el pH, textura, permeabilidad, pérdida de capacidad de soporte al crecimiento vegetal y causan un impacto paisajístico”. Para este problema, surgen distintos tratamientos tanto físicos y químicos, como biológicos, siendo estos últimos sostenibles y económicos cuando se trata de limpiar las zonas afectadas por hidrocarburos. Este tipo de tratamientos biológicos, aprovechan las distintas especies de microorganismos como hongos y bacterias, los cuales tienen como fin remediar las superficies sólidas o líquidas contaminadas por los derrames de crudos presentados, y recuperar la superficie original [2]. En los suelos, las principales consecuencias ambientales que se presentan después de un evento de contaminación por hidrocarburos son: la reducción o inhibición del desarrollo de la cobertura vegetal en el lugar del derrame, cambios en la dinámica poblacional de la fauna y contaminación por infiltración a cuerpos de agua subterráneos [3]. Además de un impacto negativo, estos derrames generan impactos económico, social y de salud pública en las zonas más cercanas al lugar afectado [4]. La biorremediación surge de la necesidad de disminuir el impacto ambiental negativo de los derrames de hidrocarburos en los diferentes ambientes (agua y suelos) usando microorganismos, plantas o enzimas, de manera estratégica con el fin de restaurar la calidad ambiental, de acuerdo con las necesidades y dimensiones del problema [3]. Este bioproceso está surgiendo como una prometedora tecnología, se basa en la premisa de que un gran porcentaje de los componentes del hidrocarburo son biodegradables en la naturaleza, además de presentar varias ventajas potenciales sobre las tecnologías convencionales, como menor costo, son menos intrusivos en el sitio contaminado, más respetuosas del medio ambiente en términos de sus productos finales y requieren de un mínimo o ningún tratamiento posterior [5]. La biorremediación puede ser aplicada “in situ” o “ex situ”. La tecnologías “in situ” se refieren a las que se aplican en el área a tratar, mientras que las “ex situ” los productos son aplicados al material contaminado donde pueda ser tratado. Los procesos de biorremediación se clasifican en técnicas de bioestimulacion y bioaumentación. La técnica de bioestimulacion se basa en el uso de nutrientes, sustratos o aditivos con actividad superficial para estimular el crecimiento y desarrollo de organismos capaces de biodegradar compuestos contaminantes del medio ambiente [6]. La técnica de bioaumentación describe la adición de organismos o enzimas a un material con el propósito de eliminar sustancias indeseables. La bioaumentación asegura que estén presentes los microorganismos específicos capaces de degradar al compuesto contaminante no deseado hasta sus moléculas básicas, los microorganismos comúnmente utilizados son bacterias [7]. 2

Teniendo en cuenta la relevancia de este tema, en el presente artículo se analizara la contaminación en suelos por derrames de hidrocarburos y sus respectivas técnicas de biorremediación, así como el impacto ambiental originados por ellos, en Colombia. 2. METODOLOGÍA Para la localización de los documentos bibliográficos se consultaron varias fuentes documentales. Se realizó una búsqueda bibliográfica en agosto de 2013 sobre la biorremediación de suelos a partir de derrames de petróleo, utilizando los siguientes descriptores: biorremediación, procesos biotecnológicos, hidrocarburos, derrame de crudos, impacto ambiental. Los registros obtenidos oscilaron entre 50 y 100 registros tras la combinación de las diferentes palabras claves, incluyendo recursos como tesis, libros, artículos y revistas; los más relevantes correctamente citados en las referencias bibliográficas de este artículo. También, para obtener la información recolectada se recurrió a documentos contenidos en las bases de datos aplicadas hacia la Ingeniería química, de procesos y ambientales, proporcionadas por la universidad San Buenaventura Cartagena, tales como: Science Direct, Scopus, Virtual Pro, Chemical Engineering Por último, para completar la bibliografía del presente artículo también se realizó una búsqueda en internet en el buscador “Google académico” con los mismos términos. Con cerca de 49100 resultados, se seleccionaron aquellos documentos que informan de manera más completa y que generaran mayor fiabilidad en su contenido y lectura sobre los aspectos formales de la biorremediación de suelos a partir de derrames de petróleo, arrojando en total cerca de 37 documentos que ofreciesen veracidad al momento de ser publicados en páginas de internet. 3. MARCO LEGAL En la constitución política Nacional de Colombia aprobada en 1991 no se encuentra de forma específica una ley o un Decreto de orden nacional sobre contaminación de suelos, esto se debe principalmente a que el recurso suelo necesariamente hace parte fundamental de los ecosistemas terrestres, por lo tanto no se hace referencia exclusiva a la contaminación del suelo como tal, sino que generaliza a la protección de los recursos naturales. Sin embargo, se tienen normas de ámbito nacional y regional como la ley 99 de 1193, por la cual se crea el Ministerio del Medio Ambiente, se reordena el sector público encargado de la gestión y conservación del medio ambiente y los recursos naturales renovables, se organiza el Sistema Nacional Ambiental, SINA, y se dictan otras disposiciones, entre los cuales se encuentra: Artículo 57. Del estudio del impacto ambiental: contendrá información sobre la localización del proyecto y los elementos abióticos, bióticos y socioeconómicos del medio que puedan sufrir deterioro por la respectiva obra o actividad, para cuya ejecución se pide licencia y evaluación de los impactos que puedan producirse. Además incluirá el diseño de los planes de prevención, mitigación, corrección y compensación de impactos y el plan de manejo ambiental de la obra o actividad. En la Constitución política Nacional de Colombia se presentan 17 artículos específicos, relacionados con la protección, conservación, control y mejoramiento de los recursos naturales: 49, 67, 79, 80, 81, 82, 88, 95, 277, 313, 317, 330, 331, 334; de forma específica sobre el uso del suelo se menciona en los siguientes artículos: 360, 361 y 366, a los cuales se refiere la Corte Constitucional. Y especialmente en los siguientes artículos se menciona que: Art.246. Daños en los recursos naturales. El que destruya, inutilice, haga desaparecer o de cualquier otro modo dañe los recursos naturales a que se refiere este capítulo, incurrirá en prisión de uno a seis años y multa de veinte mil a dos millones de pesos, siempre que el hecho no constituya delito.

Art. 247. Contaminación ambiental. El que ilícitamente contamine el ambiente, incurrirá, sin perjuicio de las sanciones administrativas a que hubiere lugar y siempre que el hecho no constituya otro delito, en prisión de uno a seis años y multa de cincuenta mil a dos millones de pesos. En la ley 23 de 1973 se encuentran relacionados los aspectos considerados con los recursos naturales refiriéndose a la “Prevención y control de la contaminación del medio ambiente, mejoramiento, conservación y restauración de los recursos naturales renovables” donde se define la Contaminación como “la alteración del medio ambiente por sustancias o formas de energía puestas allí por la actividad humana o de la naturaleza, en cantidades, concentraciones o niveles capaces de interferir con el bienestar y la salud de las personas, atentar contra la flora y la fauna, degradar la calidad del medio ambiente o afectar los recursos de la nación o de particulares”. Por otra parte, el Decreto Nº 321 de 1999 adopta el plan de contingencia contra Derrames de Hidrocarburos, Derivados y Sustancias Nocivas, considerando que: El Gobierno Nacional mediante el Decreto 2190 de 1995, ordenó la elaboración y desarrollo del Plan Nacional de Contingencia contra Derrames de Hidrocarburos, Derivados y Sustancias Nocivas en Aguas Marinas, Fluviales y Lacustres, como instrumento rector del diseño y realización de actividades dirigidas a prevenir, mitigar y corregir los daños que estos puedan ocasionar. Que conforme al Decreto 2190 de 1995, el Plan Nacional de Contingencia, se elaboró con la participación de las entidades públicas y privadas, integrantes del Comité Técnico para la formulación del Plan, como: los Ministerios de Defensa Nacional, del Interior, de Desarrollo Económico, de Minas y Energía, de Transporte y del Medio Ambiente; la Dirección General para la Prevención y Atención de Desastres, la Empresa Colombiana de Petróleos, la Dirección General Marítima, el Consejo Colombiano de Seguridad y la Asociación Colombiana del Petróleo. Responsabilidad de Atención del Derrame. Se debe fijar la responsabilidad por daños ambientales provocados por el derrame, la cual será definida por las autoridades ambientales competentes, de acuerdo a los procedimientos fijados por las normas vigentes. En casos de derrames de hidrocarburos, derivados o sustancias nocivas que puedan afectar cuerpos de agua, el responsable de la instalación, operación, dueño de la sustancia o actividad de donde se originó el derrame, lo será así mismo integralmente de la atención del derrame. En su defecto las entidades que conozcan de la ocurrencia del derrame o las personas que tengan entrenamiento en la atención de este tipo de emergencias se harán cargo del manejo del evento y en ningún momento será responsable por los daños causados por el derrame. Así, la determinación del daño de suelos y agua ha dispuesto la ley 491/99 Art.6 donde se necesita la certificación sobre la ocurrencia y cuantía por parte de la autoridad ambiental correspondiente. En los eventos en que el valor amparado no cubra la cuantía del daño, quien fuere el causante del hecho deberá responder con su propio patrimonio por todos los daños o perjuicios causados en exceso. Las voladuras de oleoductos, hurtos y atentados terroristas que ocasionen derrames no son actividad petrolera, pues en sentido estricto, el Estado no ha creado el riesgo que origino el daño. Por tal motivo, una responsabilidad ambiental por actos terroristas no es imputable, toda vez que el daño no ha sido ocasionado por este sino por un tercero, lo que constituirá una causa extraña. “La prevención y atención de desastres es materia de interés colectivo, y las medidas tomadas para evitar o mitigar los efectos de su ocurrencia serán de obligatorio cumplimiento.” 4. ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LA BIORREMEDIACIÓN Desde tiempos ancestrales los procesos de biorremediación han sido utilizados con gran lucidez. Se atribuye el surgimiento de éstas técnicas de remediación a los romanos, quienes fueron los primeros en 4

