La biorremediación como una técnica sostenible para remediar suelos contaminados

Por:Ximena Danay Fernandez Hual

Octubre 27, 2020

Mirko Lino Navarro

Miembro investigador del grupo de divulgación CAPTA y consultor en temas de ciencia y tecnología licenciado en la carrera de microbiología y parasitología de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos (UNMSM). Actualmente labora en la compañía Pluspetrol Norte realizando y planeando metodologías destinadas a mejorar el proceso de biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos y derivados. Cuenta con años de experiencia como profesor contratado por UNMSM dictando los cursos de Bioquímica, Biología Celular y Molecular. Asimismo, posee un gran interés en el desarrollo de proyectos orientados a la producción y caracterización de moléculas de interés en agricultura (bioplaguicidas y enzimas) y medicina (antibióticos peptídicos).

img01principal (1)
Foto: Mirko Lino. Fuente: LinkedIn.

La biorremediación se ha convertido en una alternativa atractiva y prometedora frente a las tradicionales técnicas físico-químicas utilizadas en la remoción de compuestos contaminantes almacenados en el medio ambiente. De acuerdo a ello ¿Nos podría explicar, de forma general, en qué consiste la biorremediación?

Antes de comenzar, les agradezco la invitación. Asimismo, agradezco al equipo de CAPTA por facilitarme el contacto. Por mi parte, estaré encantado de ayudarles con las consultas que tengan.

Bueno, respecto a la pregunta, la biorremediación es una técnica, dentro de las muchas que existen, en la cual se utilizan organismos vivos para remediar. Es decir, consiste en restaurar un ambiente que está impactado mediante el uso de organismos vivos. En la actualidad, la biorremediación es la técnica más utilizada y en ella se emplean principalmente bacterias. Existe un grupo de microorganismos que son bastante conocidos dentro de todas estas técnicas. Entre ellos destacan las Pseudomonas, Bacillus y actinomicetos. No obstante, también se trabaja con consorcios de microorganismos. Existen estudios que utilizan microalgas y cianobacterias mientras que otros emplean una combinación de estos microorganismos. Entonces, de manera general podemos decir que la biorremediación es: «Usar uno de estos grupos de organismos para remediar un ambiente que está contaminado». Sin embargo, a pesar de que estos son los más usados, no son los únicos. También existen técnicas basadas en la fitorremediación, que consisten en usar plantas para remediar algún ambiente. Entonces, la biorremediación es una técnica que hemos utilizado y seguiremos utilizando debido a que es bastante difundida.

Según algunos autores la sostenibilidad se puede definir como: «La supervivencia indefinida de la especie humana, con una calidad de vida más allá de la mera supervivencia biológica, a través del mantenimiento de la vida básica en sus sistemas de apoyo (aire, agua, suelo y biota) y la existencia de infraestructuras e instituciones que distribuyen y protegen los componentes de estos sistemas». En base a ello, ¿Cuál crees que es la relación existente entre la biorremediación y el desarrollo sostenible?

Claro, si debemos enmarcar a la biorremediación dentro del desarrollo sostenible yo creo que encaja muy bien porque es una técnica que, si se compara con otras técnicas fisicoquímicas, utiliza menos recursos. Además, el impacto que tiene en el ambiente es mucho menor. Por ello, se puede decir que la biorremediación es sostenible y se mantendrá sostenible en la medida en la que nosotros impactemos lo menos posible al ambiente. Por ejemplo, si vamos a usar la técnica de biorremediación en alguna zona de la selva peruana donde ha ocurrido algún derrame, primero se debe deforestar una gran zona de dicho terreno para poder llevar a cabo la técnica. Ese factor es uno de los que afecta la sostenibilidad que tiene de por sí esta técnica. Por ello, la biorremediación va de la mano con la sostenibilidad en la medida que nosotros impactemos lo menos posible. Hay diferentes formas de usar biorremediación y va a depender de las condiciones del ambiente en el que deseemos realizar la técnica. Es muy diferente aplicar una técnica de biorremediación, bajo un techo o un ambiente controlado a utilizarla en un ambiente como el de la selva. Realizar la biorremediación en plena jungla con la influencia de las lluvias, con la influencia de algún cuerpo de agua cercano, la radiación, etc. Es muy diferente y más difícil aplicar biorremediación en la selva en comparación a aplicarlo en una zona de la costa. Esto ocurre debido a que las necesidades logísticas están más a la mano en la costa. Por ejemplo, hemos escuchado de los derrames ocurridos en la selva, a donde solo se puede llegar a estos sitios de manera fluvial o a través de un helipuerto. Ese difícil acceso ya representa de por sí una gran dificultad para poder transportar material y personal. Además, movilizar esta logística de esta manera es mucho más difícil que si lo hiciéramos en una refinería en la costa como la de Talara o Lima. Estos aspectos influyen bastante para ver qué tanto impacto va a tener la técnica de biorremediación en el ambiente y en su propia sostenibilidad.

