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8/18/2019 Biorremediación en Miinería
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BIORREMEDIACIÓN EN MINERÍUna visión global
Mblgo. Luis Felipe Valdez Núñez
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OBJETIVOS
• Describir la situación actual de la minería en el Perú.• Describir los procesos mineros y sus impactos ambientales.
• Detallar los procesos de remediación convencionales.
• Definir el término Biorremediación y sus componentes.
• Especificar la aplicación de los procesos de biorremediación en la mine
• Resaltar la intervención de los microorganismos en estos procesos.
• Justificar el uso de estas tecnologías así como su disponibilidad.
• Detallar líneas convergentes de investigación en temas de biorremedia
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LA MINERÍA EN EL PERÚ
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PROYECTOS MINEROS
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PRODUCCIÓN METÁLICA
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PROCESOS
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IMPACTOS AMBIENTALES-ATMÓSFERA
PARTÍCULAS
GASES
AEROS
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IMPACTOS AMBIENTALES-SUELOS
SUBSIDENCIA
DESERTIZACIÓN,CAMBIOS
GEOGRÁFICOS
PÉRDIDA DFÍSICAS
BIO
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IMPACTOS AMBIENTALES-AGUAS• Variación en cuerpos de agua (alteración en la dinámica fluvial, pérdida
masa de agua, alteración en el régimen hidrogeológico, contaminaciómetales pesados (AMD), calidad físico-química).
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PASIVOS AMBIENTALES
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REMEDIACIÓN
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TÉCNICAS CONVENCIONALES
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TÉCNICAS CONVENCIONALES
+
CaCO3, C
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TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS:BIORREMEDIACIÓN
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BIORREMEDIACIÓN - DEFINICIÓN La práctica gestionada o espontánea en la que se utiliz
procedimientos microbiológicos para degradar o transformcontaminantes a formas menos tóxicas o no tóxicas, remedieliminando con ello la contaminación ambiental” (US-EPA definition)
Uso de microorganismos y plantas en general para la biodegradacontaminantes peligrosos donde se pretende consegui
biotransformación y/o mineralización .(Seshadri & Heidelberg 2005
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ANTECEDENTES • Tratamiento de suelos contaminados con hidrocarburos (80 y 90).
•Suministro de oxígeno en zonas contaminadas (air sparging).
• Intentos en metales pesados y ambientes anaeróbios.
• Mejoramiento de técnicas ya utilizadas (landfarming , composting)
• Aplicación de Bioaumentación (in situ).
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BIOTECNOLOGÍA AMBIENTALBIOTE
AM
BIORRE
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CRECREPR
BIORREMEDIACIÓN-COMPONENTES
MICROORGANISMOS/PLANTAS
CONTAMINANTE MEDIO AMBIENTE
•Capacidad metabólica.•Poblaciones autóctonas•Mejoras genéticas.
•Toxicicidad.•Concentración•Disponibilidad•Solubilidad.•Absorción.
•Temperatura.•Contenido de Humedad.•pH.•Aceptores de electrones.
•Nutrientes. BIORREMEDIACIÓN
MICRO
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BIORREMEDIACIÓN PROCESOS
COMPLETA
INCOMPLETA
BIODEGRADACIÓNAire, Suelo, Agua
MINERALIZACIÓN
BIOTRANSFORMACIÓN
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CONTAMINANTES• Hidrocarburos simples y combustibles del
petróleo.PM y Ramificación = Degradabilidad.
• Hidrocarburos aromáticos.
PM y anillos = Degradabilidad.
• Alcoholes y ésteres.
• Nitrobencenos y éteres.• Hidrocarburos clorados.
Substitución del Cl = Degradabilidad.
• Pesticidas.