aplicar ésta práctica a partir de la manipulación de microorganismos para el tratamiento de aguas residuales municipales, con el fin de diseñar y construir sistemas de alcantarillado para la recolección de aguas residuales para su posterior tratamiento biológico dentro de tanques de almacenamiento, llegando por primera vez a evidenciarse la importancia del tiempo de retención de éstas aguas dentro de los tanques versus la actividad metabólica de los microorganismos frente a los contaminantes presentes en el agua residual [8]. Para comprender la utilización de biorremediación se debe ver como la humanidad fue dando una mirada hacia el control o mitigación de la contaminación, hasta llegar a la utilización de esta técnica como alternativa ambientalmente limpia [8]. A mediados del siglo XX se desarrollaron las primeras investigaciones encaminadas a estudiar el potencial de los microorganismos para biodegradar contaminantes [9]. Este “uso” intencionado recibió entonces el nombre de biorremediación. Las primeras técnicas que se aplicaron fueron similares al "landfarming" actual y sus actores, lógicamente, compañías petrolíferas. Las primeras patentes, fundamentalmente para remediación de vertidos de gasolina, aparecen en los años 70. En los años 80 se generalizó el uso del aire y peróxidos para suministrar oxígeno a las zonas contaminadas mejorando la eficiencia de los procesos degradativos. Durante los años 90 el desarrollo de las técnicas de burbujeo de oxígeno hizo posible la biorremediación en zonas por debajo del nivel freático. Al mismo tiempo, la implementación en la práctica de aproximaciones experimentales en el laboratorio permitió el tratamiento de hidrocarburos clorados, los primeros intentos con metales pesados, el trabajo en ambientes anaerobios, etc. Paralelamente, se desarrollaron métodos de ingeniería que mejoraron los rendimientos de las técnicas más populares para suelos contaminados ("landfarming", "composting", etc.) [10]. Hoy, el proceso de biorremediación busca mejorar sus técnicas con el paso del tiempo, para empezar a convencer muchas empresas que han ido implementando políticas ambientales y convertir este proceso en una verdadera industria. 5. GENERALIDADES DE LA BIORREMEDIACIÓN El crecimiento poblacional y el desarrollo industrial durante los últimos tiempos, ha incremento de forma relevante la presencia de contaminantes sólidos y líquidos convencionales, así como el vertimiento de gases contaminantes a la atmósfera. La consecuencia ha sido la aparición de graves problemas de contaminación sin antecedentes notables y para los cuales la naturaleza no estaba preparada, este grave problema de contexto ambiental lo representan los residuos peligrosos que, aproximadamente el 54% corresponde a derivados del petróleo. Así que, debido a esto, el tratamiento de suelos contaminados con hidrocarburos es esencial para mantener la calidad del medio ambiente [11]. La biorremediación consiste en la aceleración de los procesos naturales de biodegradación [12] mediante bacterias u otros microorganismos como plantas, algas, cianobacterias, actinomicetes y hongos, que alteran, convierten y metabolizan aeróbicamente los hidrocarburos y las moléculas orgánicas en otras sustancias, como CO2, agua, metano [4] y fuentes de alimento para sustentar su crecimiento y reproducción, es decir la biodegradación ocurre naturalmente. Esta atenuación natural transforma el contaminante en una forma menos tóxica [13]. Por tanto, esta biotecnología es una herramienta efectiva para mejorar la degradación de contaminantes en el suelo. A continuación en la ilustración 1 se observa cómo se da el proceso de biorremediación del petróleo.

Ilustración 1: Biorremediación del petróleo

Fuente: Determinación y análisis de un proceso de biorremediación de suelos contaminados por hidrocarburos, Miguel Ángel Cando Rodríguez, 2011 Este proceso por lo general, consiste en la aplicación de fertilizantes nitrogenados y/o de fósforo, en ajustar el pH, mantener el contenido de agua necesaria, oxigenar, mantener las condiciones ambientales apropiadas tales como la temperatura, concentraciones de contaminantes no toxicas para los microorganismos y adecuadas condiciones de humedad y conductividad del medio, entre las más importantes; y se acompaña a menudo con la adición de bacterias naturales o modificadas genéticamente para neutralizar sustancias tóxicas, convirtiéndolas en inocuas para el ambiente y la salud humana [14]. Cuando los contaminantes tienen mala solubilidad del agua, la adición de emulsionantes y agentes de superficie activa (surfactantes) aumentan la velocidad de biodegradación mediante el aumento de la biodisponibilidad del contaminante [15]. También el éxito de estas inoculaciones depende de factores bióticos tales como la competencia microbiana, amensalismo, parasitismo y depredación, que pueden limitar el crecimiento y desarrollo de las poblaciones inoculadas [16]. “La ausencia de alguna o varias de las anteriores condiciones puede limitar parcial o totalmente la actividad biológica y es cuando la mano del hombre juega un papel fundamental en la optimización del proceso, ya sea mejorando estas condiciones para aumentar la población de microorganismos (bioaumentación) y/o manipulando genéticamente los microorganismos para la degradación específica de algunos compuestos químicos” [17]. El objetivo principal del proceso de biorremediación es utilizar el potencial metabólico de los microorganismos para transformar contaminantes orgánicos en compuestos más simples poco o nada contaminantes, y, por tanto se puede utilizar para limpiar terrenos o aguas contaminadas [18], con el fin de asegurar la calidad de los suelos para proteger la salud humana y el buen funcionamiento de los ecosistemas, evitando así la dispersión de la contaminación de una manera rentable. Su ámbito de aplicabilidad es muy amplio, pudiendo considerarse como objeto cada uno de los estados de la materia [19]:  Sólido. Con aplicaciones sobre medios contaminados como suelos o sedimentos, o bien directamente en lodos, residuos, etc.  Líquido. Aguas superficiales y subterráneas, aguas residuales, mares y océanos.  Gases. Emisiones industriales, así como productos derivados del tratamiento de aguas o suelos. También se puede realizar una clasificación en función de los contaminantes con los que se puede trabajar [20] [21]: 6

   

Hidrocarburos de todo tipo (alifáticos, aromáticos, BTEX, PAHs). Hidrocarburos clorados (PCBs, TCE, PCE, pesticidas, herbicidas). Compuestos nitroaromáticos (TNT y otros). Metales pesados. Estos no se metabolizan por los microorganismos de manera apreciable, pero pueden ser inmovilizados o precipitados. Otros contaminantes. Compuestos organofosforados, cianuros, fenoles, etc.

5.1 Remediación de suelos contaminados con hidrocarburos Las estrategias para el tratamiento de suelos contaminados con hidrocarburos pueden ser físicasquímicas-biológicas [22], entre las más comunes se encuentran:  Físico-química: Extracción con disolventes (lavado con agua y disolventes orgánicos, agentes tensioactivos, ciclodextrinas, aceite vegetal), extracción con fluidos supercríticos, la extracción con fluido subcrítico.  Químico: Oxidación química con diversos oxidantes (por ejemplo, el reactivo de Fenton, el ozono, peróxido-ácido, KMnO4, H2O2, Per sulfato de sodio), la degradación fotocatalítica y la remediación electrocinética.  Físicos-Térmicos: La incineración, desorción térmica, el suelo térmicamente mejorado con la extracción de vapor.  Biológico: La biorremediación in situ como la biolabranza y el compostaje, tratamiento aeróbico, anaeróbico y la fitorremediación. Las estrategias Físico-químicas, se pueden implementar fácilmente ya que el proceso se lleva a cabo a presión ambiente y temperaturas bajas, Las ciclodextrinas y los aceites vegetales proporcionan alternativas no tóxicas, biodegradables y respetuosos con el medio ambiente a los convencionales disolventes. En comparación con el lavado convencional del suelo, las extracciones de fluido supercrítico y subcrítico son opciones "más verdes", pero éstas generan el uso de equipos de alta presión, y no obstante, la extracción con disolventes es sólo un proceso de separación que transfiere los hidrocarburos, por lo tanto se requiere de un el tratamiento secundario y/o adicional de los extractos. La oxidación química es capaz de degradar hidrocarburos, sin embargo, existe la preocupación de que se puedan formar subproductos tóxicos durante el tratamiento. Tanto la degradación fotocatalítica y la remediación electrocinética, han sido aplicados recientemente para el tratamiento de suelos contaminados, pero el éxito en campo, debido a las extensiones requerirá una mayor optimización y estudios de factibilidad económica de estas estrategias. Las estrategias térmicas, por otro lado, pueden destruir eficazmente el hidrocarburo, pero implican altos costos debido a las altas temperaturas que se requieren y a la necesidad de un tratamiento de los gases producidos. La biorremediación y fitorremediación, por su parte, requieren un proceso de larga duración en comparación con todas las demás estrategias, las principales ventajas de estos procesos biológicos son el alto potencial de las estrategias in situ y que no se requiere de más tratamientos adicionales, ya que los subproductos que se forman generalmente son dióxido de carbono, agua y biomasa [22]. 5.2 Materias primas utilizadas en el proceso El factor microbiológico más importante en la biorremediación es la transformación biológica de compuestos orgánicos, catalizada por acción de las enzimas [23]. Las enzimas son específicas en términos de los compuestos que atacan y las reacciones que catalizan. Más de una enzima es normalmente requerida para romper una sustancia orgánica. Frecuentemente, los organismos que tienen las enzimas para degradar están presentes en el suelo [17].

5.2.1

Microorganismos en la biorremediación

La biodegradación de hidrocarburos en diferentes ecosistemas (suelo y agua) requiere de la presencia de microorganismos que a través de la actividad bioquímica, oxiden estos. Algunas especies de microorganismos pueden metabolizar un número limitado de hidrocarburos, de manera que la presencia de poblaciones mixtas con diferentes capacidades metabólicas, es necesaria para degradar mezclas complejas de hidrocarburos como el crudo [4]. La degradación de hidrocarburos se lleva acabo principalmente por bacterias, seguidas por los hongos, levaduras y algas, entre otros [24]. Existen varias clases de microorganismos: mohos, levaduras, bacterias, actinomicetos, protozoos, algas, virus. El suelo es un ambiente muy apropiado para el desarrollo de los microorganismos tanto eucariotas (algas, hongos, protozoos) como procariotas (bacterias y arqueas), además de encontrar virus y bacteriófagos. Todos estos organismos establecen relaciones entre ellos en formas muy variadas y complejas y también contribuyen a las características propias del suelo por su papel en la modificación de las fases sólida, líquida y gaseosa antes mencionadas [25]. Los microorganismos desempeñan funciones de gran importancia en relación con procesos de edafogénesis; ciclos biogeoquímicos de elementos como el carbono, el nitrógeno, oxígeno, el azufre, el fósforo, el hierro y otros metales; fertilidad de las plantas y protección frente a patógenos; degradación de compuestos xenobióticos, etc [26]. Los microorganismos hacen parte fundamental de los procesos de biorremediación [23]. En gran parte, las bacterias desempeñan el papel de mayor importancia en la biodegradación de contaminantes orgánicos en suelos; los hongos también metabolizan compuestos orgánicos pero no son tan eficientes como las bacterias [17]. En ecosistemas en donde las poblaciones microbiológicas degradadoras no son significativas, se ha utilizado la bioaumentación con el propósito de incrementar la tasa de biodegradación de los contaminantes. Se prefiere la bioaumentación empleando microorganismos nativos, ya que otros microorganismos pueden presentan problemas de adaptación. Recientemente se ha considerado el uso de microorganismos genéticamente manipulados para la biorremediación de sitios contaminados [24]. 5.2.2