 

 

 

«El estado cumple un papel clave para supervisar y sancionar (…)  las empresas van a seguir dañando los diferentes ambientes como el suelo, el aire y el agua»

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de emplear esta alternativa?

Sí, por supuesto tienen muchas ventajas. Una de las principales ventajas es ser una técnica limpia si la comparamos con otras, incluso va a resultar más económica. En la actualidad existe incluso la posibilidad de producir y masificar microorganismos in situ sin la necesidad de tener un laboratorio o todo un equipo sofisticado en sí. Esta facilidad se da más que todo porque los microorganismos son muy versátiles. Por ello, si se sabe utilizar esa cualidad va a ser posible atacar una gran diversidad de zonas impactadas. Entonces, entre otras ventajas, poseen un menor costo si se aprovecha al máximo la versatilidad de los microorganismos. A su vez, esta técnica puede ayudar a reparar una gran diversidad de ambientes. Una de las desventajas que existen es que requiere una preparación ya que se trabaja con microorganismos vivos. Asimismo, trabajamos con ecosistemas microbianos, denominados consorcios; es decir, hemos evaluado sistemas donde intervienen bacterias, hongos, algas, cianobacterias o incluso protozoarios. Es por eso que hemos visto que también los microorganismos necesitan un acondicionamiento al material que se va a remediar.

 

Al final, esto impactará con el tiempo. Por ejemplo, si llevaras una planta térmica a un sitio X impactado, luego puedes meter en esa planta una gran cantidad de suelo impactado y eliminar el contaminante rápidamente. Esta técnica puede eliminar una cantidad de 1000 metros cúbicos en un mes, quizás con la técnica de biorremediación eso lo puedes hacer en seis meses, pero el costo va a ser mucho menor. Entonces, aquí la principal desventaja es el tiempo. Además, al trabajar con organismos vivos uno tiene que cuidar su supervivencia y la degradación en estos en el ambiente impactado. Se sabe que en todo suelo impactado hay microorganismos, pero estos no necesariamente están degradando contaminantes. El reto es llevarlos y activarlos para que se dé el mecanismo de degradación. Para llegar a ese punto necesitas un acondicionamiento previo. Por ejemplo, partiendo del caso selva, si es que ha ocurrido un derrame uno no puede ir y aplicar una técnica de biorremediación. Obviamente lo primero que hay que hacer es retirar al máximo todo el crudo que está libre en la zona, luego hay que acondicionar pues se tiene que liberar esa zona en donde se han depositado grandes cantidades de crudo. Es importante señalar que para hacer esto será necesario sacar flora y erosionar suelos e incluso a ese nivel aún no es aplicable la biorremediación. La biorremediación sería aplicable una vez se hayan llegado a todas las fases de acondicionamiento ya que esta es la última etapa. Entonces, hay que saber también en qué momento aplicar biorremediación. No se puede aplicar en cualquier momento porque se necesita preparar el ambiente para que los microorganismos puedan degradar y hacer su trabajo.

Se sabe que el estrés y la contaminación de recursos naturales se da en mayor medida por efectos de la industrialización que desconocen acerca de los efectos ambientales. ¿Por qué crees que muchas industrias aún no apuestan por tener estudios ambientales de sus residuos? y ¿Cómo fue tu experiencia como consultor medioambiental del PlusPetrol?  

