Biodegradacin de Petrleo DieselDocente:Alumno :Universidad Nacional Pedro Ruiz GalloMicrobiologa IndustrialMSc. Carmen Carreo FarfnRmulo Aycachi Inga.Lambayeque Marzo 2007

Biodegradacin de Petrleo DieselRmulo Aycachi Inga

El crudo de PetrleoEl crudo de petrleo se caracteriza por ser un lquido negro, viscoso y con una composicin qumica sumamente compleja, pudiendo contener miles de compuestos, bsicamente de la familia de los hidrocarburos. Los hidrocarburos componen la familia predominante de compuestos (un 50-98% de la composicin), por lo que constituyen uno de los grupos de contaminantes ambientales ms importantes, tanto por su abundancia, como por su persistencia en distintos compartimentos ambientales. Mayoritariamente son alcanos de cadena lineal (n-alcanos o nparafinas), alcanos ramificados (en menor cantidad), cicloalcanos (o naftenos) y cantidades variables de hidrocarburos aromticos.

Los principales componentes se subdividen y purifican en distintas fracciones: Fraccin saturada (n-alcanos, alcanos ramificados con cadenas alqulicas y las cicloparafinas), Fraccin aromtica (monoaromticos, diaromticos y hidrocarburos aromticos policclicos (HAPs), Fraccin de resinas y Fraccin de asfaltenos que son menos abundantes y consisten en compuestos ms polares, pudindose encontrar hidrocarburos heterocclicos, hidrocarburos oxigenados y agregados de alto peso molecular .

Refinado del crudo de PetrleoEl refinado pasa por un proceso de destilacin, con la finalidad de eliminar el color y olor, as como tambin, los compuestos del azufre. Se destila a temperaturas crecientes obteniendo 4 fracciones principales: gasolina, queroseno, destilados medios (querosenos, gasoil, aceites lubricantes) y un residuo. Este residuo se destila al vaco obtenindose otros aceites lubricantes (ms pesados), ceras y parafinas y betunes asflticos (alquitranes).

Durante el proceso de refinado, se eliminan componentes de la fraccin asfaltnica (altamente recalcitrante) lo que implica que los refinados intermedios (gasoil, fueles, querosenos y tambin las gasolinas) sean productos relativamente ms biodegradables que los coques o alquitranes residuales. As pues, la composicin qumica de la gasolina es diferente a la del gasoil debido a que se han obtenido como productos de destilacin del petrleo a partir de diferentes intrvalos de temperatura. En la gasolina encontramos como componentes ms abundantes: nbutano, isopentano, pentano, mono y dimetilpentanos, hexano, BTEX, mono y dimetil hexanos, trimetilbencenos, metiletilbencenos, y en menor cantidad los naftalenos, sus mono y dimetilados y heptano (de menor ndice de octanaje).

Biorremediacin del Petrleo Diesel usando diversos microorganismosLa biorremediacin es la adicin de materiales a ambientes contaminados para producir una aceleracin del proceso natural de biodegradacin.

La elevada complejidad de la composicin del crudo de petrleo y derivados, implica la existencia de una amplia capacidad enzimtica si se quiere conseguir una degradacin significativa del crudo. La mayor parte de los estudios realizados se han llevado a cabo con cepas bacterianas individuales o con la combinacin de diferentes cepas aisladas.En la mayora de los casos, son degradadoras de alcanos, debido a que los alcanos son los componentes ms abundantes del crudo de petrleo. No obstante en algunos casos, estas cepas tienen la capacidad de oxidar selectivamente las cadenas alqulicas de ciertos HAPs alquilados, compuestos abundantes en el crudo.

La alternativa a la utilizacin de cepas individuales es la obtencin y utilizacin de cultivos mixtos, los cuales pueden ser consorcios definidos y consorcios no definidos. Los consorcios definidos se caracterizan por ser una combinacin de cepas aisladas con capacidades degradativas conocidas que son complementarias entre s. Los consorcios no definidos se caracterizan por ser el resultado de procesos directos de enriquecimiento a partir de muestras ambientales con historia previa de contaminacin y por lo tanto no son el resultado de una combinacin de cepas previamente aisladas.

Biosurfactantes Se dice que un soluto es un agente tensoactivo o surfactante cuando da lugar a un descenso significativo de la tensin superficial. El descenso de la tensin facilita la eliminacin de las partculas de la suciedad de las superficies slidas. Son molculas que contienen un segmento liposoluble (soluble en aceite) y otro hidrosoluble (soluble en agua o disolventes polares). La solubilidad parcial tanto en agua como en aceite permite al surfactante ocupar la interfase.

Reducen la tensin superficial y las tensiones interfaciales entre molculas individuales en la superficie y la interfase, respectivamente. Tienen propiedades emulsionantes.Atendiendo a estos criterios un biosurfactante sera una molcula biolgica (orgnica) con propiedades surfactantes o tensoactivas producidas sobre superficies vivas, mayormente superficies de clulas microbianas, o excretados al medio extracelular.Todas las propiedades y usos de los surfactantes provienen de dos propiedades fundamentales de estas sustancias: su capacidad de adsorberse a las interfases y de otra parte su tendencia a asociarse para formar estructuras organizadas.

Clasificacin de los BiosurfactantesNaturaleza qumicaa) Lpidosb) Hidratos de carbonoc) Aminocidosd) Glucolpidose) Lipopptidos

Peso moleculara) Bajo peso molecular: glicolpidos. El ms estudiado es el rhamnolpido, producido por diversas especies como Pseudomonas. La funcin principal de estos biosurfactantes es reducir la tensin superficial entre fases (agua-roca).b) Alto peso molecular: Suelen ser polisacridos, protenas, lipoprotenas, LPS o mezclas de estos polmeros. Estos biosurfactantes no son tan eficaces en cuanto a la reduccin de la tensin superficial entre fases, pero si son buenos emulsionantes. Adems se ha demostrado que son muy eficaces a bajas concentraciones y poseen una considerable afinidad por el sustrato. P.Ej. Alasan producido por Acinetobacter radioresistens.

Carga inicaAgentes aninicos: Contiene generalmente uno de cuatro grupos polares solubles-carboxilato, sulfonato, sulfato o fosfato- combinado con una cadena hidrocarbonada hidrfoba. Si esa cadena es corta son muy hidrosolubles y en el caso contrario tendrn baja hidrosolubilidad y actuaran en sistemas no acuosos como aceites lubricantes. Se usan principalmente en la industria de jabones y detergentes.

Agentes catinicos: Estn compuestos por una molcula lipoflica y otra hidroflica, consistente de uno o varios grupos amonio terciarios o cuaternarios. Son utilizados comnmente en detergentes, agentes limpiadores, lquido de lavaplatos, tratamiento de textiles, como sustancias activas antimicrobianas y en cosmtica.Agentes no inicos: No se disocian en iones hidratados en medio acuoso. Las propiedades hidroflicas son provistas por hidratacin de grupos amido, amino, ter o hidroxilo.

Otros tipos de surfactantes: La combinacin en la misma molcula de un grupo con tendencia aninica y de un grupo con tendencia catinica produce un surfactante anfotrico, como por ejemplo los aminocidos, las betainas o los fosfolpidos. Segn el pH del medio una de las dos disociaciones prevalece. Este tipo de surfactante se usa slo en casos particulares debido a su alto costo.

Utilizacin de los BiosurfactantesLos contaminantes hidrofbicos presentes en los hidrocarburos del petrleo, suelos y aguas del medio ambiente requieren su solubilizacin antes de ser degradados por la clula microbiana.Los surfactantes pueden aumentar el rea de los materiales hidrofbicos, como pesticidas en suelos y agua del medio, aumentndose as su solubilidad en agua. La presencia de biosurfactantes puede aumentar la degradacin microbiana de los contaminantes.

La habilidad de los biosurfactantes para emulsionar hidrocarburos mezclados con agua ha sido ampliamente divulgada. Estas propiedades emulsionantes tambin se ha demostrado que favorecen la degradacin de los hidrocarburos en el medio ambiente, por tanto los hacen muy tiles para el control de la contaminacin por vertidos de aceites. En la biorremediacin en vertidos de petrleo, estudios recientes han mostrado que se puede utilizar el poder solubilizante de las micelas para extraer ciertas sustancias contaminantes an cuando su concentracin sea extremadamente baja.

Funcin de los biosurfactantes a la hora de aumentar la biodisponibilidad Dispersar el petrleo aumentando la superficie de contacto.Aumenta la biodisponibilidad de compuestos hidrofbicos. Seran en este caso sobre todo los de bajo peso molecular.Pueden ayudar a los microorganismos productores a desprenderse de las gotas de petrleo una vez se ha agotado la fuente de hidrocarburo que utilizaba.

Bacterias degradadoras de PDAchrornobacterAcinetobacterActinomycesAlcaligenesArthrobacterBacillusBeneckeaBrevebacteriumCoryneformesErwiniaFlavobacteriumKlebsiellaLactobacillusLeumthrixMoraxellaNocardiaPeptococcusPseudomonasSarcinaSpherotilusSpirillumStreptomycesVibrioXanthomyces

Hongos degradadores de PDAllescheriaAspergillusAureobasidiumBotrytisCandidaCephalosporiumCladosporiumCunninghamellaDebaromycesFusariumGonytrichumHansenulaHelmintrosporiumMucorOidiodendrumPaecylomysesPhialophoraPenicilliumRhodosporidiumRhodotorulaSaccharomycesSaccharomycopisisScopulariopsisSporobolomycesTorulopsis TrichodermaTrichosporon

Tambin se ha reportado la utilizacin de dos especies de camarones en la biodegradacin del petrleo, siendo estos Peanus duorarum y Peanus aztecuz cuya capacidad de degradar los hidrocarburos casi en su totalidad van desde los compuestos de 12 carbonos hasta los compuestos de 22 carbonos.La cantidad y diversidad de los microorganismos degradadores de petrleo depende de la exposicin de las aguas a estos hidrocarburos.La velocidad de degradacin de los compuestos presentes en el petrleo es como sigue:HC saturados > aromticos ligeros > aromticos de alto PM > asfaltenos, resinas

PARTE PRCTICA

RESULTADOS

Tiempo requerido para la utilizacin del PD como fuente de carbono y energa

CEPADAS DE VIRAJECOLOR DE VIRAJEpHCepa 01------------Cepa 025 dasVioleta 6.8Cepa 0312 dasAmarillo 5.2

Cuantificacin de las Unidades de Actividad Emulsificante

CEPAUAECepa 011.281Cepa 021.353Cepa 031.561

Identificacin de las cepas aisladas

Reduccin de NO3-O F glucosaRojo de Metilo-Voges Proskawer++-Hidrlisis de almidn+++Indol--Caldo glucosa++Caldo maltosa++Hidrlisis de gelatina++Gnero Bacillus sp.Bacillus sp.Pseudomonas sp.

GRACIAS POR SU ATENCIN