Consorcio microbiano autóctono para el tratamiento de aguas contaminadas con gasoil del puerto de Isla de Toas (Venezuela)

  • Laugeny Chiquinquirá Díaz-Borrego Universidad del Zulia
  • Julio César Marín Leal Universidad del Zulia
  • Desiree Alejandra Alburgue Díaz Universidad del Zulia
  • Sedolfo José Carrasquero Ferrer Universidad del Zulia
  • Ever Dario Morales Avendaño Universidad del Zulia
Palabras clave: bioaumentación, bioestimulación, degradación microbiana, hidrocarburos, metabolismo mixotrófico, tratamiento biológico

Resumen

El tratamiento biológico de aguas contaminadas mediante consorcios microbianos autóctonos, aprovecha las potencialidades metabólicas de grupos distintos de microorganismos para degradar y/o remover una amplia variedad de compuestos. Adicionalmente, las técnicas de bioestimulación y bioaumentación contribuyen a potenciar las capacidades de estos procesos de biodegradación. El objetivo de este trabajo consistió en evaluar la utilización de un consorcio microbiano autóctono (Chlorella spp.-bacterias) para el tratamiento de aguas del puerto de Isla de Toas (Lago de Maracaibo, Venezuela), contaminadas con 1% v/v de gasoil. Para ello, se usaron dos tratamientos (T1: bioestimulado y T2: bioaumentado) y un control por 70 días, a escala de 20 L y condiciones ambientales controladas. Durante los ensayos se monitorearon: temperatura, pH, demanda química de oxígeno (DQO), nitrito, nitrato, nitrógeno total Kjeldahl, nitrógeno total (N-total), ortofosfato, fósforo total (P-total), hidrocarburos totales del petróleo (HTP), fracciones de hidrocarburos (SARA), densidad microalgal y bacteriana, y pigmentos fotosintéticos, de acuerdo con los métodos estandarizados. Los valores medios para la remoción de materia orgánica (DQO), N-total y P-total, fueron: 23,3±2,3; 35,2±4,5 y 64,6±4,8%, de 27,6±1,64; 79,8±2,05 y 87,7±1,95%, y de <0,1; 16,1±0,38 y 44,7±1,18%, para el control, T1 y T2, respectivamente. Las concentraciones finales de HTP estuvieron por encima del límite permisible de la normativa venezolana para descarga a cuerpos de aguas naturales, no obstante, se obtuvieron altas tasas de remoción de hidrocarburos saturados y aromáticos (>70%), particularmente en el tratamiento bioaumentado (T2). Los consorcios microbianos autóctonos poseen gran potencial para la biorrecuperación del agua del puerto de Isla de Toas, contaminada con hidrocarburos del petróleo, por lo cual se recomienda continuar investigando sobre esta tecnología de tratamiento.

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.

Citas

Das, N. y Chandran, P. (2011). Microbial degradation of petroleum hydrocarbon contaminants: an overview. En: Biotechnology Research International, Vol. 2011, pp. 1-13.

Omojevwe, E.G. y Ezekiel, F.O. (2016). Microalgal-bacterial consortium in polyaromatic hydrocarbon degradation of petroleum – based effluent. En: Journal of Bioremediation & Biodegradation, Vol. 7(4), pp. 1-5.

Sayara, T., Borràs, E., Caminal, G., Sarrà, M. y Sánchez, A. (2011). Bioremediation of PAHs-contaminated soil through composting: Influence of bioaugmentation and biostimulation on contaminant biodegradation. En: International Biodeterioration & Biodegradation, Vol. 65, pp. 859-865.

Subashchandrabose, S.R., Ramakrishnan, B., Megharaj, M., Venkateswarlu, K. y Naidu, R. (2011). Consortia of cyanobacteria/microalgae and bacteria: biotechnological potential. En: Biotechnology Advances, Vol. 29, pp. 896-907.

Alexander, M. (1999). Biodegradation and bioremediation. 2nd edition. San Diego. Academic Press. 325 p.

Seo, J.S., Keum, Y.S. y Li, Q.X. (2009). Bacterial degradation of aromatic compounds. En: Int. J. Environ. Res. Public Health, Vol. 6, pp. 278- 309.

