Fuente: LAI. Carolina Miramontes Muñoz,
Director Comercial.
El físico Freeman Dyson, de la Universidad de Princeton, pronosticó hace años que la biotecnología transformaría más profundamente al mundo que la revolución industrial. Gracias al trabajo de los actuales magos de la biotecnología, los gérmenes son ya los impulsores microscópicos de una nueva revolución industrial
Introducción
Todo en nuestro planeta es biodegradable, es decir, todo tarde o temprano va a ser degradado por microorganismos cuya función natural es y ha sido imprescindible para que todos los demás seres vivos en el planeta podamos seguir habitándolo.
Sin embargo, es común que consideremos a los gérmenes (bacterias) como unos microscópicos monstruos hostiles, viscosos y horripilantes, que echan a perder la carne y propagan enfermedades. Mas para la nueva generación de científicos, los gérmenes son esclavos hábiles y obedientes, dispuestos a curar enfermedades, limpiar derrames de petróleo e incluso hacer chocolates. Esta fuerza laboral eficiente e incansable, ha surgido gracias al actual negocio de la biotecnología.
El físico Freeman Dyson, de la Universidad de Princeton, pronosticó hace años que la biotecnología transformaría más profundamente al mundo que la revolución industrial y aunque nadie predice que los gérmenes lleguen a ser lo bastante inteligentes para calcular nuestros impuestos; gracias al trabajo de los actuales magos de la biotecnología, estos pequeñísimos seres que nos obligan a lavarnos las manos para eliminarlos lo más pronto posible, son ya los impulsores microscópicos de una nueva revolución industrial.
Estas bacterias, ahora famosas, son la clave gracias a la cual el Río Támesis, en Londres, hace ya algunos años, haya superado sus pestilencias, tornándose en un río cristalino.
En la titánica tarea de recuperación del Támesis, actuaron varias empresas utilizando biotecnología para el tratamiento de residuos orgánicos. Bio-systems, una empresa fundada en 1978 en los Estados Unidos, dedicada a este tipo de biotecnología, fue una de las que participara en tal recuperación, así como también en la del Río Sena y en muchos casos relevantes a nivel mundial, utilizando el mismo procedimiento, donde sin esa intervención, los famosos pescadores cuya visión alegraba las jornadas policiales del inspector Maigret, no seguirían ocupando las orillas amuralladas del Sena, que para gran parte del mundo es sinónimo de vida galante.
Biotecnología, empresas y productos estuvieron también detrás del plan general de limpieza del Golfo Pérsico cuando se desató la acción bélica entre Kuwait e Irak, también para combatir los derrames de petróleo que hubo en las costas del Golfo de Alaska cuando encalló el Exxon Valdez.
Pero no hay que ir tan lejos. Técnica, empresa y productos están presentes respaldando los esfuerzos de la estatal Petrobrás de Brasil, controlando rigurosamente la refinería de Cubatao, para no exceder parámetros de contaminación que afecten la calidad de las aguas de Santos y Guaruya.
Biotecnología y el Tratamiento de Aguas Residuales
La práctica de utilizar microorganismos específicos para realizar transformaciones químicas se ha empleado en la industria cervecera, la farmacéutica y la de lácteos. Los microorganismos son componentes esenciales en el tratamiento de aguas residuales municipales e industriales.
En el tratamiento de aguas residuales, los microorganismos (principalmente bacterias) consumen los componentes orgánicos convirtiéndolos en bi-óxido de carbono, agua y energía para producir nuevas células. Finalmente, los contaminantes solubles son transformados en bio-masa insoluble que se podrá remover mecánicamente, y así poder ser enviada a confinamiento.
En el tratamiento aeróbico las bacterias utilizan oxígeno en la degradación de compuestos orgánicos. Dentro de éstos los siguientes parámetros deberán ser controlados: niveles de oxígeno disuelto, niveles de PH y nutrientes (amonia y fósforo) son de los más críticos.
Las estrategias clásicas se han concentrado en controlar los parámetros con poca atención a los microorganismos mismos. Las técnicas biotecnológicas utilizadas actualmente para reforzar el trabajo de remoción de contaminantes en sistemas de tratamiento de aguas residuales o restauración de áreas contaminadas, son:
Biorremediación. Siembra de microorganismos específicos para tratar un cuerpo de agua o área definida.
Bio-aumentación. Siembra de microorganismos en un sistema de tratamiento continuo, para reforzar la biomasa y su trabajo de remoción de contaminantes.
Los productos:
Productos típicos de bio-aumentación consisten de mezclas de varias variedades de microorganismos, generalmente bacterias o fungi. Los organismos están o son aislados de la naturaleza y no son alterados en ninguna forma. Son seleccionados con base en tasas aceleradas de reproducción y su habilidad de llevar a cabo diferentes funciones, tales como capacidades de formación de flock para mejorar la asentabilidad o su habilidad para degradar diferentes componentes. Los productos son vendidos en diferentes formas, siendo organismos secados en una base de salvado y productos líquidos los más comunes.
Más que sólo productos:
Una exitosa bio-aumentación implica un total manejo o administración del sistema; si la población microbiológica puede ser vista como una fuerza de trabajo, entonces el consultor o el gerente del sistema es responsable de mantener la fuerza de trabajo productiva.
El gerente del sistema deberá proveer un ambiente de trabajo aceptable controlando los parámetros aceptables, tales como el PH, temperatura y niveles de oxígeno. Deberá compensarlos con nutrientes para asegurar buen crecimiento y una población sana. Deberá saber cuándo deshacerse de trabajadores mediante el exitoso purgado de lodos para mantener la población joven y vital.
Finalmente un exitoso gerente del sistema sabe cuándo emplear nuevos trabajadores para proveer cualidades especiales, no encontradas en la fuerza de trabajo existente. La bio-aumentación es el mecanismo para proveer estos trabajadores especializados.
Mejoría en precipitación de sólidos
Un paso importante en el tratamiento biológico de aguas residuales es la remoción de sólidos. Generalmente esto se logra a través de precipitación o asentamiento en una laguna, o un clarificador. Las bacterias forman un bio-polímero natural que auxilia en el asentamiento. Los shocks tóxicos y cambios en el sistema pueden resultar en un contenido de bacterias con poco bio-polímero y pobres características de asentamiento. La tendencia tradicional de agregar polímeros orgánicos o coagulantes inorgánicos con asistentes en la precipitación puede ser efectiva pero cara.
Inoculando el sistema con organismos reconocidos por su resistencia a la toxicidad y por ser excelentes formadores de flock, la demanda de polímeros podrá ser considerablemente reducida o eliminada. Generalmente, el costo de bio-aumentación es esencialmente menor que el tratamiento con polímeros. Además provee una biomasa mucho más sana.
Degradación de compuestos específicos
Por la adición de organismos seleccionados se pueden obtener niveles bajos de círculos compuestos indeseables que no es posible obtener con la población bacterial nativa. Productos como fenoles, aromáticos clorados o hidrocarburos aromáticos, son algunos compuestos que pueden reducirse con la bio-aumentación.
Mejora en la Nitrificación
Muchas plantas de tratamiento de aguas residuales industriales tienen dificultad en lograr la nitrificación por limitación de diseño del sistema o por shocks tóxicos. Mediante la alimentación regular de bacteria nitrificante, la población apropiada para la remoción de amonio se puede lograr.
Degradación de Hidrocarburos
Los hidrocarburos son compuestos orgánicos del carbono que sólo contienen carbono e hidrógeno y son poco solubles en agua. El petróleo contiene una compleja mezcla de hidrocarburos alifáticos (cadenas lineales de carbono), alicíclicos (carbono en una estructura de anillo sin dobles enlaces) y aromáticos (carbonos en una estructura de anillo con dobles enlaces dentro del anillo), y una proporción más pequeña de compuestos no hidrocarburos. El petróleo o al menos la mayoría de sus componentes, están sujetos a la biodegradación, pero a ritmos relativamente lentos.
Sólo unos pocos tipos de microorganismos (Pseudomonas, Mycobacterium, Nocardia y determinadas levaduras y mohos) pueden utilizar hidrocarburos para crecer. Además, el uso de hidrocarburos alifáticos saturados es un proceso estrictamente aeróbico.
La vulnerabilidad a la biodegradación varía según el tipo y tamaño de la molécula de hidrocarburo. Los alcanos de cadena corta son tóxicos para muchos microorganismos, pero a menudo se evaporan antes de entrar en contacto con los microbios. Los alcanos de longitud de cadena media (C10-24) se degradan más rápidamente y los carbonos de cadenas más largas y con más ramificaciones son más resistentes a la degradación. En general, los factores que limitan la biodegradación del petróleo son la escasez de nutrientes minerales (especialmente nitrógeno y fósforo), oxígeno disuelto, solubilidad, y la escasez de microorganismos que degraden los hidrocarburos.
Otros beneficios
Otras áreas donde la bio-aumentación ofrece beneficios incluye la reducción de malos olores, remoción de grasas y aceites, arranque rápido de plantas y resistencia a los shocks tóxicos. Además las investigaciones continúan para explorar y encontrar nuevas oportunidades para utilizar esta biotecnología al servicio del hombre.
Resumen
A medida que las restricciones aprietan, muchos operados industriales se enfrentarán a niveles requeridos que exigirán más y más de los equipos de tratamientos existentes, así como la capacidad de sus operadores. En muchos, la bio-aumentación será un arreglo costo-eficiente de corto o medianos plazos, para mantenerse dentro de las normas hasta que los equipos pueden ser modificados. En otros casos la bio-aumentación será una solución de largo plazo por la falta de capital o el excesivo gasto de soluciones mecánicas.
El concepto del rango efectivo de la población micro-biológica en la celda de aeración es algo nuevo. Envuelve mucho más que la introducción de nuevos organismos al sistema. El manejo total del sistema requiere un entendimiento profundo de la operación de la planta de tratamiento de su diseño, además de la microbiología ambiental. Mediante la combinación de estas disciplinas, el gerente o administrador del sistema estará posibilitado para obtener excelentes resultados.
Conclusión:
Volviendo al principio, biodegradable significa degradable por seres vivos microscópicos (bacterias), que para muchos de nosotros sólo son seres que nos recuerdan enfermedades y mal olor, pero ya hoy en el mundo y en México desde hace aproximadamente 15 años, la biotecnología o utilización de estos seres vivos en la remediación de áreas contaminadas por materias orgánicas, grasas y aceites animales, vegetales y derivados de hidrocarburos representan una solución económica y eficiente que nos puede permitir –al igual que se logró en muchos países que enfrentaron catástrofes por derrames de petróleo, o que tuvieron que cerrar playas al público por que representaban riesgo de enfermedades– descontaminar nuestras bellas playas, ríos, lagunas, tiraderos o rellenos sanitarios, derrames de petróleo, así como un abanico completo de posibilidades de solución para estas afectaciones, aprovechando el incansable y eficaz trabajo de seres que desde hace miles de años han permitido que todos los demás seres vivos podamos disfrutar de la belleza y de las maravillas de nuestro increíble planeta Tierra. Las soluciones existen ya, pongámoslas en práctica.