Bacterias

Las bacterias son el grupo de organismos más abundante en los suelos [27] y la cantidad de especies presentes en el mismo parece relativamente constante alrededor del mundo [17], estos organismos llegan a presentarse en poblaciones de miles por gramo del suelo [28]. Dichos organismos son un grupo diverso con variaciones extensivas en las propiedades morfológicas, ecológicas y fisiológicas y son los principales degradadores de compuestos orgánicos naturales y xenobióticos encontrados en el suelo [2]. Las más comunes son Pseudomonasaureginosas, Arthrobacter, Achromobacter, Micrococcus, Vibrio, Acinetobacter, Brevibacterium, Corynebacterium y Flavabacterium [21]. Por su diversidad, las bacterias se encuentran regularmente en comunidades heterogéneas; algunas especies son degradadores primarios, es decir, ellas inician la degradación de la materia orgánica en el suelo; otras crecen en compuestos resultantes de la degradación parcial de complejos orgánicos o productos residuales de degradadores [27]. El uso y tolerancia al oxígeno es uno de los métodos de clasificación más generales. Los aerobios estrictos son bacterias que requieren oxígeno como aceptor final de electrones y crecen solamente en presencia del mismo. Las aerobias facultativas son bacterias que pueden utilizar aceptores de electrones terminales alternativos y crecer en presencia o ausencia de oxígeno. Algunas anaerobias son tolerantes al oxígeno, pero éste es tóxico a muchas anaerobias estrictas [23]. 8

Las bacterias también se pueden clasificar como eutrofas, las cuales crecen en presencia de altas concentraciones de sustratos, y oligotrofas, las cuales crecen con concentraciones trazas [29]. Los actinomicetos son un grupo intermedio entre las bacterias procariotas más primitivas y los hongos eucariotas [30]; éstos están presentes en un gran número de suelos. Toleran un intervalo amplio de pH y temperatura, crecen bajo condiciones limitadas de nutrientes y son resistentes a desecación. Aunque su tasa de crecimiento es más baja que la de las bacterias, la habilidad de los actinomicetos para crecer en condiciones adversas permiten a estos predominar cuando las condiciones del medio son difíciles [5]. “Algunas bacterias son capaces de formar esporas cuando las condiciones de crecimiento son muy adversas, como cuando el suelo está seco o cuando los nutrientes están limitados. Las esporas son muy resistentes al calor y no son fáciles de destruir por radiación u otros factores químicos tales como ácidos y desinfectantes” [17]. Las bacterias formadas de esporas son muy comunes en suelos donde las condiciones pueden ser muy variables. 5.2.3

Hongos

Los hongos son altamente protistas, no tienen movimiento y emplean materia orgánica como fuente de carbono y energía. Algunos de los hongos mejor conocidos son mohos, levaduras y setas [23]. En comparación con las bacterias, los hongos son menos numerosos y crecen a velocidades considerablemente bajas; además, los procesos metabólicos de éstos son menos diversos. Como grupo, los hongos tienden a ser más tolerantes a los ácidos que las bacterias (muchas especies crecen a un pH óptimo de 5 o menos) y son más sensibles a la variación en la humedad [17]. La variedad de hongos encontrados en los suelos es muy grande, sin embargo existe un hongo que tiene un considerable potencial en el tratamiento de compuestos orgánicos peligroso, denominado Phanerochaetechysosporium, hongo de la podredumbre blanca. Se ha encontrado que este organismo degrada una gran variedad de compuestos altamente clorados y recalcitrantes, incluyendo dioxinas. El uso de este hongo está limitado a suelos con carencia de nitrógeno, ya que este elemento en exceso impide la formación de peroxidasa [31]. 5.2.4

Microorganismos Concretos

Los microorganismos aislados en suelos poseen actividades de peroxidasas y oxigenasas, que permiten la oxidación de algunas fracciones del petróleo [32]. Esta oxidación cambia las propiedades de los compuestos haciéndolos susceptibles a ataques secundarios y facilitando su conversión a bióxido de carbono y agua [33] [34].  Rhodococcus. Es uno de los géneros bacterianos más explotados en bioprocesos no convencionales, un grupo único consistente en microorganismos que presentan una gran diversidad metabólica, capaz de transformar, biodegradar y utilizar como única fuente de carbono compuestos hidrófobos [35]. Dentro de las aplicaciones industriales y ambientales, se incluye la producción de ácido acrílico y acrilamida, conversión de esteroides, biorremediación de hidrocarburos clorados y fenoles, a lo que se añade su gran capacidad de degradar hidrocarburos alifáticos halogenados y numerosos compuestos aromáticos, como los HAP´s (hidrocarburos policíclicos aromáticos) [36].

 Pseudomonas. Las bacterias de este género poseen la habilidad para utilizar diversos substratos, incluyendo aquellos creados por el petróleo. Las Pseudomonas son bacterias Gram negativas, obicuas, que pertenecen a la subclase gamma de las Proteobacterias. Las Pseudomonas son bacterias productoras de biosurfactantes. Algunos microorganismos productores de biosurfactantes extracelulares solubilizan y facilitan la penetración de los hidrocarburos a través de la pared celular hidrofílica; contienen además enzimas degradadoras de hidrocarburos en la membrana citoplasmática. La Pseudomonas aeruginosa, es otro de los microorganismos más usado y estudiado en biorremediación. Estudios con relación al desempeño metabólico de esta Pseudomona ha permitido identificarla como degradadora de gran cantidad de sustratos como el n-hexadecano, mineralización de compuestos alifáticos en condiciones anaerobias, y degradadora de hidrocarburos aromáticos y poli aromáticos [37].  Burkholderia es otro género bacteriano utilizado para biorremediación de herbicidas y pesticidas recalcitrantes y también es usado para proteger cultivos contra hongos. Debido a su genoma extremadamente flexible, Burkholderiacepacia, bacilo Gram negativo no fermentador, productora de pigmento amarillo tiene una gran capacidad mutagénica y adaptativa, ha sido recuperada a partir de agua y superficies húmedas, es resistente a múltiples antibióticos y ésta capacidad es altamente transmisible entre especies. Por todas estas razones, la selección de cepas seguras para su uso ambiental no es posible por el momento y su uso en la agricultura también debe ser cauteloso [37]. 6. SUELOS Se denomina suelo al sistema estructurado, biológicamente activo, que tiende a desarrollarse en la superficie de las tierras emergidas por la influencia de la intemperie y de los seres vivos. Se trata de un sistema formado por componentes minerales, componentes orgánicos (humus y derivados, biomasa viva y muerta), gas (aire en el espacio existente en los poros), y agua envolviendo partículas y el espacio capilar. El suelo constituye la interfaz entre la tierra, el aire y el agua, lo que le confiere la capacidad de desempeñar tanto funciones naturales como de uso antropogénico. Las propiedades físicas y químicas de los suelos influyen en gran manera sobre la aireación, la disponibilidad de nutrientes y la retención de agua y, por lo tanto, en la actividad biológica. Las propiedades más importantes de las que engloban estos grupos son el tamaño de partícula, la porosidad, la humedad, estado de aireación, composición química, fracción de arcilla, capacidad de intercambio de cationes y fracción orgánica. El tamaño de partícula afecta a la química de la superficie de los suelos y al tamaño de los poros. La cantidad de poros depende de la textura, estructura y contenido de materia orgánica del suelo [17]. 6.1 Características del Suelo El suelo está compuesto principalmente por minerales, aire, agua, materia orgánica y organismos vivos. La fracción mineral constituye el principal componente estructural del suelo con un 50% del volumen total, el agua y aire constituyen el volumen de poros entre el 25 y 50% en volumen, ya que su proporción varía con la humedad del suelo. La materia orgánica oscila entre el 3 y 6% de volumen, mientras que los organismos vivos ocupan menos del 1%. En la fracción mineral, predominan el dióxido de silicio (SiO2), el aluminio y el hierro principalmente, mientras que el calcio, magnesio potasio, titanio, manganeso, sodio, nitrógeno, fosforo y azufre están presentes en menor cantidad. Por su parte la fracción orgánica del suelo está constituida principalmente por residuos de plantas y animales, células microbianas y productos resultantes del metabolismo microbiano, que rara vez supera el 10% en peso de un suelo [21]. 10

El proceso natural de formación del suelo no produce un terreno uniforme y homogéneo a lo largo de su perfil, por lo que es posible diferenciar varios estratos u horizontes, resultado de diversos procesos de meteorización. En general se reconocen tres horizontes principales: A, B y C. Sobre el horizonte A, se acumulan los materiales húmicos, derivados de restos vegetales y animales (horizonte orgánico O), se divide en una capa A1 donde el suelo mineral se mezcla con el humus, la capa A2, con una lixiviación máxima de arcillas de silicato, óxidos de hierro y óxidos de aluminio y una capa A3, de transición hacia el horizonte B. El horizonte B es reconocido como la zona iluvial, donde ocurre la máxima acumulación de materiales como óxidos de hierro, óxidos de aluminio y arcillas de silicato. Aún más abajo se encuentra el horizonte C, constituido principalmente por roca madre no erosionada, ya que se ve poco afectado por los procesos de meteorización y la misma actividad biológica. Finalmente se encuentra la roca madre. El grosor y características de cada horizonte dependen en gran parte de la topografía del sitio, su cubierta vegetal, pH y régimen de lluvias [38]. 6.2 Clasificación de los suelos El suelo puede ser clasificado considerando sus tres componentes principales: arcilla, limo y arena, las cuales difieren entre si principalmente por su tamaño. El área superficial (área/volumen) de los diferentes tipos de partículas afectan directamente las propiedades físicas, químicas y biológicas de un suelo. Por su naturaleza principalmente coloidal, de carga negativa y forma plana, las arcillas constituyen el tipo de partícula que mayor efecto tienen sobre las propiedades del suelo, ya que son buenos absorbentes de agua, iones y gases. Las arenas no tienen gran actividad superficial, por lo que son asociadas principalmente con el tamaño de los poros del suelo, y por tanto con el movimiento del aire y del agua a través del mismo, sin afectar directamente las propiedades químicas y biológicas del suelo. En general, los suelos con predominios de arenas suelen tener permeabilidad alta y baja capacidad de retención de agua. Por el contrario, los suelos con predominio de limos y arcilla suelen ser cohesivos y tener una capacidad de retención de agua alta y una baja permeabilidad, lo que supone una velocidad de infiltración y aireación bajas. Los suelos con predominio de limos pueden presentar formación de costras [39]. 6.3 Suelos contaminados por derrames de tuberías corroídas Existen campos petroleros con alrededor de cincuenta de 50 años de antigüedad, ubicados en zonas pantanosas, manglares u otras selvas inúndales. Los ductos de estos se instalaron conectando los pozos individuales a baterías de separación y desde ahí hasta las petroquímicas y refinería, generándose corrosión anaerobia, debido principalmente a bacterias reductoras de sulfato dando como resultado ductos corroídos y derramamientos. Los tipos de suelos afectados son de zonas bajas con altos contenidos de materia orgánica y arcilla y los menos afectados, son por lo general los más aptos para la agricultura por poseer texturas menos finas y alta fertilidad. Los sitios que se encuentren en la planicie costera, son los que más preocupan en caso de contaminación por el impacto que puede tener sobre los acuíferos, debido a su alta permeabilidad [40]. 6.4 Derrames de Hidrocarburos en suelos El movimiento de los hidrocarburos depende en gran parte de las características del contaminante, la tasa a la que este fluye y las características del subsuelo. En términos generales en suelos de tipo granular es