Abbasian, F., Lockington, R., Mallavarapu, M. y Naidu, R. (2015). A comprehensive review of aliphatic hydrocarbon biodegradation by bacteria. En: Appl. Biochem. Biotechnol., Vol. 176(3), pp. 1-30.

Varjani, S. (2017). Review: microbial degradation of petroleum hydrocarbons. En: Bioresource Technology, Vol. 223, pp. 277-286.

Braggs, J.R., Prince, R.C., Harrier, E.J. y Atlas, R.M. (1994). Atlas, effectiveness of bioremediation for the Exxon Valdez oil spill. En: Nature, Vol. 368, pp. 413-418.

El Fatah, R.A., Sorour, N.M. y Yeheia, D.S. (2016). Biodegradation of crude oil by Anabaena oryzae, Chlorella kessleri and its consortium under mixotrophic conditions. En: International Biodeterioration & Biodegradation, Vol. 112, pp. 128-134.

Manzoor, M., Ma, R., Shakir, H.A. Tabssum, F. y Qazi, J.I. (2016). Microalgal-bacterial consortium: a cost-effective approach of wastewater treatment in Pakistan. En: Punjab Univ. J. Zool., Vol. 31(2), pp. 307-320.

Gonçalves, A.L., Pires, J.C.M. y Simões, M. (2017). A review on the use of microalgal consortia for wastewater treatment. En: Algal Research. En prensa.

Barrios, Y. (2011). Biorremediación: una herramienta para el saneamiento de ecosistemas marinos contaminados con petróleo. En: Biotecnología Aplicada, Vol. 28(2), pp. 60-68.

Colin, V.L., Villegas, L.B. y Abate, C.M. (2012). Indigenous microorganisms as potential bioremediators for environments contaminated with heavy metals. En: International Biodeterioration & Biodegradation, Vol. 69, pp. 28-37.

Xu, N., Bao, M., Sun, P. y Li, Y. (2013). Study on bioadsorption and biodegradation of petroleum hydrocarbons by a microbial consortium. En: Bioresource Technology, Vol. 149, pp. 22-30.

Mrozik, A., Piotrowska-Seget, Z. y Labuzek, S. (2003). Bacterial degradation and bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons. En: Polish Journal of Environmental Studies, Vol. 12(1), pp. 15-25.

Lei, A.P., Hu, Z.L., Wong, Y.S. y Tam, N.F. (2007). Removal of fluoranthene and pyrene by different microalgal species. En: Bioresour. Technol., Vol. 98(2), pp. 273-280.

Zeng, X., Guo, X., Su, G., Danquah, M.K., Zhang, S., Lu, Y., Sun, Y. y Lin, L. (2015). Bioprocess considerations for microalgal-based wastewater treatment and biomass production. En: Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 42, pp.1385-1392.

Mujtaba, G., Rizwana, M. y Lee, K. (2017). Removal of nutrients and COD from wastewater using symbiotic co-culture of bacterium Pseudomonas putida and immobilized microalga Chlorella vulgaris. En: Journal of Industrial and Engineering Chemistry. En prensa.

Hamza, H.A., Hamouda, R.A., Husein, M.H. y Abd-Elwahid, S.S. (2013). The characteristics of biomass production and lipid accumulation of Chlorella kessleri growth under mixotrophic and heterotrophic conditions. En: Egypt. J. Exp. Biol. Bot., Vol. 9, pp. 19-26.

Pérez-García, O., De-Bashan, L.E., Hernández, J.P. y Bashan, Y. (2010). Efficiency of growth and nutrient uptake from wastewater by heterotrophic, autotrophic, and mixotrophic cultivation of Chlorella vulgaris immobilized with Azospirillum brasilense. En: J. Phycol., Vol. 46, pp. 800-812.

Andreolli, M., Lampis, S., Brignoli, P. y Vallini, G. (2015). Bioaugmentation and biostimulation as strategies for the bioremediation of a burned woodland soil contaminated by toxic hydrocarbons: a comparative study. En: Journal of Environmental Management, Vol. 153, pp. 121-131.