Primero, respecto a la pregunta de las empresas, si hablamos de hace 30 o 40 años, no había una regulación exhaustiva por parte del estado para decir que existían límites máximos permisibles para que se eliminen los desechos o efluentes. Esto muchas compañías lo han venido arrastrando hasta ahora. Asimismo, muchas empresas no tienen un compromiso real con el ambiente pues cuando uno quiere hacer las cosas, uno busca las maneras y la forma de hacerlo, en cambio cuando uno no quiere buscará siempre excusas. Opino que aquí debe haber primero un compromiso real por parte de las empresas y las compañías. Actualmente existen empresas ambientalmente responsables en nuestro país, hay otras que no, considero que lo hacen más que nada porque no están comprometidas con el ambiente y porque hay un desconocimiento sobre el impacto que generan en el ambiente.

Aquí pienso que el estado cumple un papel clave para supervisar y sancionar cuando corresponda porque las empresas van a seguir dañando los diferentes ambientes como el suelo, el aire y el agua. Entonces aquí es clave el compromiso por parte de las compañías y el rol fiscalizador del estado. En cuanto a mi rol como consultor medioambiental, en resumen, podría decir que ha sido o es un reto inmenso y bonito. Esto debido a que es muy bonito saber que existen alternativas biológicas con las cuales podemos restaurar ambientes y llevarlas lo más cercano posible a su estado natural utilizando microorganismos. En mi caso, el equipo al cual pertenezco y con el cual hemos estado investigando, ha podido demostrar que es posible realizar remediación en campo utilizando microorganismos. Últimamente hemos demostrado que se puede trabajar incluso con ecosistemas microbianos. A través de esto, hemos visto que no necesariamente debemos enfocarnos en una cepa e intentar llevar esa cepa a un ambiente contaminado para producirlas, masificarlas y luego llevarlas a un ambiente para que sea remediado y le quite fracciones pesadas de hidrocarburos o bioacumule algún metal. Esa técnica opino que ha quedado en el pasado, ¿por qué? porque los ambientes contaminados de por sí tienen microorganismos, el problema aquí es que los microorganismos que están en el ambiente impactado se activen, ayudarlos a que se activen y que degraden. Aquí es clave que se masifique lo más posible la concentración de estos y que se activen en degradar cualquier cosa que nosotros queramos quitar. Esta experiencia fue muy buena y grata ya que tenemos toda la intención de seguir investigando y lo mejor es que hemos salido de la investigación al campo. Muchas veces las investigaciones se quedan únicamente a nivel de laboratorio. Ahora estamos en campo aplicando esta técnica en volúmenes considerables, estamos hablando de cientos de toneladas y con varios pilotos trabajando en otros de 20 toneladas. Entonces, es una experiencia gratificante utilizar no solo un microorganismo, sino un ecosistema completo.

Cuéntanos un poco acerca de tu experiencia en la investigación de la biorremediación y la contaminación de suelos por hidrocarburos y derivados.