relativamente más rápido que en suelos de grano fino (suelos arcillosos o rocosos). Allí se moverán en sentido descendente bajo la influencia de la gravedad y la capilaridad. Cabe resaltar que el petróleo únicamente penetra los suelos porosos y permeables. La tasa de penetración depende del tipo de petróleo y del tipo de suelo. La combinación que produce la más rápida tasa de penetración es la de petróleos de baja viscosidad y gravas gruesas (suelos arenosos). En la práctica los petróleos muy viscosos no penetran significativamente el suelo. En suelos homogéneos, la máxima penetración ocurre en los lugares donde se forman charcos de petróleo, ya que estos proporcionan una cabeza hidrostática que facilita su penetración. En la zona no saturada la mayoría del agua (principalmente agua de precipitación) está presente como película rodeando las partículas del suelo. Un gran porcentaje de los poros contienen aire debajo de esta zona, el manto de agua (zona saturada) invade totalmente los poros. En la zona de transición o zona capilar el agua se encuentra inmovilizada, sometida a fuerzas de capilaridad permaneciendo atrapada en los canales o columnas capilares, formadas debido a la distribución y empaquetamiento de los granos del suelo. Los capilares de menor diámetro permiten que el agua, en algunos puntos, alcance una mayor altura. El espesor de la zona capilar puede ir desde unas pocas pulgadas hasta 20 o 30 pulgadas en material fino. En caso de algún derrame de petróleo se puede presentar que éste llegue, o no, a la zona saturada. Cuando el volumen de crudo vertido no es muy grande o no es continuo, solo penetra la zona no saturada y se desplaza hasta que eventualmente pierde fuerza y sus gotas quedan atrapadas de manera discontinua en los poros. Cuando el derrame es lo suficientemente grande o prolongado, es posible que alcance la zona saturada. Una vez que ha alcanzado esta zona es necesario tener en cuenta que el cambio de la zona no saturada a la saturada es abrupto. Las condiciones en la zona capilar determinan el producto una vez que llegue allí, se mueve lentamente a través del suelo en una zona media y superficial, donde hay más espacios vacíos disponibles y no, como comúnmente se cree, directamente sobre el manto de agua en donde la abundancia de la misma atrapan los hidrocarburos que llegan y no le permiten desplazamiento lateral o vertical. Entre los problemas más graves que conlleva la introducción de petróleo al suelo está la contaminación de aguas superficiales y subterráneas por escorrentías o fuentes de agua potable y la posibilidad que los vapores, en el caso de componentes livianos, se transporten al aire por volatilización o se desplacen a través del subsuelo y penetren en casas o edificaciones, causando peligros para la salud y la seguridad de quienes las habitan [41]. 6.5 Efectos adversos de la contaminación de suelos con hidrocarburos En el suelo, los hidrocarburos impiden el intercambio gaseoso con la atmosfera, iniciando una serie de procesos físico-químicos simultáneos, como evaporación y penetración, que dependiendo del tipo de hidrocarburo, temperatura, humedad, textura del suelo y cantidad vertida pueden ser procesos más o menos lentos, lo que ocasiona una mayor toxicidad [42]. Cabe resaltar que la mayoría de las veces la magnitud del daño ocasionado no siempre refleja la cantidad de hidrocarburo derramado; debido a que una pequeña cantidad en un área susceptible puede ocasionar un daño mayor que una gran cantidad en una costa rocosa desolada [43]. Los hidrocarburos son capaces de disolver los tejidos vegetales, ocasionando daños importantes en las membranas celulares que resultan en reducción de la transpiración y aumento de la respiración. La presencia de hidrocarburos en el suelo puede inhibir el crecimiento de las plantas mediante un fenómeno de sofocación atribuida al desplazamiento del aire de los poros del suelo o el aumento de la actividad microbiana, que hace que las reservas de oxigeno alrededor de las raíces de las plantas sea insuficiente. Otro factor importante, resulta ser la capacidad de algunas especies vegetales de metabolizar y cumular hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs), los cuales al ser degradados se transforman en compuestos 12

aún más tóxicos, carcinógenos y mutagénicos que fácilmente ingresan a la cadena trófica por medio de animales herbívoros [42]. 7. PETROLEO El petróleo es el producto de la degradación anaeróbica de materia orgánica, durante largos períodos de tiempo y bajo condiciones de alta presión y temperatura, que la convierte en gas natural, crudo y derivados del petróleo. El petróleo crudo es una mezcla extremadamente compleja y variable de compuestos orgánicos, donde la mayoría de los ellos son hidrocarburos, que varían en peso molecular desde el gas metano hasta los altos pesos moleculares de alquitranes y bitúmenes. Estos hidrocarburos pueden presentarse en un amplio rango de estructuras moleculares: cadenas lineales y ramificadas, anillos sencillos, condensados o aromáticos. Dentro de los compuestos saturados están los de cadena lineal nalcanos o n-parafinas, en las ramificadas algunos alcanos con cadenas alquílicas, las cicloparafinas cicloalcanos o naftenos y los hopanos. Los dos grupos principales de hidrocarburos aromáticos son los monocíclicos, el benceno, tolueno y xileno (BTEX) y los hidrocarburos policíclicos (HAPs) tales como el naftaleno, antraceno y fenantreno [17]. 

El estudio más detallado de los hidrocarburos de un crudo de petróleo agrupa estos compuestos en las siguientes familias:



Parafinas volátiles: representan hasta un 30% del crudo de petróleo. Son n – alcanos e isoprenoides (alcanos ramificados) de un tamaño C1 a C10 .Es la fracción más volátil del crudo y por lo tanto la más susceptible de pérdidas abióticas por volatilización. La fracción gas natural contiene, principalmente C1 a C5. Los isoprenoides volátiles, están representados principalmente por el isobutano e isopentano. Los isoprenoides volátiles también pueden llegar hasta C10 (2,6 dimetil octano) [44].



Parafinas no volátiles: se definen como aquellos n – alcanos e isoprenoides entre C11 y C40. Los n – alcanos oscilan entre C11 y C40, aunque se han descrito cadenas más largas y pueden constituir entre el 15 y 20% de crudos no degradados; mientras que los isoprenoides varían de C12 a C22 y constituyen entre 1-2% del crudo, llegando a 15% en crudos degradados. Los componentes entre C11 y C15 son de volatilidad intermedia [45].



Naftenos: esta familia está compuesta por las cicloparafinas o cicloalcanos. Los compuestos más abundantes de esta familia son los ciclopentanos alquilados (fundamentalmente metilados), que pueden llegar a representar un 31% del crudo. Los compuestos mono y dicíclicos corresponden entre el 50 y 55% de esta fracción, los tricíclicos al 20% y los tetracíclicos al 25%. Esta familia engloba a los hopanos [46].



Oleofinas: son alquenos, los cuales están poco presentes en el crudo de petróleo, encontrándose en concentraciones traza. Adquieren importancia en los productos resultantes del refinado, ya que se generan durante el proceso de cracking, existiendo hasta un 30% en gasolinas y un 1% en fueles.



Aromáticos: el crudo de petróleo contiene una mezcla muy compleja de hidrocarburos aromáticos. Esta fracción la componen moléculas que contienen uno o varios anillos bencénicos en su estructura. Así se encuentran hidrocarburos monoaromáticos (un anillo bencénico), diaromáticos (2 anillos bencénicos) y poliaromáticos (HAPs, con más de dos anillos bencénicos).



Hidrocarburos monoaromáticos: se encuentran el benceno y sus alquilados (monoalquilados como el tolueno y dialquilados como los xilenos), formando la familia de los BTEX (benceno, tolueno, etilbenceno y xileno) de gran importancia ambiental debido a su volatilidad y toxicidad.



Hidrocarburos poliaromáticos: entre los hidrocarburos diaromáticos, encontramos el naftaleno y sus alquilados (mono, di, tri y tetrametilnaftalenos). Constituyen la familia mayoritaria de hidrocarburos aromáticos presentes en un crudo. Entre los hidrocarburos poliaromáticos de tres anillos, encontramos el fenantreno, antraceno, fluoreno, y sus derivados alquilados. El fenantreno y los metilfenantrenos, representan los componentes mayoritarios de los triaromáticos. Entre los hidrocarburos poliaromáticos de más de tres anillos, encontramos el fluoranteno (3 anillos bencénicos y uno no bencenico), pireno y criseno (4 anillos aromáticos), pireno y benzo(a)pireno (5 anillos aromáticos) y coroneno (un HAP pericondensado con 6 anillos).



Resinas y asfaltenos: se trata de mezclas complejas, integradas por núcleos policíclicos o naftenoaromáticos. Contienen cadenas hidrocarbonadas con heteroátomos de oxígeno, nitrógeno y azufre (componentes NOS del petróleo) y a veces están asociadas con pequeñas concentraciones de metales como el vanadio y el níquel. Constituyen entre un 10% en crudos poco degradados o ligeros, hasta un 60% en crudos muy degradados. Es la fracción que presenta una mayor recalcitrancia de un crudo de petróleo. Se trata de agregados de piridinas, quinolinas, carbazoles, tiofenos, sulfóxidos, amidas, HAP, sulfuros, ácidos nafténicos, ácidos grasos, metaloporfirinas y fenoles polihidratados [44].

7.1 Biodegradabilidad de Hidrocarburos En general los hidrocarburos comprenden una gama de compuestos que van desde los altamente biodegradables, hasta los difícilmente biodegradables, dada sus variaciones en la longitud de cadena, ramificaciones, presencia de anillos, combinaciones con otras moléculas, estado físico y toxicidad, entre otras, siendo más fácilmente biodegradables aquellos de estructuras moleculares más simples. Dado que el petróleo es una mezcla compleja, su degradación esta favorecida por una variada población de microorganismos con amplia capacidad enzimática. La degradación inicial de estos frecuentemente requiere la acción de enzimas oxigenasas y esto depende de la presencia de oxigeno molecular. Por consiguiente, las condiciones aerobias son necesarias para romper inicialmente los hidrocarburos [21]. Aunque los alcanos lineales son los hidrocarburos de petróleo más biodegradables, altas concentraciones de éstos, especialmente aquellos con número de carbono entre C5 y C10, pueden inhibir la degradación de otros hidrocarburos, ya que actúan como solventes, rompiendo la membrana lipídica de los microorganismos. Por otra parte, la baja solubilidad de alcanos con número de carbono entre C20 y C40, los cuales son sólidos hidrófobos, pueden dificultar su degradación. La biodegradación de alquenos (poco comunes en el crudo) es menos común que la de los alcanos, debido a la presencia de dobles enlaces insaturados internos, siendo más fácilmente degradados los 1-alquenos, cuyo enlace insaturado se encuentra en el primer carbono. La degradación de estos compuestos bien puede darse por la oxidación del carbono final saturado, dando lugar a la formación de un ácido; o por la oxidación del enlace doble insaturado, para formar un diol. Los cicloalcanos son menos biodegradables que sus isómeros lineales, pero más que los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HPA). En ambos casos la complejidad de la degradación aumenta con el número 14