Hassanshahian, M., Emtiazi, G., Caruso, G. y Cappello, S. (2014). Bioremediation (bioaugmentation/biostimulation) trials of oil polluted seawater: a mesocosm simulation study. En: Marine Environmental Research, Vol. 95, pp. 28-38.

Olaniran, A. O., Pillay, D. y Pillay, B. (2006). Biostimulation and bioaugmentation enhances aerobic biodegradation of dichloroethenes. En: Chemosphere, Vol. 63, pp. 600-608.

Nikolopoulou, M., Pasadakis, N. y Kalogerakis, N. (2013). Evaluation of autochthonous bioaugmentation and biostimulation during microcosm-simulated oil spills. En: Marine Pollution Bulletin, Vol. 72, pp. 165-173.

Herrero, M. y Stuckey, D.C. (2015). Bioaugmentation and its application in wastewater treatment: a review. En: Chemosphere, Vol. 140, pp. 119-128.

Shukla, S.K., Mangwani, N., Rao, T.S y Das, S. (2014). Biofilm-mediated bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons. Chapter 8. Microbial Biodegradation and Bioremediation. Elsevier Inc. pp. 203-232.

Otero-Paternina, A., Cruz-Casallas, P.E. y Velasco-Santamaría, Y.M. (2013). Evaluación del efecto del hidrocarburo fenantreno sobre el crecimiento de Chlorella vulgaris (Chlorellaceae). En: Acta Biol. Colomb., Vol. 18(1), pp. 87-98.

Alburgue, D., Díaz-Borrego, L., Marín, J. y Morales, E. (2017). Efecto de la bioestimulación y bioaumentación sobre la remoción de contaminantes en agua del puerto de Isla de Toas. En: Revista de la Facultad de Ingeniería U.C.V. En prensa.

APHA, AWWA y WEF. (2005). Standard methods for the examination of water and wastewater. 21th edition. New York. American Public Health Association. 1427 p.

Tortora, G., Funke, C. y Case, L. (2007). Introducción a la microbiología. 9na edición. Buenos Aires. Editorial Médica Panamericana S. A. 959 p.

Jeffery, S. y Humphrey, G. (1975). Nuevos ecuaciones espectrofotométricos para la determinación de clorofilas a, b, c1, y c2 en las plantas superiores, las algas y el fitoplancton natural. En: Biochemistry Physiology Pflanz, Vol. 167, pp. 191-198.

Strickland, J. y Parsons, T. (1972). A manual of sea water analysis. En: Canada Fisheries Research Board Bulletin, Vol. 167, pp. 310-315.

Maier, R.M. (2009). Bacterial Growth. Chapter 3. En: Environmental Microbiology, Part 1, Review of Basic Microbiological Concepts. Academic Press. Inc. pp. 37-54.

Okpokwasili, G.C. y Nweke, C.O. (2005). Microbial growth and substrate utilization kinetics. En: African Journal of Biotechnology, Vol. 5(4), pp. 305-317.

Hernández, D. Biodegradación de gasoil por bacterias aisladas de agua contaminada con hidrocarburos en Isla de Toas, estado Zulia (Trabajo Especial de Grado). (2014). Facultad Experimental de Ciencias, Universidad del Zulia. Maracaibo. 86 p.

Decreto 883. (1995). Normas para la clasificación y el control de la calidad de los cuerpos de agua y vertidos o efluentes líquidos. Gaceta Oficial de la República Bolivariana de Venezuela Nº 5.021. Caracas.

Esteves, F. (1998). Fundamentos de limnologia. 2a edição. Rio de Janeiro. Intenciência. 226 p.

Adoki, A. (2008). Response of microalgae from mud-flats to petroleum hydrocarbons in the presence of nitrogenous fertilizer effluents. En: African Journal of Biotechnology, Vol. 7(5), pp. 622-630.

Díaz, L. Crecimiento de microalgas y bacterias asociadas provenientes de una fosa petrolera en presencia de queroseno y su efecto en la producción de pigmentos y composición bioquímica microalgal (Trabajo de Ascenso). (2012). Facultad Experimental de Ciencias, Universidad del Zulia. Maracaibo. 96 p.