I N C R E M
E N T O
D E L A
B I O D E G R A D A B I L I D A D
Mi i T Sh E l Abili i
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MICROORGANISMOS
Microorganisms Type Shape Example Abilities
BACTERIA Cocci sphericalshape
Streptococcus hydrocarbon-degrading bacterheavy oildegrade dairy industry waste (w
bacilli Rods
spiral forms
Bacillius subtilis
Vibrio choleraSpirillum volutans
degrade crude oilbioremediation of chlorpyrifos
Soil
heavy metals
filamentous(gram-negativerods thatbecomeflagellated)
SphaeratilusLeptothrixCrenothrix
reduce iron to ferric hydroxide(Sphaeratilus natans, Crenothrixreduce manganese to mangane(Leptothrix)found in polluted streams and wtreatment plants
Flagellated Caulobacter
Gallionella
aerobic, aquatic environments organic contentG. ferruginea, present in iron richand oxidizes Fe2+ to Fe3+.can be formed in water distribusystems
Mi i T Sh E l Abiliti
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Microorganisms Type Shape Example Abilities
BACTERIA buddingbacteria
filaments Hyphomicrobium soil and aquatic environments one-carbon compounds to growmethanol)
filamentous
(gramnegative)
Rhodomicrobium
BeggiatoaThiothrix
Phototrophic
oxidize H2S to S0
actinomycetes
filamentous(gram-positive)mycelialgrowth
MicromonosporaStreptomycesNocordia(Gordonia)
found in water, wastewater treplants, soils (neutral and alkalindegrade polysaccharides (starccellulose), hydrocarbons, lignin
Eukaryotes FUNGY longfilaments(hiphae)which form amass calledmycellium
Phycomycetes(watermolds)
Basidiomycetes(mushrooms - Agaricus, Amanita(poisonous))
occur on the surface of plants aanimals in aquatic environmensome are terrestrial
wood-rotting fungi play a signiin the decomposition of cellulolignin
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ESTRATEGIAS
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APLICACIÓN EN MINERÍA (SUELOS)
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BIOVENTING• Inyección (o extracción) forzada de aire para incrementar la concentrac
oxígeno y estimular la biodegradación.
• Técnica a medio-largo plazo
CONTAMINANTES DEGRADADOS
• prometedora para estabilizar o
eliminar contaminantes inorgánicos
INCONVENIENTES
• posible emisión de vapores
• no útil para eliminar compuestos
clorados
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BIOAUMENTACIÓN• Introducción en el suelo de organismos seleccionados, adaptados o
genéticamente modificados, para degradar contaminantes específicos
CONTAMINANTES DEGRADADOS:
PCB, lindano, DDT, 2,2-diclorofenol
LIMITACIONES Y RIESGOS:• Riesgos de contaminación de agua
• Elevadas concentraciones de contaminantes
• No efectiva para contaminantes inorgánicos
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TOLERANCIA A METALES PESADOS
Bradyrhizobium yuanmingense y B. liaoningense : Evaluproducido por las concentraciones de metales pesa
placa 60, 40, 20, 10, 0 µg/L)
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LANDFARMING
•
Disposición del suelo contaminado en capas lineales y remoción periódpara favorecer la aireación, también se mejoran las condiciones para ela biodegradación.
APLICACIONES:
• Hidrocarburos (no VOCs)
NECESARIO:
• Controlar la emisión de
gases (CO2, VOCs)
• Controlar la recogida de
lixiviados y escorrentías
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COMPOSTING• Mezcla de suelo contaminado con materiales porosos y enmiendas org
(serrín, paja, estiércol, restos vegetales) con el fin de promover la
biodegradación
NECESARIO:
• Mantener condiciones de
oxidación , humedad y temperatura
adecuadas
• Controlar la emisión de gases
(CO2, VOCs)
• Un espacio grande para ser aplicado
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FITORREMEDIACIÓN
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TECNOSOLES• Lodos de depuradoras
•
Cenizas volantes.• Residuos de fábricas de pap
• Compost de residuos verde
“SUELOS ARITFICIALES”: Método de reutilización de
residuos viable económicamente, además de unaforma de devolución de los elementos que contienen alos ciclos biogeoquímicos.