de anillos presentes en la estructura y la presencia de grupos alquil, metil y etilo como sustitutos, siendo los alcanos que presentan el primer grupo los más fácilmente degradables, incluso por encima de los sustituidos. La biodegradación de las moléculas aromáticas implica primero la activación del anillo y segundo la rotura del mismo. La activación involucra la deshidroxilación del núcleo aromático o incorporación de oxigeno molecular dentro del anillo, para lo que se requiere la acción de monoxigenasas (enzimas características de los hongos y otras eucariotas) como catalizadores en la incorporación de un átomo de oxígeno para formar el grupo epóxido que posteriormente es deshidratado dando lugar a el transdihidrodiol. Las dioxigenasas, características de las bacterias, catalizan la incorporación de dos átomos de oxigeno simultáneamente para formar un dihidrodiol. Los dihidrodioles son oxidados a derivados hidroxilados tales como catecol, precursores finalmente del rompimiento de los enlaces de carbono del anillo en posiciones orto o meta para formar ácido mucónico o acido 6-formil-2-hidroxi-2,4hexadienoico (2-hidriximucónico semialdehido). Éstos compuestos se degradan a ácidos asimilables por los microorganismos para síntesis celular y de energía. Los hidrocarburos policíclicos aromáticos se degradan y transforman a otros compuestos de menor peso molecular, más volátiles, mediante un proceso que implica el rompimiento de un anillo a la vez por mecanismos similares a los de los cicloalcanos [44]. 7.2 Causas de derrames por la actividad petrolera Las causas más frecuentes de contaminación en la industria petrolera por transporte por medio de tubería u oleoducto, son:  Falla operacional: Se da por un desajuste o asincronismo en la actividad normal de la operación de un oleoducto, un poliducto o estación, ya sea en la manipulación de los instrumentos o en la parte operativa (por parte de los operadores), que ocasiona una sobrepresión de la línea de transporte.  Fatiga de materiales: Ocasionado por el inadecuado mantenimiento de las instalaciones, llámese tubo, pozo o múltiple abastecimiento, provocando un pittinges, un agujero por el cual se genera una fuga del líquido. Cuando un derrame es provocado por la acción dolosa de un tercero, en dicho caso es habitual que el origen del mismo se pueda dar por:  Hurto: Cuando los terceros que acometen el hecho punible no tienen por motivo nada distinto que obtener un lucro con el crudo que extraen de la tubería.  Actividad terrorista: Es aquel que se atribuye por lo general a grupos u organizaciones armadas que enarbolando un carácter político acometen el daño con el interés de desestabilizar [17]. 8. TÉCNICAS DE BIORREMEDIACIÓN La biorremediación de suelos se puede dividir en estrategias in situ y ex situ, la biorremediación in situ se refiere al tratamiento biológico de suelos contaminados sin excavar antes del tratamiento y la ex situ a tratar el suelo contaminado en un lugar dispuesto para esto. Las estrategias in situ presentan mayores ventajas por su menor costo en traslado y por la poca generación de residuos en el proceso [12].

8.1 Biorremediación in situ Este tipo de tratamiento normalmente es la opción más adecuada para la recuperación de suelos, ya que no es necesaria la preparación y excavación del material contaminado [47]. Éste método de biorremediación de suelos se puede dividir en dos tipos: tratamiento de compuestos volátiles y tratamiento de compuestos semivolátiles y no volátiles. Las técnicas más utilizadas se ven con detalle a continuación [17]:  La Biolabranza: Al suelo contaminado se le mezcla con agentes de volumen y se la realiza una la labranza periódica para favorecer la aireación. Dentro de las ventajas se puede decir que es un proceso considerado de bajo nivel tecnológico que no requiere exigentes consideraciones de ingeniería, y a la vez permite una fácil manipulación y control de las variables de diseño y operación. Entre sus desventajas está que requiere grandes extensiones de área, otro inconveniente es que si los hidrocarburos contaminantes son livianos, estos pueden volatilizarse, lo cual generaría problemas en el aire y cuando la contaminación es profunda los costos de excavación y movimiento de tierras pueden ser muy altos, esta estrategia puede aplicarse ex situ de igual manera [48].  La Bioaireación: Consiste en proporcionar oxígeno al subsuelo estimulando la degradación por medio de microorganismos nativos, se ha convertido en una de las estrategias más costo-efectivas disponibles para hacer frente a derrames de hidrocarburos de petróleo, ya que el aire se suministra mediante un sistema de inyección [45], en cuanto a costos no requiere maquinaria pesada ni excavaciones grandes, ni áreas adicionales para llevar a cabo el tratamiento; sin embargo, la aplicación de esta estrategia tiene obstáculos considerables debido a la biodisponibilidad de los diferentes contaminantes y esto influye en la velocidad de degradación, en particular los contaminantes de baja solubilidad en el agua, pueden bajar el contenido de humedad en el suelo, si el suelo a tratar es demasiado húmedo puede presentar dificultad para lograr que el aire penetre a través de la zona contaminada [49].  La Bioestimulación: Se define como la estimulación de los microorganismos nativos, para activar y acelerar la degradación de contaminantes, se puede llevar a cabo con la adición de agua, oxigeno, nutrientes, aceptor de electrones, entre otros parámetros que permitan el buen desarrollo de los microorganismos. Dentro de los nutrientes se encuentran principalmente el nitrógeno y fósforo, el nitrógeno proporciona el elemento necesario para la producción de aminoácidos y enzimas, y la fuente de fósforo interviene en la formación de compuestos energéticos dentro de la célula que se utilizan en los procesos de reproducción y degradación. Estos fertilizantes pueden ser de uso agrícola o de origen orgánico como estiércol, también se puede llevar a cabo una estimulación con adición de agua y oxígeno, si el área contaminada ya cuenta con buena presencia de nutrientes [50].  La Bioaumentación: consiste en la adición de cepas microbianas externas (diferentes a las nativas), al suelo contaminado, estos microorganismos están adaptados o incluso modificados genéticamente y cuentan con la capacidad de degradar el contaminante. Esta estrategia no requiere área adicional, ni maquinaria pesada, como desventaja esta la inoculación a gran escala, el que entran a competir con los microorganismos nativos y pueden tener limitaciones con las condiciones climáticas del sitio a tratar. Con un buen estudio de las condiciones del área a inocular, esta estrategia puede aumentar las tasas de remoción del contaminante mediante el aumento de la población bacteriana [51].  Atenuación natural: aunque no se ha considerado como un método de descontaminación propiamente dicho, es una técnica de remediación de bajo costo, su característica principal es la 16

utilización de los procesos fisicoquímicos de interacción contaminante suelo y los proceso de biodegradación tienen lugar de forma natural. Estos procesos se conocen de biotransformación natural, los cuales van a reducir la concentración de los contaminantes. Éste proceso transforma el contaminante en formas menos toxicas, por procesos físicos entre los que se encuentran la dilución, la dispersión, volatilización, adsorción, biodegradación y las reacciones químicas que se producen en el suelo [52]. La atenuación natural puede darse en presencia de oxigeno (condiciones aeróbicas) o ausencia de este (condiciones anaeróbicas). Entre los factores que influyen en la eficacia y viabilidad de la degradación se destacan [53]: - Condiciones geológicas y geoquímicas favorables. - Confirmación de la existencia de los tipos y número de poblaciones de microorganismos que puedan biodegradar los contaminantes. - Producción y conservación en el medio de subproductos de carácter persistente o más tóxicos que los iniciales, durante y después. - La no existencia de producto libre en flotación sobre el nivel freático. - Condiciones óptimas de concentración de oxígeno disuelto. - Presencia de compuestos utilizados como aceptores de electrones en condiciones anaerobias como nitrógeno, fosforo, sulfatos entre otros. - Existencia de un coeficiente de retardo favorable para que se produzcan los fenómenos de sorción con suficiente eficacia. - Que se produzca una dilución suficiente para que la concentración se vea disminuida. 8.2 Biorremediación ex situ Dos son los tratamientos que se distinguen cuando el procedimiento se realiza fuera del lugar donde está la contaminación: tratamiento por vía sólida y tratamiento por vía en suspensión. La biorrecuperación vía sólida se puede realizar por dos métodos: tratamiento en lechos y tratamiento por compostaje. La diferencia fundamental entre ambos es el sistema de aireación, mientras que en el primero sólo se pueden tratar las capas de suelo menos profundas, en el compostaje se requiere la formación de grandes apilamientos de material degradable. En el tratamiento vía suspensión se excava el material contaminado y se traslada a un reactor. La característica de este método es la suspensión en un medio acuoso del suelo contaminado, es decir, el tratamiento se lleva a cabo bajo condiciones de saturación de agua. La ventaja de estos procedimientos frente a los primeros radica en la posibilidad de optimizar los parámetros microbiológicos, así como el control del proceso; a cambio, lógicamente, de un mayor costo [17]. Disposición sobre el suelo: También conocido como “Landfarming”, tratamiento en lechos o tratamiento vía sólida. Esta es la técnica más usada para la biorremediación de los lodos contaminados con hidrocarburos y de otros desechos de la industria petrolera. Esta técnica consiste en excavar los suelos contaminados, extenderlos sobre un área suficientemente amplia y estimular las variables de incidencia en el proceso para promover la actividad de los microorganismos encargados de degradar los hidrocarburos. Antes de extender el suelo contaminado se deben adecuar las condiciones de la superficie para controlar los lixiviados y las aguas lluvias [54]. La ilustración 2 muestra a continuación un esquema de este tratamiento.

Ilustración 2: Esquema Landfarming

Fuente: Contaminación y remediación del suelo, http://www.ingenieroambiental.com/GUIAREMEDIACION-SUELOS-.pdf  Compostaje: Es un proceso biológico controlado que se diferencia de los sistemas convencionales de compostaje, porque estos son sistemas cerrados, como las incubadoras de gran tamaño, ofreciendo la oportunidad de asegurar el uso de altas temperaturas (> 70 ° C), con el fin de cumplir con requisitos regulatorios para el control de patógenos. Esta estrategia debe ser más controlada por los operadores y permite seleccionar los parámetros adecuados de operación por ejemplo: temperatura, contenido de humedad, las proporciones de mezcla (agentes de volumen, paja, aserrín, estiércol, desechos agrícolas) para promover la actividad microbiana y la degradación de contaminantes. La aplicación de compostaje como una estrategia de biorremediación tiene dos objetivos: (1) maximizar la eliminación del contaminante y (2) producir un compuesto maduro que podría ser utilizado en la restauración de la tierra para uso industrial. Los sistemas de compostaje incluyen tambores rotatorios, tanques circulares, recipientes abiertos y Biopilas [55]. Las Biopilas se conforman con el suelo contaminado en ambientes cerrados para aumentar la temperatura, con agentes de volumen, con microorganismos del suelo contaminado, en donde la actividad microbiana degrada los contaminantes, para esta técnica se debe considerar el tipo de contaminante, porque puede presentar liberación de gases y requiere mucho espacio [56]. 8.3 Fitorremediación: Otra alternativa de biorremediación La fitorremediación, es una estrategia que se define como el uso de las plantas y sus raíces, asociadas con las bacterias para eliminar, transformar, o asimilar los productos contaminantes ubicados en el suelo, en sedimentos, agua subterránea, aguas superficiales, e incluso la atmósfera, al mismo tiempo, la fitorremediación tiene un enfoque de tratamiento de profundidad, que según las características del sitio contaminado, las siembras de plantas puede ser la única intervención a bajo precio y eficiente [57]. Inicialmente, el término de fitorremediación se asoció al uso de plantas capaces de bioconcentrar niveles inusuales de metales en sus tejidos. La mayor parte de ellas están constituidas por pequeñas plantas herbáceas que se desarrollan en zonas metalúrgicas naturales o en depósitos [58]. Hoy en día las investigaciones en fitorremediación se encaminan no sólo al tratamiento de contaminantes inorgánicos (metales, metaloides, haluros y radionucleidos) [59], sino también al tratamiento de contaminantes orgánicos (50); algunas especies de plantas probadas con éxito en la fitorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos del petróleo son: Zea mays L., PanicummaximunJacq., 18