Madigan, M., Martinko, J. y Parker, J. (2003). Brock: Biología de los microorganismos. 10a edición. Madrid. Pearson Prentice Hall. 1089 p.

Balba, M., Al-Awadhi, N. y Al-Daher, R. (1998). Bioremediation of oil-contaminated soil: microbiological methods for feasibility assessment and field evaluation. En: Journal of Microbiological Methods, Vol. 32, pp. 155-164.

Riaño, B., Hernández, D. y García-González, M.C. (2012). Microalgal-based systems for wastewater treatment: Effect of applied organic and nutrient loading rate on biomass composition. En: Ecological Engineering, Vol. 49, pp.112-117.

Mannina, G., Cosenza, A., Di Trapani, D., Capodici, M. y Viviani, G. (2016). Membrane bioreactors for treatment of saline wastewater contaminated by hydrocarbons (diesel fuel): an experimental pilot plant case study. En: Chemical Engineering Journal, Vol. 291, pp. 269-278.

Beylier, M.R., Balaguer, M.D., Colprim, J., Pellicer-Nàcher, C., Ni, J.B., Smets, B.F., Sun, S.P. y Wang, R.C. (2011). Biological nitrogen removal from domestic wastewater. Second Edition. En: Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences, from Comprehensive Biotechnology, Vol. 6, pp. 329-340.

Schmidt, I., Sliekers, O., Schmid, M., Bock, E., Fuerst, J., Kuenen, J., Jetten, M. y Strous, M. (2003). New concepts of microbial treatment processes for the nitrogen removal in wastewater. En: FEMS Microbiology Reviews, Vol. 27, pp. 481-492.

Montemezzani, V., Duggan, I.C., Hogg, I.D. Craggs, R.J. (2015). A review of potential methods for zooplankton control in wastewater treatment high rate algal ponds and algal production raceways. En: Algal Research, Vol. 11, pp. 211-226.

Si-Zhong, Y., Hui-Jun, J., Zhi, W., Rui-Xia, H., Yan-Jun, J., Xiu-Mei, L. y Shao, Y. (2009). Bioremediation of oil spills in cold environments: a review. En: Pedosphere, Vol. 19(3), pp. 371-381.

Riquelme, C. y Avendaño, R. (2003). Interacción bacteria-microalga en el ambiente marino y uso potencial en acuicultura. En: Revista Chilena de Historia Natural, Vol. 76, pp. 725-736.

Abed, R. y Koster, J. (2005). The direct role of aerobic heterotrophic bacteria associated with cyanobacteria in the degradation of oil compounds. En: International Biodeterioration & Biodegradation, Vol. 55, pp. 29-37.

Venosa, A. (1990). Bioremediation treatability trials using nutrient application to enhance cleanup of oil contaminated shoreline. En: Proceedings of 83rd. Air and Waste Management Association Annual Meeting in Pittsburg. pp. 90-92.

Mittal, A. y Singh, P. (2009). Polycyclic aromatic hydrocarbon degradation by developed consortium in microcosms study. En: The Internet Journal of Microbiology, Vol. 7(1), pp. 1-8.

Clarkson, M.A. y Abubakar, AI. (2015). Bioremediation and biodegradation of hydrocarbon contaminated soils: a review. En: IOSR Journal of Environmental Science, Toxicology and Food Technology, Vol. 9(11), pp. 38-45.

Jahangeer y Kumar, V. (2013). An overview on microbial degradation of petroleum hydrocarbon contaminants. En: International Journal of Engineering and Technical Research, Vol. 1(8), pp. 34-37.

Cómo citar
Díaz-Borrego, L. C., Marín Leal, J. C., Alburgue Díaz, D. A., Carrasquero Ferrer, S. J., & Morales Avendaño, E. D. (2017). Consorcio microbiano autóctono para el tratamiento de aguas contaminadas con gasoil del puerto de Isla de Toas (Venezuela). Ciencia E Ingeniería Neogranadina, 28(2), 5-28. https://doi.org/10.18359/rcin.2792
Publicado
2017-10-18
Sección
Artículos