Genial, mi experiencia está orientada a la remediación de matrices. Es importante señalar que con matrices me refiero a suelos, lodo, material vegetal o mezclas que están contaminados con hidrocarburos y derivados. Estamos hablando de derivados como poliaromáticos, benceno, incluye metales también. Principalmente los estudios en los que nos hemos enfocado ha sido para reducir al máximo las concentraciones de fracciones pesadas f3 y f2. Estamos hablando de carbonos que pueden llegar hasta los 40 carbonos más o menos. Las cadenas ligeras, la f1 que son de menos de 10 carbonos son muy volátiles por lo que no es necesario atacarlos. El grueso va más que todo en las f2 y en la f3 que van más o menos del carbono 10 al carbono 40 o más, porque esas fracciones son las más pesadas y las más difíciles de degradar. Tanto así que incluso tiene una degradación lenta de forma natural. La selva peruana es rica en hidrocarburos y es muy vulnerable a derrames. Entonces, nosotros venimos trabajando con microorganismos y no solo como individuales sino como consorcios o grupos. Y a esto le estamos sumando el hecho de hacerlo aprovechando recursos que están a la mano, por ejemplo, energía solar. La selva peruana es un lugar donde hay una radiación intensa y constante. Claro que hay épocas en las que esta disminuye y hay épocas de lluvia, pero buscamos utilizar la energía solar para masificar microalgas, cianobacterias que son fotosintéticas. Estos microorganismos fotosintéticos cuando se tienen en ambientes acuáticos por ejemplo lo beneficioso que podemos aprovechar es que facilitan la acumulación de oxígeno en estos ambientes. Al ser organismos fotosintéticos capturan dióxido de carbono y liberan oxígeno. Este oxígeno puede empezar a saturar un ambiente acuático y si en este ambiente llevamos grupos microbianos que son degradadores, estos también se van a ver beneficiados. Entonces si en este ambiente acuático nosotros intentamos llevar esta condición a un material impactado donde termine siendo el alimento para estos microorganismos, vamos a hacer un tipo de biorremediación circular. Eso es a lo que queremos apuntar. Nosotros buscamos utilizar aquellos recursos disponibles como energía solar que facilita el crecimiento de estos microorganismos y que estos influyan en el crecimiento de microorganismos degradadores de hidrocarburos. Hemos demostrado que esta técnica es viable y funciona, hay algunos otros detalles más que van acompañado de algún mecanismo de agitación. Lo pongo, así como un ejemplo, imaginemos que nosotros construimos una piscina, le agregamos nutrientes, llevamos un grupo de microorganismos para masificarlos ahí. Estos organismos necesitarían oxígeno, porque una de las condiciones de degradación de hidrocarburos es tener como un aceptor final el oxígeno. También existen microorganismos no oxigénicos pero los más estudiados son los oxigénicos. Siguiendo el ejemplo de la piscina, si nosotros logramos masificar los grupos de microorganismos del ambiente. Primero, sacamos un bloque de suelo y lo llevamos a la piscina, allí se agregan nutrientes, se emplea la energía solar y se masifica todos estos microorganismos. Después de ello transportamos estos contaminantes a esta piscina para que lo degraden de forma más eficiente porque allí no estarán degradando solo cepa o una sola bacteria, sino que es toda una cooperación de todos estos microorganismos que crecieron en esta piscina y que están aprovechando al máximo los recurso y micronutrientes brindados. El contaminante que ingrese aquí se va a utilizar como un nutriente más y así podemos estimular un mecanismo de biorremediación. Es lo que ha funcionado y esperamos poder masificar aún más.

 De acuerdo a tu experiencia, ¿Cuáles son las principales dificultades del desarrollo de este rubro en la sociedad peruana?

Sí, siempre existen dificultades. Yo estoy convencido de que las dificultades van a depender de cada ambiente, cada ambiente es diferente y tiene su problemática. Cabe señalar que con ambiente me refiero a su zona geográfica. Es muy diferente hacer biorremediación en la sierra, en la selva, en una mina a tajo abierto o en un desierto. Esto sucede debido a que determinado ambiente va a estar influenciado con lluvia, con difícil acceso donde será complicado movilizar la logística. Es muy complicado ya que se vuelve más dificultoso movilizar todo. Por supuesto también influye el apoyo que se tenga y bajo qué mecanismos quieren desarrollar o limpiar la zona las empresas, las compañías o el gobierno. Queda al final a decisión de ellos. Ellos al final van a evaluar y van a ver los pro y contras de cada técnica. Incluso algunos ni siquiera querrán remediar el ambiente impactado. Aquí también es clave las decisiones que vienen de arriba, de las personas que tienen el poder tanto en nuestras instituciones del estado o de las personas que toman las decisiones a nivel de las compañías y obviamente a nivel de los que investigamos. Porque si nosotros no tenemos buenos resultados y si los tenemos y no difundimos que la biorremediación bajo ciertas técnicas es efectiva, nadie tiene tampoco porque tomarlo en cuenta. Esto es un trabajo en conjunto desde el lado de investigación, en conjunto con las universidades e incluso con los colegios. Es un trabajo que engrana diferentes aristas, instituciones educativas, fiscalizadoras del estado que faciliten o incentiven a aquellas empresas que hagan biorremediación. Obviamente también importa el rol de las compañías, sería muy importante que las empresas digan que también apuestan por este tipo de técnicas.

¿Cómo es el panorama de la investigación en biorremediación en suelos a nivel internacional? ¿Qué países son los que presentan un mejor desarrollo?