Paspalumvirgatum L., Echinochloapolystachya H.B.K., Sorghumvulgare L., Phaseolusvulgaris L., Phaseoluscoccineus L., Chamaecristanictitans (L.) Moench., Brachiariabrizantha (Hochst. ex A. Rich) Stapf., Triticumaestivum L., Hordeumvulgare L., entre otras. La fitorremediación comprende tanto los procesos dirigidos a liberar el contaminante de la matriz del suelo (descontaminación), como los encargados de secuestrarlos en dicha matriz (estabilización) [27].Ésta es una tecnología emergente en el tratamiento de la contaminación, su aplicación es cada vez mayor y sus resultados se están valorando como muy positivos. La utilización de técnicas, en campo, con plantas herbáceas, gramíneas, vegetación arbórea y algunos mutantes transgénicos, pone de manifiesto que la técnica empieza a ser una tecnología competitiva en la recuperación de suelos contaminados [60]. Sin embargo, la fitorremediación está limitada por las condiciones que impiden un crecimiento normal de las plantas como son: el clima, la topografía, los procesos de erosión, y concentraciones de contaminante que exceda del nivel de tolerancia de las plantas. También limita la utilización de esta técnica el tiempo que haya para la descontaminación (la fitorremediación es lenta), y la distancia del contaminante a zonas sensibles: ríos, lagos, lagunas y aguas subterráneas [61]. 9. ASPECTOS TÉCNICOS A continuación en la tabla 1 se muestran las tecnologías de biorremediación en Colombia según las diferentes regiones del país. Tabla 1: Aplicación de biorremediación en Colombia Región

Orinoquía

Amazonía

Pacífico

Ubicación

Se encuentra ubicada en la Megacuenca sedimentaria entre el escudo de la Guayana el flanco de la cordillera Oriental

Hace parte de la extensa Megacuenca sedimentaria desarrollada entre el escudo de la Guayana y el flanco este de la cordillera Oriental.

Comprende una franja larga y estrecha entre el flanco occidental de la cordillera Occidental hasta la línea de la costa, desde la frontera de Ecuador en el sur hasta la frontera con Panamá en el norte.

T Promedio (ºC)

27

28

26,4

Caribe Comprende el Golfo de Urabá en el suroccidente hasta la península de la Guajira hasta el nororiente. Incluye el bloque tectónico de la sierra Nevada de Santa Marta, la depresión de la Momposina y la parte baja de las cuencas y valles aluviales de los ríos Magdalena, Sinú y San Jorge. 27,6

Andina La cordillera Central y la cordillera Occidental desde el Nudo de los Pastos en dirección sur norte pasando por la Hoz de Minamá en la cuenca de Patía y se prolonga hasta las planicies de la región Caribe. En la cordillera desde el Valle Magdalena por el Occidente y los llanos Orientales.

28-0 en los Nevados

Clima

Lluvioso

Cálido Húmedo- Muy húmedo

CálidoIsotermal

Cálido

Montaña tropicalSelva tropical

pH

5,6

Básico cercano a la neutralidad

Suelos más predominantes

Oxisoles

OxisolesUltisoles

InceptisolesEntisoles

Tipo de biorremediación

Hidrolavado + Bioveting o biopilas o Bioaumentación (in situ)

Hidrolavado + Bioveting o Biopilas o Bioaumentación (in situ)

LandFarming + Bioaumentación + Fitorremediación

AlfisolesMolisoles

LandFarming + Bioestimulación + Hidrolabado + Bioveting o Biopilas o Bioaumentación (in situ)

Andisoles

Bioelectrocinética

Fuente: Torres Delgado & Zuluaga Montoya, 2009 http://www.bdigital.unal.edu.co/815/1/32242005_2009.pdf

10. ASPECTOS ECONÓMICOS Uno de los más importantes aspectos de la biorremediación es su bajo coste [62]. Esta técnica tiene un coste estimado entre el 30% y 50% más bajo que otras técnicas convencionales de limpieza. Se presentan algunas de las tecnologías de remediación más utilizadas para tratar suelos contaminados, señalando sus principios de operación y costos estimados. Es importante aclarar que los costos que se presentan, son promedios obtenidos de la aplicación de cada tecnología en los E.U.A. y están dados en dólares americanos. Tecnología in situ: - Bioventeo: Es una tecnología en la que los tiempos de limpieza pueden variar desde algunos meses hasta varios años, y sus costos de operación varían entre 10 y 70 USD/m3. Esta tecnología no requiere de equipo caro, pero los costos pueden variar en función de la permeabilidad del suelo, espacio disponible, número de pozos y velocidad de bombeo. - Bioestimulación: La limpieza de una pluma de contaminación, puede tomar varios años. Su costo oscila entre 30 y 100 USD/m3. La naturaleza y profundidad de los contaminantes y el uso de bioaumentación puede aumentar sus costos. - Bioaumentación: Es una tecnología que puede durar varios meses o años, y su utilización no implica mucho capital ni costos de operación. - Biolabranza: Es una tecnología de mediano a largo plazo. El costo para su aplicación en desechos peligrosos oscila entre 30 y 70 USD/ m3 Tecnología ex situ: El costo del composteo está en función de: la cantidad y fracción de suelo a tratar; disponibilidad de agentes de volumen; tipo de contaminantes y proceso; necesidad de tratamientos previos y/o posteriores y

20

necesidad de equipos para el control de COV. Es una tecnología que puede llevar desde algunas semanas hasta varios meses. Los costos típicos se encuentran entre 130 y 260 USD/m3 Biorremediación en fase de lodos (biorreactores): Los biorreactores de lodos pueden clasificarse como una tecnología de corto a mediano plazo. El uso de biorreactores de lodos oscila entre 130 y 200 USD/m3 11. IMPACTO AMBIENTAL En Colombia, el transporte de crudo y sus derivados se ha visto afectado considerablemente por una permanente actividad terrorista contra los oleoductos e instalaciones petroleras, más que por derrames accidentales. Entre los años 1986 y 1998 las incursiones violentas de los grupos al margen de la ley ocasionaron el derramamiento de cerca de dos millones de barriles de petróleo [40]. Hasta noviembre de 1998 se presentaron 920 ataques contra la infraestructura petrolera, 575 de ellos en el oleoducto caño limón-Coveñas, que mediante roturas y abolladuras han perjudicado no solo a los ecosistemas, fuentes de producción y abastecimiento de las comunidades aledañas al oleoducto, si no a regiones por donde se transita. La ilustración 3 presenta el estado del suelo luego de uno de los tantos derrames. Las áreas perjudicadas por los derrames se ubican principalmente en la zona de la alta llanura Araucana, en la región de la cuenca del Rio Catatumbo, en la llanura del valle medio y medio bajo del rio Magdalena; departamento de Santander, Cesar y Sucre principalmente, y en los departamentos del Putumayo y Nariño [63]. Es importante tener en cuenta que aunque en Colombia se conoce poco acerca de las consecuencias que estos derrames tienen para la vida del hombre, la fauna y la flora destruidas son incalculables. Entre los años 2000 y 2003 los ataques terroristas disminuyeron considerablemente con respecto a los años anteriores. En el año 2001, los grupos al margen de la ley realizaron 263 ataques, para el año 2002 la cifra llegó a 74 incursiones y para el primer semestre del 2003 la cantidad llegó a 60 [40]. Cabe resaltar que aunque los ataques disminuyeron el impacto ambiental causado permanece en los diferentes lugares afectados y se ven representados en las consecuencias ambientales. Según Ecopetrol en la noche del 31 de diciembre del 2005 y madrugada del 1 de enero del 2006 se presentó un derrame de petróleo en los ríos Sucio, Guamuéz y Putumayo, afectados como consecuencia de los ataques terroristas; los cuales perturbaron ocho pozos de la operación directa de Ecopetrol y tres oleoductos que operan en la zona. Para este hecho la empresa activó el Plan de Contingencia con el fin de controlar el derrame de petróleo y mitigar los efectos al medio ambiente. En el departamento de Putumayo, donde se producen aproximadamente 70.000 barriles de petróleo diarios, operan tres células de las Farc, y el frente 48 de estas, el 22 de noviembre del año 2013 realizo su última acción adjudicada, la cual involucro el derrame de 2000 barriles de petróleo en uno de los humedales cerca de puerto de Asís, lo que equivale aproximadamente a 8800 galones de crudo. Cuando el ejército pudo acceder a esta zona el derrame había afectado no solo la fauna, también la flora de este ecosistema. Este derrame se sumó al ataque que sufrió el oleoducto transandino, que cuenta con aproximadamente 306 kilómetros y transporta petróleo desde Ecuador hasta el puerto de Tumaco, sobre el océano pacífico. El ataque se dio en un río que atraviesa la vereda La Silvania, en el municipio de Orito, donde tras el derrame y la contaminación de esta fuente hídrica, se produjo un incendio que afecto varias casas de la zona, además de árboles y animales, que estaban a menos de 200 metros de la escuela de la vereda [64]. Otro derrame encontrando en el caño limón Coveñas en el segundo semestre del 2013 fue el dinamitado en dos tramos del oleoducto en las veredas de Santa Inés, donde se notificó que el crudo empezó a caer y contaminar los ríos Colorado, Margua y nacientes que surten el sistema de agua potable del corregimiento

de San Bernardo de Bata. A continuación la ilustración 4 presenta una muestra de la rotura de la tubería y del derramamiento de crudo. Lo que complica la problemática de los sitios contaminados con hidrocarburos, es que hasta hace pocos años, prácticamente no existía una conciencia del grado de dificultad y del enorme costo de la remediación de suelos, cuerpos de agua y atmósfera contaminados, lo que representa hoy para la sociedad un gran costo económico. Dicha contaminación está ocasionando el deterioro progresivo de la calidad del medio ambiente y genera una amenaza real a la salud pública, así como la extinción de gran cantidad de especies vegetales y animales. Ilustración 2: Atentado contra el oleoducto Caño-Limón Coveñas

Fuente: http://www.yachana.org/reports/colombia/photos/P3170114.JPG Ilustración 4: Otro Atentado contra el oleoducto Caño-Limón Coveñas

Fuente: http://www.eluniversal.com.co/colombia/dinamitado-en-dos-tramos-oleoducto-cano-limoncovenas-137111 Los suelos contaminados contienen gran cantidad de microorganismos que pueden incluir un número de bacterias y hongos capaces de utilizar hidrocarburos. También se han encontrado cianobacterias y algas capaces de degradar hidrocarburos. Los suelos contaminados con hidrocarburos contienen más microorganismos que los suelos no contaminados, pero su diversidad microbiana es más reducida [65]. Como ya se ha mencionado, la biorremediación es el proceso utilizado por el hombre para detoxificar variados contaminantes en los diferentes suelos, usando de forma estratégica microorganismos, plantas o 22

enzimas de estos. Esta técnica surge de la necesidad de disminuir el impacto ambiental negativo de los derrames de hidrocarburos en los diferentes ambientes, es utilizada para contrarrestar la contaminación por el petróleo y sus derivados, metales pesados e insecticidas. Afortunadamente, la biotecnología ha permitido el desarrollo de diversas estrategias que pueden ser utilizadas con el fin de restaurar el suelo y la calidad ambiental, de acuerdo con las necesidades y dimensiones del problema a solucionar. Además, es una técnica efectiva de descontaminación, de bajo costo, que permite tratar grandes volúmenes de contaminantes y que, a diferencia de otros procedimientos de descontaminación, presenta un impacto ambiental mínimo [66]. El impacto ambiental de las técnicas de biorremediación es muy reducido, ya que no se introducen productos que puedan resultar potencialmente contaminantes ni suelen conllevar costosos trabajos de ingeniería, al contrario que ocurre en otras técnicas de descontaminación de suelos. Las técnicas de como la bioaumentación y la bioestimulación son aplicables en zonas amplias de terreno y no requieren que el suelo presente unas características especiales como en otros tratamientos de descontaminación [67]. 12. DISCUSIÓN En los últimos años, la mayor parte de los estudios publicados se han referido al tratamiento de espacios contaminados por compuestos derivados del petróleo, utilizando con éxito la biorremediación. Esta se basa en la acción de microorganismos sobre los agentes contaminantes. Estos procesos tienen las ventajas de requerir inversiones de capital moderado, bajo consumo de energía y ambientalmente seguros. En la actualidad, la biorremediación enfrenta un nuevo reto: el de convencer a las compañías y a los organismos oficiales de su alto potencial. En algunos países, la biorremediación fue una técnica poco reconocida y marginada, hoy en día se ha convertido en una verdadera industria. Esta “industria” busca seguir mejorando en sus líneas interdisciplinares, que se pueden resumir en los siguientes puntos: 

 

Integración en el proceso de técnicas innovadoras que ayuden a comprender y controlar los fenómenos de transporte de nutrientes y otros posibles aditivos Desarrollo de técnicas rápidas de biología molecular que permitan caracterizar las poblaciones indígenas de los emplazamientos contaminados así como su potencial enzimático [68] Exploración de las implicaciones del concepto de biodisponibilidad definido por las propiedades físico-químicas de los contaminantes. Se trata de un factor que en muchos casos está limitando la biodegradación y en otros reduciendo la toxicidad de los contaminantes Desarrollo definitivo de técnicas de bioaumentación realmente útiles

A continuación se plantean las ventajas y desventajas de la aplicación de esta biotecnología frente a tratamientos químicos y físicos: 

Ventajas: mientras que los tratamientos físicos y buena parte de los químicos están basados en transferir la comunicación entre medios gaseoso, líquido y sólido, en la biorremediación se transfiere poca contaminación de un medio a otro. Es una tecnología poco invasiva y generalmente no requiere componentes estructurales o mecánicos que signifiquen una amenaza para el medio. Comparativamente es económica, viable y al tratarse de un proceso natural, suele tener la aceptación por parte de la opinión pública.



Desventajas: la biodegradación incompleta puede generar intermediarios metabólicos inaceptables, con un poder contaminante similar o incluso superior al producto de partida y algunos compuestos contaminantes son tan resistentes que pueden incluso inhibir la

biorremediación. Es difícil predecir el tiempo requerido para un proceso adecuado y el seguimiento y control de la velocidad y extensión del proceso es valioso. 13. CONCLUSIONES Los derrames de hidrocarburos en oleoductos en Colombia, son presentados en casi su totalidad por atentados de grupos al margen de la ley, lo cual ocasiona un importante impacto ambiental. La detección temprana en los derrames de hidrocarburos, conlleva a una disminución en la penetración del producto y un menor grado de contaminación. El derrame de petróleo afecta la flora y la fauna de los ecosistemas, inhibe el crecimiento vegetal, contamina las aguas superficiales y subterráneas por escorrentías, en el caso de componentes livianos, permite que se transporten al aire por volatilización o se desplacen a través del subsuelo y penetren en casas o edificaciones, causando peligros para la salud y la seguridad de quienes las habitan. El petróleo solo penetra los suelos porosos y permeables. Por lo general, la tasa más rápida de penetración se presenta con petróleos de baja viscosidad y suelos arenosos. De acuerdo a esto, cabe resaltar que un pequeño derrame en suelos como estos susceptibles, tendrá un mayor impacto que un gran derrame en suelos rocosos. La biorremediación es la técnica usada para disminuir esta contaminación o impacto ambiental negativo generado por hidrocarburos, mediante el empleo de microorganismos que son capaces de biodegradar estos. Tiene un gran potencial en la recuperación de suelos y en cuanto a otros métodos de remediación, a pesar de su larga duración suele ser la técnica más adecuada, debido principalmente a que es un proceso biológico que no requiere de tratamientos adicionales, ya que los subproductos que se forman generalmente son dióxido de carbono, agua y biomasa. De las técnicas de biorremediación mencionadas, la in situ en comparación a la ex situ, es más apropiada, ya que no es necesaria la preparación y excavación del material contaminado, presenta mejores resultados y es más económica. Aunque cabe resaltar que no siempre lo económico es lo eficaz, porque en este caso la elección de la técnica depende de las condiciones del sitio o del contaminante a tratar, sin embargo según estudios realizados, en el caso de los tipos de suelos colombianos este método es la estrategia ajustada. La fitorremediación a pesar de sus buenos resultados en la actualidad, su uso se encuentra limitado por las condiciones que impiden un crecimiento normal de las plantas como son: el clima, la topografía, los procesos de erosión, y concentraciones de contaminante que exceda del nivel de tolerancia de las plantas. También limita la utilización de esta técnica el tiempo que haya para la descontaminación (la fitorremediación es lenta), y la distancia del contaminante a zonas sensibles: ríos, lagos, lagunas y aguas subterráneas. REFERENCIAS [1] R.P Swannell and lee K. y Mc Donagh M., "field evaluations of marine oil spill biorremediation," microbiogical review, vol. 60, no. 2, pp. 342-365, june 1996. [2] Miguel Ángel Cando Rodríguez, "Determinación y análisis de un proceso de biorremediación de suelos contaminados por hidrocarburos.," Carrera de Ingeniería Ambiental, Universidad Politécnica Salesiana, Cuenca, Tésis previa a la obtención del título de Ingeniero Ambiental 2011. [3] Jenny Pardo Castro, María Perdomo Rojas, and Joaquín Benavides López de Mesa, "Efecto de la adición de fertilizantes inorgánicos compuestos en la degradación de hidrocarburos en suelos contaminados con petroleo," Ingeniería ambiental y sanitaria , Universidad de La Salle, Bogotá D. 24

C, Artículo de revisión 2004. [4] Diana Cristina Ñustez Cuartas, "Biorremediación para la degradación de hidrocarburos totales presentes en los sedimentos de una estación de servicio de combustible," Facultad de Ciencias Ambientales, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Proyecto de Grado presentado como requisito para optar el título de Magister en Ecotecnología 2012. [5] EPA, "Literature Review on the use of Commercial Bioremediation Agents for Cleanuo of OilContaminated Estuarine Environments.," U.S Environmental Protection Agency , National Risk Management Research Laboratory, Cincinnati, OH 45268, 2004. [6] Gruiz K y Kriston E, "In situ Biorremediation of Hydrocarbon in Soil," Journal of Soil Contamination, vol. 4, no. 2, pp. 163-173, 1995. [7] Advanced BioTech. Advanced BioTech. [Online]. http://www.adbio.com/biorem/why_add_microbes.htm [8] Martha Cecilia Rincon Lizcano, "Estudio de la Biorremediación como una alternativa en la mitigación de la contaminación ambiental," Facultad de Ciencias Básicas. Escuela de Química. Especialización en Química Ambiental, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander , Monografía para optar al título de especialista en Química Ambiental 2004. [9] C.E Zobell, "Actions of microorganisms in hydrocarbons," Bacteriological Reviews, no. 10, pp. 149, 1946. [10] Eve Risers-Roberts, Remediation of petroleum contaminated soils: Biological, physical, and chemmical processes.: Lewis Publishers, 1998. [11] Luis Adan Rosales Morales. (2008) Biorremediación de suelos contaminados por hidrocarburos. [Online]. http://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/12726/biorremediaci%C3%B3n.p df?sequence=1 [12] Y Xu and M Lu, "Bioremediation of crude oil-contaminated soil: comparison of different biostimulation and bioaugmentation treatments," The Journal of Hazardous Materials , no. 183, pp. 395-401, 2010. [13] Claudio Alfredo Zaror Zaror. (2000) Introducción a la ingeniería Ambiental para la industria de procesos.[Online]. dspace.universia.net/bitstream/2024/594/1/Introduccion.a.la.Ingenieria.Ambiental.para.la.Industria.d e.Procesos.-.C.Zaror.pdf [14] J Pérez, J Muñoz Dorado, T de la Rubia, and J Martínez, "Biodegradation and biological treatments of cellulose, hemicellulose, and lignin: an overview," International Microbiology, no. 5, pp. 53-63, 2002. [15] C Calvo, M Mazanera, S Castro, and J González, "Application of bioemulsifiers in soil oil bioremdiation processes. Future Prospects ," Science of the Total Environment , no. 407, pp. 36343640, 2009. [16] C Garbisu, I Amézaga, and I Alkorta, "Biorremdiación y Ecología," Ecosistemas 11, no. 3, pp. 1-2, 2002. [17] Katerine Torres Delgado and Tatianan Zuluaga Montoya, "Biorremediación de suelos contaminados por hidrocarburos," Facultad de Mina. Ingeniería Química, Universidad Nacional de Colombia , Medellín, Trabajo de grado para optar el título de Ingeniería Química 2009. [18] A Glazer and H Nikaido, Microbial Biotechnology: Fundamentals of applied microbiology. New York: W.H. Freeman , 1995. [19] R.M Atlas and R Unterman, "Bioremediation," in Manual of Industrial Microbiology and Biotechnology, 2nd ed. Washington D.C: ASM Press, 1999, pp. 666-681.