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APLICACIÓN EN MINERÍA (AGUA)
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GENERACIÓN DE AMD
Acidithiob Acidithio
LeptospThioba
OXIDACIÓN DE LA PIRITA EN PRESENCIA DE O2 Y H2O
OXIDACIÓN DE Fe2 a Fe 3
PRECIPITACIÓN DEL Fe3 COMO HIDRÓXIDO MEDIANTE HIDRÓLISIS (pH >3)
Fe3 REMANENTE SIGUE OXIDANDO LA PIRITA
OXIDACIÓN DE OTROS SULFUROS (CALCOPIRITA, GALENO, ESFALERITA, ETC
INTERVENCIÓN DE BACTERIAS SULFO-OXIDANTES (PH
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BIOREACTORES SULFIDOGÉNICOS• Producción biogénica de H2S
•
SRB: Desulfosporosinusacidiphilus ,Desulfosporosi-nus acidodurans,
Desulfosporosinus lacus,
Desulfosporosinus burensis,
• Sustrato:
Glicerol, hidrógeno, Azúcares,Alcoholes.
BAJO CONDICIONES ANAERÓBIASSULFATO A SULFURO DE HIDRÓG
COMPUESTOS ORGÁNICOS O HIDDONADOR DE ELECTRONES
SULFURO DE HIDRÓGENO PRECICOMO SULFUROS
LA OXIDACIÓN DEL DONADOR DPRODUCE ALCALINIDAD QUE NEACIDEZ DEL AGUA.
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WETLAND AERÓBIO• Fenómenos y procesos de los humedales
naturales (pantanos, marismas, turberas, etc.)• Desarrollo de ciertas plantas (Tipha,
Equisetum, carrizo, juncos,etc.)
PARA AGUAS INDUSTRIALES RESIDUALES
PARA DRENAJE ÁCIDO DE MINA:
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WETLAND ANAERÓBIO (SAPS)• SAPS: Sistema sucesivo de producción de alcalinidad.
•
Ideado para disminuir el emplazamiento que ocupa los wetlands aerób• Ideal para tratamiento de AMD.
• Aquí se produce una ambiente anaeróbio y participan bacteriassulforeductoras (Desulfovibrio y Desulfomaculum).
DESVENTAJAS:
• Necesita tiempo de retención.
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METODOLOGÍA CARACTERIZACIÓN
DEL AMD YELECCIÓN DEL
SISTEMA
CONSTRUCCIÓN DEL
SAPS MODIFICADO
INICIO DE LOSTRATAMIENTOS
TOMA YANÁLISIS DEMUESTRAS
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
TA,93.31%
TB,3.39%
REST,3.30%
PMT en cuanto a Fe
TEST(ppm)
MUESTRA I(ppm)
MUESTR(ppm)
557.52 39.78 18.42
53.69 %
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VENTAJAS DESVENTAJAS
Biorremediación proceso natural La biorremediación se limita a aquelloscompuestos que son biodegradables
cuando se degrada el contaminante,la población biodegradativa declina
incluyen la presencia de poblacionesmicrobianas capaces metabólicamente,
condiciones ambientales adecuadas decrecimiento
Residuos post tratamiento suelen serinofensivos, incluyen dióxido de carbono, aguay biomasa celular
La investigación es necesaria para desartecnologías que sean apropiados para labiorremediación
Muchos compuestos que son legalmenteconsideradas peligrosas pueden transformarse
en productos inocuos
No todos los compuestos son susceptibldegradación rápida y completa
Puede llevarse a cabo en el sitio, a menudo sincausar una interrupción grave de las actividadesnormales
Es difícil extrapolar de banco y escala pilestudios a las operaciones de campo a gescala
La biorremediación puede resultar menos caroque otras tecnologías que se utilizan para lalimpieza de residuos peligrosos
Biorremediación a menudo lleva más tieque otras opciones de tratamiento
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LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN FUTURAS• Estudiar y caracterizar los impactos ambientales de las com
mineras peruanas.
• Estudiar el comportamiento de los microorganismos autóctonoemplazamientos contaminados.
• Aplicar microorganismos resistentes a ambientes extremos en ede tolerancia y biorremediación
• Evaluar el aplicar tecnologías de fitorremediación conjuntame
procesos de bioaumentación.
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GRACIAS A TODOS
POR SU ATENCIÓN
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