Evaluación de técnicas de biorremediación mediante biosorbentes de aguas contaminadas por metales pesados en la sierra del Perú-Una revisión

Alejandro Aldana

Alejandro Aldana

 Christian Salinas

Christian Salinas

Dennis Huamani

Dennis Huamani

Jisennia Vara

Jisennia Vara

Revista Científica SCIENTIA, Vol 1. Julio 2020

scientiaunalm@gmail.com

Lima, Perú

Disponible Online en www.journalscientia.com/larevista

Artículo de revisión

Evaluación de técnicas de biorremediación mediante biosorbentes de aguas contaminadas por metales pesados en la sierra del Perú-Una revisión

Alejandro Manuel Aldana Mendo1,  Christian Israel Salinas Tamayo2, Dennis Huamani Condori2, Jisennia Vara García2

1 Universidad Nacional Federico Villarreal

2 Universidad Nacional Agraria La Molina

Resumen: Uno de los problemas más grandes en la sierra peruana es la contaminación de los cuerpos de agua ocasionado por metales pesados. Esto se debe principalmente a la cantidad significativa de pasivos ambientales mineros generados por la principal actividad extractiva del Perú, la minería. Existen tratamientos convencionales que dan solución a este problema; sin embargo, requieren una inversión económica que los pueblos andinos no disponen. Ante ello se han desarrollado investigaciones sobre métodos alternativos que son eficientes y baratos, como la biorremediación. Esta técnica se basa en el uso de organismos vivos como plantas, microorganismos y residuos agroforestales para lograr la recuperación de ambientes contaminados. Finalmente, se destaca a la biosorción utilizando carbón activado y biomasas residuales como la solución más viable para la remoción de metales pesados de los recursos hídricos afectados en la      sierra peruana.

Palabras Clave: biorremediación, biosorción, pasivos ambientales mineros, metales pesados, sierra peruana

Introducción

La contaminación del agua a causa de metales pesados como mercurio y plomo es un gran problema para los ecosistemas acuáticos y las comunidades que la utilizan, ya que es necesario para su subsistencia.  Así mismo, la flora y la fauna de los alrededores son afectadas poniendo en peligro la biodiversidad.

Este tipo de contaminación es generada por actividades antropogénicas e industriales que causan daños irreparables a los ecosistemas [1], debido a que los metales pesados no son degradables por la naturaleza. [2]. Por ello, para reducir la afectación al agua se necesitan prácticas que tengan control sobre las emisiones de desechos así como el mantenimiento y reposición de las capacidades vitales del recurso hídrico [3]. Actualmente, para poder remediar el daño generado se emplean técnicas convencionales como agentes neutralizadores, piedra caliza y  técnicas alternativas que involucran el uso de microorganismos [4] o de insumos más accesibles y eficaces.      

En el Perú, las  consecuencias ocasionadas por la actividad minera se observan principalmente en regiones de la sierra como es el caso de Cerro de Pasco, afectado por los pasivos ambientales y las aguas residuales. Uno de los problemas más importantes es el drenaje ácido de mina (DAM), el cual contiene altas concentraciones de sulfato, metales y metaloides [4]. Los métodos convencionales que se utilizan no son efectivos para solucionar el problema del DAM siendo necesario crear tecnologías viables y rentables para la eficiente remoción de los metales pesados [5]. Garzón et. al. [6] sostienen que “la biorremediación es una alternativa viable con futuro comparado a las técnicas convencionales”.

Alcántara [3] emplea un método innovador y barato afirmando que las comunidades alto andinas no disponen de recursos para poder

invertir en plantas de tratamiento de aguas debido a que los métodos convencionales son  costosos y por ello, plantea usar métodos no convencionales de remediación a bajo costo que sean sostenibles y sencillos, por ejemplo usando material vegetal o materia orgánica inerte. La eficiencia de técnicas alternativas, como el uso algas para remover contaminantes orgánicos e inorgánicos, está comprobada, sin embargo, es necesario investigar para explorar y potenciar el desarrollo de nuevas tecnologías [5].

Ante la problemática planteada, se destaca la importancia de remediar las aguas contaminadas con metales pesados ya que causan daños graves a la salud del planeta. Por tal motivo, se han descrito y planteado soluciones alternativas en base a una revisión de técnicas biosorbentes con potencial para mitigar el impacto de los metales pesados vertidos en el agua y recuperar un recurso esencial para la vida en la sierra del Perú, la cual es la región más afectada por la minería.

Biorremediación

En la actualidad, debido al interés por tratar de remediar el medio ambiente, se están empleando procesos fisicoquímicos; sin embargo, estos son costosos y no son permanentes [7]. Ante ello, se requiere con urgencia la implementación de tecnologías de tratamiento rentables y de bajo impacto ambiental. Las que usan organismos vivos como plantas hiperacumuladoras y microorganismos tolerantes y resistentes a los metales pesados, pueden ser una estrategia prometedora para mitigar el efecto nocivo de estos contaminantes [8]. Sin embargo, también es posible disminuir significativamente la concentración de los metales pesados, cuando se complementan estas técnicas de biorremediación junto con un método químico.

La biorremediación, se ha convertido en una alternativa atractiva y prometedora frente a las tradicionales técnicas físico-químicas para la

remediación de los compuestos que contaminan el ambiente, puesto que ha demostrado ser más rentable y puede degradar selectivamente los contaminantes sin dañar la flora y fauna autóctonas. Además, se puede utilizar para limpiar terrenos o aguas contaminadas, por su amplia aplicabilidad [6].

Biosorción

La biosorción es una de las alternativas más eficientes. Tejada et al. [9] menciona que el uso de materiales biosorbentes, busca principalmente la remoción de metales pesados en aguas residuales provenientes del sector industrial, usando como sorbente diferentes materiales de origen biológico (vivo o muerto), tales como: algas, hongos, bacterias, cáscaras de frutas, productos agrícolas y algunos tipos de biopolímeros. Estos materiales son de bajo costo y se encuentran en gran abundancia en la naturaleza, además, su transformación a biosorbente no es un proceso costoso.                            
En la actualidad los biosorbentes más usados en la invención de nuevas tecnologías para el tratamiento de aguas contaminadas con metales pesados, son microorganismos, como bacterias y hongos. Sin embargo,  el uso de biomasa no viva, también es un tema de interés para los

investigadores científicos, debido a su fácil acceso, poca inversión y gran capacidad de adsorción. Además, pueden ser sometidos a tratamientos fisicoquímicos sencillos y de bajo costo; con el fin de mejorar su capacidad de adsorción para la remoción de metales pesados o recuperación de especies metálicas en solución [10-11].

Técnicas de Biorremediación aplicadas a escala laboratorio

En la tabla 1, se registran técnicas de biosorción y biosorbentes utilizados en investigaciones para la remoción de metales pesados indicando su eficiencia y el principal contaminante que es removido.

Tejada et al. [9] menciona que, aunque se han encontrado un gran número de biosorbentes de bajo costo, el carbón activo y las resinas de intercambio iónico continúan siendo los principales sorbentes de metales en la actualidad, esto es debido a sus buenas propiedades extractoras y su alta capacidad de regeneración. Además, estas técnicas tienen una gran adaptabilidad a distintos contextos de contaminación. Esto es debido a que su eficiencia no depende de las características del entorno, del agua o clima.

En cuanto a otros métodos según Garzon [6] las

Tabla 1: Técnicas de absorción aplicadas a nivel de laboratorio. Fuente: Elaboración propia a partir de [12-19]

perspectivas para la aplicación de métodos biotecnológicos en la minería de oro, plata, cobre, etc., suelen ser más baratos que las tecnologías convencionales, por ejemplo, en la desintoxicación de efluentes. Las bacterias se han venido utilizando en la minería de cobre y oro en Chile, India, Ghana, Uzbekistan y Australia; al menos 34% del cobre y el 15% del oro producido en el mundo proviene de estos países.

Sin embargo, se debe estudiar la eficacia de las diferentes técnicas que presentamos a los diferentes contextos de contaminación que se dan en la sierra peruana para poder elegir la más eficiente. Especialmente con las técnicas que utilizan microorganismos ya que es necesario analizar la adaptación de estos a los distintos entornos.

Conclusiones

La biosorción a base de carbón activado y biomasas residuales con modificaciones químicas son las alternativas con mayor potencial para desarrollarse y aplicarse a gran escala en la sierra del Perú. De acuerdo a nuestra revisión, las técnicas realizadas a nivel de laboratorio presentan eficiencias significativas para recuperar aguas contaminadas con metales pesados. Si estas técnicas se llegan a adoptar como una solución a problemas se pueden reducir costos y mejorar la calidad de vida de las personas que dependen de estas, recuperando un recurso esencial para la vida.

Referencias

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2. Luciene M. Coelho, Helen C. Rezende, Luciana M. Coelho, Priscila A.R. de Sousa, Danielle F.O. Melo and Nívia M.M. Coelho; [Internet]. 2015. Bioremediation of Polluted Waters Using Microorganisms, Advances in Bioremediation of Wastewater and Polluted Soil, Prof. Naofumi Shiomi (Ed.), InTech, Disponible en: https://doi.org/10.5772/60770

3. Alcántara Malca, D. Método integrado de remediación para la disminución de la concentración de metales pesados de aguas residuales de actividad minera de la Sierra Central -2018. Universidad Nacional Federico Villarreal; [Internet]. 2020. Disponible en:  http://repositorio.unfv.edu.pe/handle/UNFV/4112

4. Klein R, Tischler J, Mühling M, Schlömann M. Bioremediation of Mine Water. Advanes Biochem Eng. [Internet]. 2013;141 (December):1–75. Disponible en: https://doi.org/10.1007/10_2013_265

5. Bwapwa JK, Jaiyeola AT, Chetty R. Bioremediation of acid mine drainage using algae strains : A review. South African J Chem Eng [Internet]. 2017;24(April):62–70. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.sajce.2017.06.005

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