[20] M Alexander, Biodegradation and Bioremediation, 2nd ed. London: Academic Press, 1999. [21] J.B Eweis, S. J Ergas, D.P Chang, and E.D Schroeder, Principios de Biorrecuperación: Tratamientos para la descontaminación y regeneración de suelos y aguas subterráneas mediante procesos biológicos y fisicoquímicos. Madrid, España : Mc Graw Hill/Interamericana de España, 1999. [22] Ng H, Gan S E Lau, "Remediation of soils contamined with ," Journal of Hazardous Materials Polyciclic aromatic hydrocarbons (PAHs), vol. 172, pp. 532-549, 2009. [23] Andrea Carolina Fernández Cumbal, "Descripción y análisis del sistema de recuperación de la piscina de lodos en el terminal beaterio, considerada pasivo ambiental y los recursos necesarios para mejorar su recuperación como el programa a ejecutarse por EP PETROECUADOR 2012," Facultad de Ciencias de la ingeniería. Carrera de petróleos, Universidad Tecnológica Equinoccial, Quito, Tésis de grado previa a la obtención del título de tecnóloga de petróleos 2012. [24] R Ríos, "Estudio de la Estimulación Biológica para el Tratamiento de Residuos de Perforación Petrolera emmpleando Lisímetros," Unidad Iztapalapa. Casa Abierta al Tiempo, Universidad Autónoma Metropolitana, México D. F, 2005. [25] B Nogales, "La microbiología del suelo en la era de la biología molecular: descubriendo la punta del iceberg," Ecosistemas, vol. 14, no. 2, pp. 41-51, Mayo 2005. [26] Viviana Gabriela Arboleda Jácome and Verónica Mercedes Bravo Basantes, "Biorremediación del suelo contaminado con hidrocarburos de la central hidroeléctrica del campamento Secoya mediante Landfarming," Facultad de Ciencias. Escuela de Ciencias Químicas, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador, Tésis de grado previo a la obtención del título de Ingeniería en Biotecnología Ambiental. 2008. [27] Antonio López Lafuente. (2009) Biorremediación y Fitorremdiación en suelos contaminados. [Online]. http://www.analesranf.com/index.php/mono/article/viewFile/598/615 [28] Juan Cepeda, Química de Suelos. México D.F: Editorial Tirillas, 1991. [29] K.N Timmis and D.H Pieper, "Bacteria designed for bioremediation," Trends Biotechnology, no. 17, pp. 200-204, 1999. [30] Juan Pablo Silva, Piedad Lopez, and Pady Valencia, "Recuperación de nutrientes fase sólida a través del compostaje," Escuela de ingeniería de los recursos naturales y del ambiente. Facultad de ingeniería, Universidad del Valle, Cali, Artículo de revisión 2000. [31] S Ausr, T Fernando, B Brock, H Tuisel, and J Bumpus, Biological treatment of Hazardous Wastes by Phanerochaete Chrysosporium, G. Lewandowski et al, Ed. New York: Engineering Foundation, 1988. [32] J Rich, R Heichen, P Bottomley, J Cromack, and D Myrold, "Community composition and functioning od denitrifying bacteria from adjacent meadow and forest soil," Applied and Environmental Microbiology, vol. 69, no. 10, pp. 5974-5982, 2000. [33] J Van Hamme, S Ajay, and et al., "Recent advances in petroleum Microbiology," Microbiol Mol Biol Rev., vol. 67, no. 4, pp. 503-549, 2000. [34] R Torres. (2003) El papel de los microorganismos en la biodegradación de compuestos tóxicos. [Online]. http://www.aeet.org/ecosistemas/032/informe.html [35] B Flavio, F Leonardo, and M Zachia, "Production of biosurfactant by hydrocarbon degrading Rhodococcus ruber and Rhodococcus erythropolis," Revista de Microbiología, vol. 30, no. 3, 1999. [36] M Ericksson, E Sodersten, Y Zhongtang, G Dalhammar, and W Mohn, "Degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons at low temperature under aerobic and nitrate-reducing," Appl Environmental Microbiology, vol. 69, no. 1, pp. 275-284, 2003. [37] K Rockne, J Chee Sanford, R Sanford, and P Brian, "Anaerobic naphtalene degradation by microbial 26

pure cultures under nitrate reducing conditions ," Applied and Environmental Microbiology, 2000. [38] W.D Grant y P.E Long,. Zaragoza, España: Acriba, 1989, p. 11. [39] D. M. Ibarra Mojica, "Evaluacion del potencial de biodegradacion de hidrocarburos totales de petroleo (TPH) en suelos contaminados procedentes de PetroSantander Colombia Inc ," Universidad Pontifica Bolivariana, Facultad de Ingenieria ambiental , 2008. [40] Joaquín Benavides López de Mesa et al., "Biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos derivados del petróleo," NOVA- PUBLCACIÓN CIENTÍFICA, vol. 4, no. 5, pp. 1-116, 2006. [41] Jorge Emilio Calao Ruiz, Caracterizacion ambiental de la industria petrolera: Tecnologias disponibles para la prevencion y mitigacion de impactos ambientales, 2007. [42] Leandro. Pellini. (2006) Biorremediacion estimulada por efluentes cloacales tratados de suelos contaminados con hidrocarburos. [Online]. http://www.tesis.bioetica.org/lp.htm [43] Moreno Reginfo Victor Manuel. (2006) derrames de hidrocarburos. [Online]. http://www.parquesnacionales.gov.co/PNN/portel/libreria/pdf/derramesdehidro.pdf [44] M. Howe-Grant, "Petroleum," in Encyclopedia of chemical technology. New York, 1996, pp. 342480. [45] Marc Viñas Canals, "Biorremediación de suelos contaminados por hidrocarburos "caracterización microbiológica, química y ecotoxicológica"," Facultat de Biologia, Departament de Microbiologia, Universitat de Barcelona, Barcelona, Tésis para optar al título de Doctor en Biología por la Universitat de Barcelona 2005. [46] R. C. Prince, "Petroleum spill bioremediation in marine enviroments," Microbiol, no. 19, pp. 217242, 1993. [47] Gladys Flores Campos and Alfredo Matos Chamorro. (2010, Nov.) Biorremediación de suelos contaminados por hidrocarburos totales de petróleo. [48] Melvin Duran Rincon and Neslon Contreras, "Alternativa de tratamiento para tierras fuller contaminadas con aceite dielectrico," Revista Universidad Tecnológica de Pereira, vol. 3, no. 32, 2006. [49] J García, O Escolano, S García, M Babín, and D Fernández, "Bioventing remediationand ecotoxicity evaluation of phenanthrene- contaminated soi.," Journal of Hazardous Materials, vol. 183, pp. 806813, 2010. [50] M Taccaria, V Milanovic, F Comitini, C Casucci, and M Ciani, "Effects of biostimulation and bioaugmentation on diesel removal and bacterial community," International Biodeterioration & Biodegradation, vol. 66, pp. 39-46, 2012. [51] L Ta-Chen, P Po-Tsen, and C Sheng-Shung, "Ex situ bioremediation of oil contaminated soil," Journal of Hazardous Materials, vol. 176, pp. 27-34, 2010. [52] H Lee, J Lee, J Cheon, and K Lee, "Attenuation of petroleum hydrocarbons in Smear Zones: A Case Study," Journal of Environmental Engineering, vol. 127, no. 7, pp. 639-647, 2001. [53] María Esther Maroto Arroyo, Juan Manuel Rogel Quesada, and J Geocisa. (2001) Div. Protección Ambiental de Suelos. [Online]. http://aguas.igme.es/igme/publica/pdflib15/028.pdf [54] R Margesin and F Schinner, "Biodegradation and bioremediation of hydrocarbons in extreme environments," Appl Microbiol Biotechnol, vol. 56, pp. 650-663, 2001. [55] B Ladislao, A Beck, K Spanova, J Real, and N Russell, "The influence of different temperature programmes on the bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in a coal-tar contaminated soil by in-vessel composting," Journal of Hazardous Materials, vol. 144, pp. 340-347, 2007. [56] F Coulon et al., "Multimedia fate of petroleum hydrocarbons in the soil: Oil matrix of constructed

biopiles," Chemosphere, vol. 81, pp. 1454-1462, 2010. [57] Zhou Q, Cai Z, Zhang Z Peng S, "Phytoremediation of petroleum contamined solis bymirabilis jalapal. In a greenhouse plot experiment," Journal of hazardous materials, vol. 168, pp. 1490-1496, Marzo 2009. [58] Carmen Martín Moreno, Aldo González Becerra, and María José Blanco Santos, "Tratamientos biológicos de suelos contaminados: contaminación por hidrocarburos. Aplicaciones de hongos en tratamientos de biorrecuperación.," Revista Iberoam Micol, vol. 21, pp. 103-120, 2004. [59] Revista Latinoamericana de Microbiología, Revista Latinoamericana de Microbiología, vol. 48, no. 2, Abril-Junio 2006. [60] F García Piñón, T Sanfeliu, S Meseguer, and M Jordán. (2009, Septiembre) La regeneración vegetal y pasajística en suelos degradados por vertidos de residuos. [Online]. http://www.redisa.uji.es/artSim2009/ImpactoYRiesgoAmbiental/La%20regeneraci%C3%B3n%20ve getal%20y%20paisaj%C3%ADstica%20en%20suelos%20degradados%20por%20vetidos%20de%2 0residuos.pdf [61] María Marta Di Paola and Carmen Vicién. (2010, Octubre) Biorremediación: vinculaciones entre investigación, desarrollo y legislación. [Online]. http://www.ceurconicet.gov.ar/imagenes/Biorremediacion2.pdf [62] Daniela Itzel Loya Del Angel, "Tecnologías para la restauración de suelos contaminados por hidrocarburos," Facultad de ciencias biológicas y agropecuarias , Universidad Veraacruzana, Tuxpan, Veracruz, Tésis para obtener el grado de especialista en gestión e impacto ambiental 2013. [63] R. Restrepo, "Derrame de hidrocarburos. Impacto en los ecosistemas tropicales," ECOPETROL, Instituto Colombiano del Petroleo, 2002. [64] Ramirez Galvis y Cía S.A.. (2013, Noviembre) Vanguardia. [Online]. http://www.vanguardia.com/actualidad/colombia/235023-ejercito-denunciara-derrame-de-petroleoen-putumayo [65] Paola Andrea Vargas Gallego, René Ricardo Cuellar, and Jenny Dussán. (2004, Diciembre) Biorremediación de residuos del petróleo. [Online]. http://hipotesis.uniandes.edu.co/hipotesis/images/stories/ed04pdf/Biorremediacion.pdf [66] R Núñez, E Ortiz, and J Oramas, "Biorremediación de la contaminación de petróleo en el mar," Revista electrónica de la Agencia de Medio Ambiente, vol. 10, no. 19, 2010. [67] Paloma Pinilla Ponz. (2010, Noviembre) Biorremediación de pendimetalina en ensayos de microcosmos controlados. [Online]. http://www.quimicosmadrid.org/wcms_db_doc/biorremedicacion.pdf [68] J Theron, J.A Walker, and T.E Cloete, "Nanotechnology and water Treatment: Applications and Emerging Opportunities," Critical Reviews in Microbiology, vol. 34, pp. 43-69, 2008.

28