En el panorama internacional, te soy sincero, no conozco a profundidad las realidades de otros países específicamente en biorremediación. Pero de lo que estoy seguro es que las compañías en cualquier parte del mundo van a utilizar la técnica que le de los mejores resultados en el menor tiempo posible y con la menor cantidad de recursos a utilizar. Ese es un principio que no solo rige en nuestro país, sino que en todo el mundo. Lo que sí sabemos es que por las referencias bibliográficas que revisamos es que la biorremediación se utiliza en todas partes del mundo. Los artículos que revisamos, que leemos o en los que nos guiamos vienen de cualquier parte del mundo, de cualquier continente en cualquier hemisferio. O sea, está aplicada en cualquier ambiente, eso sí está confirmado. Aquí el panorama en los próximos años va a depender de cómo engranamos esto desde la universidad y aprovecho para hacer un llamado a aquellos a los que les gusta la investigación. Les diría a todos los que quieren escalar su investigación que salgan del laboratorio y lo lleven al campo, no importa si lo haces en tu jardín, en un metro cuadrado de suelo, pero hay que salir del laboratorio. Esto es importante porque la distancia entre obtener buenos resultados en laboratorio y los resultados que se obtendrían en el campo es abismal, son distancias abismales. Entonces, yo aprovecho esta invitación para llamar a todos aquellos que les interesa y que son apasionados por la investigación y que quieren aportar con nuestro país porque saben que esta técnica es útil. Es de suma importancia salir al campo, que se unan con otros equipos, unamos esfuerzo y llevemos nuestras ideas a las diferentes empresas. Esto claro sería en el momento que sea más oportuno dado la coyuntura de esta pandemia, pero hagámoslo en equipo y llevemos nuestras ideas y proyectos al campo.

 La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) (2016) menciona que la mayoría del recurso suelo del mundo está en una condición aceptable, pobre o muy pobre debido a la contaminación, lo cual implica que en un futuro supondrá un gran desafío para la recuperación y posterior uso adecuado de estos. Es decir, los problemas de contaminación traerán perjuicios a futuro por lo que solucionar la sostenibilidad de los recursos es fundamental. En ese sentido, ¿Cuáles son tus expectativas a futuro para el área de la biorremediación en el Perú?

Sí, actualmente coincido totalmente, hay muchos ambientes impactados. La pregunta sería ¿qué ambiente no está impactado?, casi todas las zonas tienen algún impacto. Yo creo que el impacto que nosotros generamos al ambiente es más grande en la medida en la que nosotros utilicemos o dispongamos de más mecanismos agresivos. Por ejemplo, en el campo de la agricultura, mientras nosotros usemos más pesticidas de síntesis química o agroquímicos impactaremos más en el ambiente agrícola. Nuestros alimentos se encontrarán con mayores trazas de los pesticidas usados.

En estos campos agrícolas resulta difícil desprenderse del uso de agroquímicos. Lo que sí podemos hacer es rechazar el empleo de grandes volúmenes de estos pesticidas. Una posible solución es combinarlos y usar técnicas alternativas. Utilizar productos biológicos, biofertilizantes, metabolitos de microorganismos, balancear y no solamente usar agroquímicos sino también productos biológicos. En general, yo creo que vivimos en una sociedad muy consumista, consumimos muchas cosas que a veces no son imprescindibles, nos llenamos de basura por productos que compramos y terminamos sin utilizar. Hago nuevamente un llamado para no descartar tan fácilmente, no usar productos descartables. Yo creo que el cambio empieza con uno mismo, si nosotros compramos muchas cosas nos llenaremos de más basura al final del día, de la semana y hasta llegar al mes. Yo creo que va por ahí, el impacto que tendremos en un par de años y en una parte muy grande es por el consumismo de cada persona. Por ejemplo, si en lugar de cambiar un celular cada 6 meses o cada año sabemos que podemos tenerlo durante varios años, debemos hacerlo. Por otro lado, si sabemos que aquella radio o cualquier otro dispositivo puede arreglarse, debemos hacerlo y no tirar esas cosas directamente a la basura. Es importante el reciclaje incluso puede que parezcan pequeñas cosas que para muchos no tienen valor pero que son muy importantes y va a ser lo que al final va a determinar el panorama de acá a unos 20 años.

Artículos relacionados

Respuestas

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *