UNIVERSIDAD AUTÓNOMA “GABRIEL RENE MORENO”

SUELOS EMPETROLADOS (TRATAMIENTO DE LANDFARMING)

DOCENTE: CARLOS ROBERTO COLANZI ZEBALLOS

CARRERA:INGENIERÍA AMBIENTAL

MATERIA:TRATAMIENTO DE RESIDUOS SÓLIDOS

INTEGRANTES:1. CORI RODRIGUEZ CARLA LORENA 2. DAGUINO VALLEJOS ROCELIN ERIKA3. FLORES APARICIO ANA LAURA4. FLORES SOLIZ DANIELA5. HURTADO ICHAZO FRANCISCO 6. LOPEZ COCA YESSICA7. ORTEGA RIVERA ALEJANDRA8. OSTENSAKEN JULIO MARIA GABRIELA9. PESSOA GONZALES TATIANA10. REJAS QUINTANILLA SORAYA RAQUEL 11. SALVATIERRA SANCHEZ GABY SWAMI12. SOLETO ORELLANA ANA EVELIN 13. TORREZ RIVERO KAREN PAMELA

SUELOS EMPETROLADOS

ÍndiceCAPITULO 1............................................................................................................................................5

INTRODUCCION......................................................................................................................................5

Objetivo general.................................................................................................................................8

Objetivo especifico.............................................................................................................................8

Justificación........................................................................................................................................8

Alcance...............................................................................................................................................8

CAPÍTULO 2............................................................................................................................................9

ACTIVIDADES COMO FUENTES DE CONTAMINACIÓN........................................................................9

Operaciones de producción..............................................................................................................10

Operaciones de transporte...............................................................................................................11

COMPOSICIÓN DEL RESIDUO HIDROCARBURADO...........................................................................11

Impactos de los contaminantes....................................................................................................11

CAPITULO 3..........................................................................................................................................13

COMPORTAMIENTO DEL HIDROCARBURO EN EL AMBIENTE Y SU MOVIMIENTO EN EL SUBSUELO 13

PARÁMETROS AMBIENTALES.......................................................................................................13

CAPITULO 4..........................................................................................................................................18

NORMATIVAS Y PARAMETROS DE CONTROL....................................................................................18

NORMATIVAS...................................................................................................................................18

PARÁMETROS DE CONTROL.............................................................................................................19

pH.................................................................................................................................................19

Conductividad eléctrica (CE).........................................................................................................20

Relación de Absorción de Sodio (RAS)..........................................................................................20

Capacidad de intercambio catiónico (CIC)....................................................................................20

Porcentaje de sodio intercambiable (PSI).....................................................................................21

Metales Totales............................................................................................................................21

Hidrocarburo Petroleros...............................................................................................................22

CAPITULO 5..........................................................................................................................................24

BIORREMEDIACIÓN DE SÓLIDOS CONTAMINADOS CON PETRÓLEO MEDIANTE EL PROCESO DE LANDFARMING.................................................................................................................................24

PROCESO DE LANDFARMING........................................................................................................24

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DISEÑO DEL PROCESO PARA EL TRATAMIENTO...............................................................................26

Evaluación del diseño Landfarming según el tipo de suelo..........................................................28

PARÁMETROS A MEDIR EN UN PROCESO DE LANDFARMING......................................................30

Residuos.......................................................................................................................................30

Suelos...........................................................................................................................................30

Aguas subterráneas......................................................................................................................31

Controles y muestreo...................................................................................................................31

Condiciones de operación............................................................................................................33

Parámetros de operación............................................................................................................33

Esquema metodológico para el desarrollo de la prueba..............................................................34

CAPITULO 6..........................................................................................................................................35

MICROBIOLOGÍA BÁSICA..................................................................................................................35

Fuentes de energía y sustrato......................................................................................................35

Proceso enzimáticos.....................................................................................................................35

Biodegradabilidad del sustrato.....................................................................................................36

Inhibición y toxicidad....................................................................................................................36

Población microbiana...................................................................................................................37

Bacterias más utilizadas para la degradación...............................................................................38

Parámetros técnicos.....................................................................................................................38

CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS SEGÚN LA TEMPERATURA.....................................................39

Los parámetros técnicos que afectan al tratamiento biológico son:............................................39

Humedad......................................................................................................................................39

Temperatura.................................................................................................................................39

pH.................................................................................................................................................40

Sólidos disueltos totales...............................................................................................................40

Nutrientes....................................................................................................................................41

CAPÍTULO 7..........................................................................................................................................42

TECNOLOGÍAS DISPONIBLES PARA EL TRATAMIENTO DE SÓLIDOS CONTAMINADOS CON PETRÓLEO.........................................................................................................................................................42

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL TRATAMIENTO BIOLOGICO.........................................................42

TECNOLOGIAS ALTERNATIVAS PARA SUELOS Y SÓLIDOS CONTAMINADOS CON SUSTANCIAS PETROLERAS.................................................................................................................................43

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ANEXOS................................................................................................................................................44

CONCLUSIÓN........................................................................................................................................45

BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................................................45

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(Tratamiento de landfarming)

CAPITULO 1

INTRODUCCION

Antes de la década de los 70 los objetivos de depuración se centran en la contaminación del aire y del agua; y al suelo se le considera con una capacidad de autodepuración casi infinita. La sensibilidad mundial comienza a cambiar a partir de la declaración de la "Carta Europea de Suelos" desarrollada por la Comunidad Europea en 1972. Es por ello, que desde hace relativamente pocos años se están llevando a cabo diversas actuaciones remediadoras de los suelos, ya que éstos vienen sufriendo durante años de forma continuada, multitud de formas de contaminación imperceptibles a simple vista que también afectan de forma directa a otros ámbitos de nuestro entorno (ambiente) y con ello, a nosotros mismos.

Los hidrocarburos son compuestos de gran abundancia en la naturaleza integrados por átomos de carbono e hidrógeno. Éstos se clasifican según la estructura de los enlaces existentes entre los átomos de carbono que componen la molécula (Web Griem W. &Griem-Klee S).

Los hidrocarburos estipulan una actividad económica de primera importancia a nivel mundial ya que son los principales combustibles fósiles, además sirven de materia prima para todo tipo de plásticos, ceras y lubricantes. Pero son estas formas de elevado valor económico (petróleo y derivados) las responsables de graves problemas de contaminación en el medio natural.

La toxicidad de los suelos degradados con estos contaminantes constituyen un riesgo potencial para la salud humana, contaminación de agua subterránea como también afecta al desarrollo vegetal si no se interviene rápidamente.

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La contaminación por hidrocarburos se produce de forma frecuente y los principales orígenes de aparición de hidrocarburos en el suelo-subsuelo son por orden de importancia (Web Gencat):

1. Fuga de depósitos

2. Vertidos accidentales

3. Enterramiento de residuos que contienen hidrocarburos

4. Lavado de aglutinantes de caminos asfaltados

5. Riegos de caminos de tierra con aceites residuales para evitar el polvo.

La contaminación por petróleo se produce por su liberación accidental o intencionada en el ambiente, actualmente esta contaminación de suelos con hidrocarburos es un hecho frecuente en las estaciones de servicio y parques de almacenamiento también en el proceso de extracción, producida principalmente por fugas en los tanques de almacenamiento o durante el proceso de descarga de cisternas, provocando efectos adversos sobre el hombre o sobre el medio, directa o indirectamente que conducen inevitablemente al deterioro gradual del ambiente. Afecta en forma directa al suelo, agua, aire, fauna y flora.

La conservación del medio ambiente es una de las altas prioridades de la industria petrolera en cada una de las fases que la constituyen. Existen diversos técnicas para la biorremediación de suelos afectados por hidrocarburos como ser :

Landfarming

Bioplilas Aireadas Mecánicamente

Composting

El tratamiento de suelos empetrolados en Bolivia se encuentra a cargo de varias empresas entre ellas YVY HEISAI S.R.L. empresa dedicada a la prestación Servicios Ambientales en el Sector Petrolero e Industrial. Entre los servicios importantes se tiene: Tratamiento de Residuos sólidos y Líquidos/Mantenimiento de equipos en Plantas y Refinerías / Venta e Instalación de Geomembranas / Limpieza Tanques/ Capacitación en Seg. Industrial.

Otras empresas que cumplen funciones similares son:

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HUMUS S.R.L: Es una empresa que brinda servicios multidisciplinarios para el desarrollo sostenible y comunitario en el país, circunscrito al medio ambiente.

Entre estos servicios; ofrece a su clientela el servicio de Landfarming como técnica para la reducción de la concentración de hidrocarburos en suelos contaminados.

REPSOL: Es una empresa con especial presencia en el mercado de hidrocarburos que se preocupa a su vez por el medio ambiente y la contaminación.

Entre las técnicas de tratamiento para suelos que emplea tenemos la de “biopilas aireadas por remoción mecánica” y la de “Landfarming”. Se toman pruebas de laboratorio periódicas para ver el avance en el proceso de tratamiento de los suelos.

BIOSOIL: Es una empresa dedicada a la atención inmediata de emergencias, limpieza de derrames con hidrocarburos, biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos, transporte de suelos contaminados. Se encuentra en el departamento de La Paz (El Alto y Patacamaya).

EL BUITRE: Es una empresa para el servicio de tratamiento de suelos contaminados por hidrocarburos y actividades mineras y recuperación de suelos agrícolas. Se encuentra en el departamento de Oruro.

El tratamiento de contaminantes con hidrocarburos mediante el proceso de Landfarming es una tecnología de tratamiento biológico que consiste en la degradación de los residuos orgánicos por la acción de microorganismos presentes en el suelo alterando la estructura molecular de los compuestos orgánicos, por lo que la utilidad de tratarlos ex situ reside en poder controlar fácilmente las condiciones óptimas de biodegradación de los compuestos orgánicos. El grado de alteración determina si se ha producido biotransformación o mineralización.

En la mineralización se produce la descomposición total de las moléculas orgánicas en dióxido de carbono, agua, residuos inorgánicos inertes y se incorpora al resto a las estructuras de los microorganismos. En conclusión la biotransformación es una degradación parcial y la biodegradación es una degradación completa.

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En Bolivia YPFB (Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos) está encarando de manera seria y responsable la remediación ambiental, contratando a empresas especializadas para la ejecución de la remediación ambiental.

Se estima que en el país existen al menos 400 pozos petroleros y gasíferos heredados desde 1926, los mismos no fueron abandonados adecuadamente. Actualmente, se realizan dos estudios de identificación y caracterización para determinar cuáles serán considerados como pasivos ambientales. Y aplicarles el tratamiento necesario para su remediación.

DEFINICIÓN DE LANDFARMINGLandfarming es un proceso de biorremediación que se realiza en la zona superior del suelo donde se añaden los suelos contaminados, sedimentos o lodos que periódicamente son removidos para airear la mezcla, lográndose una degradación biológica y química de los mismos para lograr la descontaminación.

El Landfarming es una tecnología de biorremediación ex situ o in situ, que requiere la excavación de los suelos contaminados y su disposición sobre una superficie impermeable (normalmente algún tipo de geomembrana). Esta geomembrana está dispuesta sobre la superficie del terreno adyacente a la zona contaminada o en una pequeña piscina excavada cerca de esta zona y sobre la que se vierte el suelo a tratar. Además, el proceso cuenta con un sistema de drenaje para la recolección de lixiviados, que deberán recibir algún tratamiento posterior

DEFINICION DE BIOPILASLas biopilas constituyen una tecnología de biorremediación ex situ en la cual el suelo contaminado con hidrocarburos es extraído y dispuesto en un área de tratamiento o piscina previamente excavada para su descontaminación con microorganismos, se utilizan cuando la sustancia contaminante es demasiado volátil como para ser tratada con la técnica de Landfarming, ya que las emisiones gaseosas serían demasiado altas, o cuando se quiere acelerar el proceso de biorremediación.

DEFINICIÓN DE COMPOSTINGEl compostaje de suelos contaminados es un proceso biológico controlado en el que los contaminantes orgánicos (por ejemplo los HAP) son convertidos en sustancias inofensivas por los microorganismos aerobios, dando lugar a un producto final estabilizado denominado compost, que es útil en agricultura.

El suelo contaminado es excavado y trasladado a la zona de tratamiento. Éste área estará previamente construida y consiste en una pista impermeabilizada con ajuste de las pendientes hacia un sumidero para el control de los lixiviados, los cuales serán reinyectados en el suelo, generando un ciclo semicerrado de circulación de agua. El suelo se suele

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distribuir en filas o en pilas de 1,5 metros de alto y 2,1-2,5 metros de ancho, aunque depende del diseño.

Como ya hemos visto, una de las técnicas más empleadas en la biorremediación de los suelos en Bolivia es LANDFARMING por lo tanto en el presente proyecto nos centraremos en su tratamiento, características, procesos, influencia en nuestro medio, aplicaciones, etc.

Realizaremos la visita con la empresa YVY HEISAI S.R.L. para observar el tratamiento que reciben los suelos afectados por hidrocarburos hasta su disposición final, es decir, cuando ya se considera saneado.

OBJETIVOS

Objetivo general

El objetivo general del siguiente proyecto es el tratamiento de residuos contaminados con petróleo mediante el proceso de Landfarming.

Conocer el tratamiento de residuos contaminados con petróleo mediante el proceso de Landfarming.

Objetivo especifico

Determinación y nivel de contaminación Estimación potencial de biodegradación Estimación de la cantidad de bacterias en el suelo Diseño de la unidad Ajuste del pH del suelo Adición de nutrientes y fertilizantes

Justificación

Debido a la gran cantidad de residuos generados por las industrias petroleras accidentes, donde hubo una pérdida significativa de petróleo o derivados de éste, se justifica realizar

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una remediación de los sólidos contaminados con hidrocarburos, para evitar contaminaciones por lixiviados.

Por otra parte las operaciones en actividad generan un costo eficiente para la eliminación de los desperdicios aceitosos. El Landfarming, técnica bien aceptada en Norte América debido a que fue identificada como el método de costo más efectivo para el tratamiento de estos materiales contaminados con petróleo.

Alcance

Los antecedentes del proceso de Landfarming determinan que es un método de tratamiento de residuos contaminados aplicable a varios tipos de hidrocarburos, en una amplia gama de concentraciones, dependiendo solamente de un buen sistema de diseño; esto significa que es un método que lleva tiempo para poder cumplir con su propósito de eliminar en casi su totalidad los residuos de hidrocarburos aunque su precio es considerablemente menor a comparación de otros.

El tratamiento en suelo tendrá como principales restricciones las siguientes: que el residuo no contenga contaminantes persistentes y que la cantidad sea adecuada en atención al área necesaria para implementar el tratamiento.

El diseño e instalación del Campo de Landfarming con capacidad de tratamiento de suelos de 6.500 m3 y el tratamiento de los suelos hasta alcanzar niveles que no representen riesgos a la salud ni al ecosistema en general.

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CAPÍTULO 2

ACTIVIDADES COMO FUENTES DE CONTAMINACIÓN

La contaminación de aguas y suelos naturales provenientes de la actividad petrolera se pueden dividir en tres situaciones diferentes:

1.- Perforación: Los fluidos de perforación son contaminados en las piletas naturales, durante y/o luego de la terminación del pozo.

2.- Producción: El petróleo, condensado o aguas de producción son vertidos en los terrenos.

3.- Transporte del crudo y aguas de producción: Por la ruptura o pérdida en líneas de conducción, el petróleo o el agua de producción son recibidos en los terrenos, así también en tanques o lugares donde se reserva el petróleo.

Operaciones de perforación

En las operaciones de perforación se generan dos tipos de residuos:

Cuttings, residuos de perforación (base de hidrocarburos)

Sólidos finos impregnados con lodos

Tipos de fluidos de perforación

Debido a que los cuttings y sólidos finos estarán impregnados con el fluido de perforación, tomaremos a este último como base del análisis de impacto ambiental.

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Existen dos clases generales de fluidos de perforación:

1. Fluidos de base agua

2. Fluidos de base agua dulce

3. Fluidos base agua salada

4. Fluidos de base aceite

5. Fluidos de emulsión

6. Fluidos hidrocarburo completo

Operaciones de producción

Donde el petróleo, condensados o aguas de producción son vertidos en los terrenos.

Las operaciones de producción envuelven procesos de separación de hidrocarburos, agua y gas en las baterías de tanques o estaciones satélites. Los procesos de separación se realizan en sistemas cerrados consistiendo de calentadores, separadores, coalescedores, filtros y flotadores, entre otros. Generalmente, la única contaminación ocasionada por estas operaciones lo constituyen las pérdidas o los drenajes de líquidos a los suelos.

Ocasionalmente, una operación de producción incluye una pileta de emergencia que contiene fluidos (principalmente crudo) que se utiliza en casos de mal funcionamiento de las válvulas de alivio. Estos líquidos deberían ser inmediatamente removidos luego de su descarga.

Similarmente, las aguas de producción podrían ser evacuadas al medio ambiente. La contaminación general podría incluir pH, cloruros e hidrocarburos.

La distribución de aceites y grasas en la fase sólida de residuos de producción va desde 1 hasta 12% (10.000 mg/kg hasta 120.000 mg/kg)

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Operaciones de transporte

Las pérdidas que se producen en cañerías provienen de las líneas de transporte, las cuales típicamente conducen hidrocarburos y aguas de producción.

No se tienen datos generalizados en el caso de pérdidas en cañerías, dado que esas pérdidas puedan tener grandes variaciones.

COMPOSICIÓN DEL RESIDUO HIDROCARBURADO

Clases de hidrocarburos manejados.

Composición porcentual del residuo hidrocarbonado contenido en el suelo del Landfarming.

Clases de Hidrocarburos PorcentajeSaturados 44Aromáticos 17Resinas 14Asfaltenos 25

Impactos de los contaminantes

1. En el suelo, los hidrocarburos impiden el intercambio gaseoso con la atmósfera, iniciando una serie de procesos físico-químicos simultáneos como evaporación y penetración, que dependiendo del tipo de hidrocarburo, temperatura, humedad, textura del suelo y cantidad vertida puede ser más o menos lenta, ocasionando una mayor toxicidad, además de tener una moderada, alta o extrema salinidad, dificultando su tratamiento.

2. Altos gradientes de salinidad pueden destruir la estructura terciaria de las proteínas, desnaturalizar enzimas y deshidratar células, lo cual es letal para muchos

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microorganismos usados para el tratamiento de aguas y suelos contaminados; es por esta razón que estudiaremos una serie de tecnologías empleadas para el tratamiento y recuperación oportuna de suelos empetrolados.

3. Los hidrocarburos y los cloruros impactan adversamente la vida humana y vegetal, ya sea directa como indirectamente.

4. Los estudios demuestran que las sales de cloro solubles y un exceso de sodio internamente son las especies que migran en suelos y causan efectos nocivos en este y en el crecimiento de las plantas.

5. Los niveles altos de sales solubles incrementan el potencial osmótico en el suelo y bajan la cantidad de agua disponible para las plantas. También el crecimiento del potencial osmótico interfiere con la captación de nutrientes a través de las raíces de las plantas.

6. Los altos niveles de sodio internamente causan pérdidas de la estructura del suelo, resultando en una caída en la infiltración de agua y aire y en la compactación del suelo en la zona de las raíces.

7. Los suelos que tienen alto contenido de materia orgánica y moderado porcentaje de arcilla son menos sensitivos al alto sodio y a las altas concentraciones de sales solubles, más que aquellos suelos gruesos.

8. Los metales pesados encontrados en los fluidos de perforación incluyen cromo, cadmio, plomo y zinc. Existe un concepto generalizado en el sentido de que estos metales podrían incorporarse y acumularse en la cadena alimenticia o contaminar aguas subterráneas locales si los mismos lixivian desde las piletas de lodos.

9. La disponibilidad de metales en suelos depende sobre todo del pH, potencial de óxido – reducción, y concentración metálica total.

10. Generalmente la solubilidad de los metales está inversamente relacionada al pH excepto por el suelo, cuya solubilidad es directamente proporcional al mismo.

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CAPITULO 3

COMPORTAMIENTO DEL HIDROCARBURO EN EL AMBIENTE Y SU MOVIMIENTO EN EL SUBSUELO (ADECUACIÓN PARA EL LANDFARMING)

PARÁMETROS AMBIENTALES

Los parámetros edáficos que determinan y condicionan la elección de un suelo para biorremediación son: textura, estructura, pH, temperatura, porosidad, velocidad de percolación, capacidad de retención de agua, infiltración, contenido de oxígeno, contenido de macro y micronutrientes, humedad. La textura del suelo incide en la aireación, en su capacidad de retención de agua, porosidad y velocidades de percolación e infiltración.

1. La estructura, textura y materia orgánica del suelo determinan la porosidad del mismo, por cuanto estos parámetros deber ser determinados antes, durante y finalizado la biorremediación dependiendo de la textura del suelo se procede a descompactar, airear y homogeneizar el material de las capas superficiales, de modo que puedan aumentarse mecánicamente el número de poros para asegurarnos así una mayor disponibilidad de oxígeno y una mejor capacidad de retener este elemento en sus poros, propiedad que los acondiciona aceptablemente, para sustentar los procesos enzimático oxidativos que realizan los microorganismos biodegradadores de hidrocarburos.

2. Temperatura, del suelo ideal para la degradación biológica del petróleo se encuentra entre 20 - 30 ºC; trabajando con la población microbiana autóctona del suelo se logra que los microorganismos involucrados en la biodegradación posean estrategias adaptativas de sobrevivencia para soportar la variabilidad climática de su hábitat natural.

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3. Precipitación (humedad necesaria), el porcentaje de humedad debe encontrarse entre valores de 15 a 22% o bien entre 50 a 70 % de la capacidad de retención de agua del suelo; las observaciones realizadas en los suelos del predio seleccionado, desde octubre a diciembre, indican que durante la época de lluvias, el suelo del sector es capaz de recibir y acumular humedad en el perfil. En las calicatas exploratorias abiertas en el predio se observó una distribución homogénea de humedad en el perfil, con valores de 18 a 27 %.

Un derrame de hidrocarburo, de forma general, lleva consigo una serie de cambios progresivos de sus propiedades físico-químicas. Estos cambios se atribuyen al proceso de intemperización o meteorización el cual se inicia una vez ocurre el derrame y continúa indefinidamente e incluye: evaporación, disolución, dispersión, oxidación, emulsión, sedimentación y biodegradación.

La tasa de intemperización varía en función de las características del producto derramado y de las condiciones climáticas existentes en el lugar del derrame.

Generalmente va referida a vertidos al aire libre no en el subsuelo, pero en algunos casos el derrame se produce a ras de suelo y de ahí percola hasta los acuíferos, de modo que parte del hidrocarburo percolado puede haber sufrido o sufrir, durante su movilización, este proceso. A continuación se describen brevemente estos cambios:

1. Evaporación

2. Disolución

3. Oxidación

4. Emulsificación

5. Sedimentación

6. Biodegradación

La intemperización es la pérdida de ciertos componentes del petróleo a través de una serie de procesos naturales que comienzan una vez que ocurre el derrame y continúan indefinidamente.

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A continuación se describen brevemente estos cambios:

1. Evaporación: Con ello crece su densidad y viscosidad mermando su solubilidad en el agua, reduciendo de esta manera el nivel de toxicidad del producto. A medida que los compuestos más volátiles se evaporan, el producto se hace más pesado y puede llegar a hundirse. A las 24 horas casi el 40 % del hidrocarburo se ha evaporado. Estos porcentajes varían de acuerdo al valor de la viscosidad del hidrocarburo por lo que este proceso de evaporación es muy transcendental en los derrames, en especial si se trata de gasolinas. La evaporación de los hidrocarburos es uno de los factores principales para determinar el destino del derrame. Durante las primeras 24 horas la evaporación es responsable por la pérdida de hidrocarburos de tamaño C6 a C13.

2. Disolución: Este proceso empieza inmediatamente, es de largo plazo y continúa durante todo el proceso de degradación del hidrocarburo. Los compuestos más ligeros son los más solubles en el agua y por lo tanto se convierten en los más tóxicos, por lo que es importante calcular su concentración para estimar los posibles efectos tóxicos.

3. Oxidación: La combinación de hidrocarburos con el oxígeno molecular contribuye a la descomposición de éste. Cuanto más área expuesta exista, mayor será la oxidación y mayor la velocidad de degradación. La radiación ultravioleta solar produce la oxidación fotoquímica que puede implicar una degradación diaria del 1% del derrame (dependiendo de la intensidad de la radiación solar).

4. Emulsificación: Es el procedimiento por el cual un líquido se dispersa en otro líquido en forma de pequeñas gotitas, es decir que queda como partículas en suspensión. Es un proceso lento y solo puede ser acelerada por la presencia de cierto tipo de bacterias dentro de la emulsión.

5. Sedimentación: Este proceso se da cuando el hidrocarburo se intemperiza, provocando un incremento de su densidad respecto al agua circundante y por consiguiente se hunde.

6. Biodegradación: Mediante este proceso el hidrocarburo desaparece del medio ambiente. Ciertas especies de hongos y otros organismos, especialmente bacterias, utilizan los hidrocarburos como nutrientes. Como proceso natural es muy lento. Estos cambios en las propiedades físico-químicas son importantes ya que en términos generales determinarán la toxicidad de los hidrocarburos; y el comportamiento de éstos está en función de las características físico-químicas, en las que se incluyen

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principalmente la densidad, solubilidad, viscosidad, además de las características del medio que los rodea como son el tipo de suelo, adsorción, permeabilidad, tamaño de las partículas, contenido de humedad y de materia orgánica, profundidad del nivel del agua etc. Es la densidad la característica que determina de forma mayoritaria los procesos de transporte en los acuíferos. Los hidrocarburos presentan una variable degradabilidad como también lo es su comportamiento y la extensión alcanzada una vez en el medio.

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CAPITULO 4

NORMATIVAS Y PARAMETROS DE CONTROL

NORMATIVAS

A nivel nacional entre las normativas vigentes para el control, manejo y el establecimiento de parámetros para aquellas actividades que puedan causar contaminación con Hidrocarburos dentro de la Ley de Medio Ambiente tenemos:

1. (RASH) : Reglamento Ambiental para el Sector Hidrocarburos

2. D.S N°29033: Reglamento de Consulta y Participación para Actividades Hidrocarburiferas

3. D.S N°29103: Reglamento de Monitoreo Socio-Ambiental en Actividades Hidrocarburíferas

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PARÁMETROS DE CONTROL

pH

Generalmente, los lodos de perforación son alcalinos (pH>8) durante su uso. Este pH decrecerá durante el envejecimiento natural en el medio ambiente debido a la absorción de dióxido de carbono atmosférico.

El rango de pH, de acuerdo a los criterios de las descargas de aguas permitidas, estará en el orden de 6-9.

Según la ley 1333 y el Reglamento Ambiental para el Sector Hidrocarburos. Valores inferiores a 6 (francamente ácidos) y valores superiores a 8 (francamente básicos) serán nocivos para la fauna y flora del lugar de disposición del residuo, como también para la propiedad física del suelo.

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Conductividad eléctrica (CE)

Es la medida comúnmente usada para determinar la salinidad del suelo. La CE es un parámetro crítico para los residuos petroleros, debido a que estos poseen altas salinidades y esto tiene un efecto altamente adverso sobre el crecimiento de las plantas la calidad del agua. La CE es una medida para aguas de producción y piletas naturales. La distribución de CE para piletas naturales va desde 0,2. Metros/cm hasta 1559 metros/cm.

Relación de Absorción de Sodio (RAS)

La RAS esta empíricamente relacionada a la toxicidad de las plantas y está definida por la relación de sodio a calcio más magnesio.

La RAS es usada en conjunción con CE para evaluar los daños potenciales asociados con las sales de sodio. El valor de RAS para piletas naturales está entre 1 a 266,1.

El criterio de “Limbing Constitunents for Land Disposal of Extraction Industry Wastes” establece una RAS<12.

Capacidad de intercambio catiónico (CIC)

El criterio CIC para lodos de perforación es una guía para evaluar una carga metálica aceptable. El CIC no se evalúa cuando los lodos no contienen apreciable cantidad de metales. Los lodos de perforación, generalmente, tienen mayores valores de CIC que la superficie de los suelos existentes.

El CIC puede ser tan bajo como <1 meq/100gr hasta tan alto como 84,7 meq/100gr.

Las partículas individuales de arcilla en los suelos y lodos tienen una superficie cargada negativamente, sobre la cual los diferentes cationes positivamente cargados son absorbidos. La suma de las cargas positivas de los cationes absorbidos es igual a la suma de las cargas negativas de superficie.

El reemplazo de los cationes adsorbidos por un número equivalente de cationes disueltos en la solución del suelo ocurre rápidamente. La reacción es reversible y depende, sobre todo, del equilibrio entre los cationes (intercambiables solubles y adsorbidos).

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Porcentaje de sodio intercambiable (PSI)

Así como los lodos salinos están caracterizados y clasificados por sus contenidos de sales solubles, los lodos sódicos (con exceso de Na) están caracterizados por el PSI. Los lodos de perforación sódica- salinos contienen exceso de sal, así como también exceso de sodio.

Cuando el PSI está en exceso, existe una perdida general de la estabilidad estructural en las partículas del suelo y la infiltración de agua resulta impedida. Esto genera problemas de remediación debidos a la baja infiltración y percolación necesarios para remover excesos de sales de la zona de las raíces de las plantas.

Metales Totales

Es bien sabido que en el petróleo se pueden encontrar cantidades traza de metales, inclusive, muchas veces se encuentran dentro de las estructuras orgánicas, dando origen a compuestos organometálicos.

Cuando un combustible se quema y tiene esta clase de compuestos, los metales son liberados al ambiente, donde se añaden en cantidades pequeñas, pero de manera continua, representando un riesgo latente en el medio ambiente.

Existen ciertos factores que controlan la presencia de determinados metales en los sedimentos orgánicos algunos de los factores principales son:

Potencial redox (Eh).

Actividad del ion hidrógeno (pH).

El potencial redox, permite saber en qué estado de oxidación se encuentra el metal, es decir, su disponibilidad, mientras que el pH influye en la solubilidad que tendrá, y por tanto, en su

SUELOS EMPETROLADOS

El sodio peligroso está generalmente indicado para lodos con valores de PSI en exceso del 15%.

movilidad. Ambos factores se conjugan y contribuyen a la presencia de metales pesados en los hidrocarburos.

Metales pesados más estudiados: Plata, Bario, Cadmio, Cromo, Mercurio, Plomo, Selenio, Zinc, entre otros.

Hidrocarburo Petroleros

La contaminación del suelo por compuestos derivados del petróleo es de amplia gama, ya que existen diversas sustancias que van desde el crudo mismo hasta otros subproductos como la gasolina, el diesel, los aceites, el alquitrán y algunos polímeros plásticos. Sin embargo, casi todos presentan la misma estructura química básica de compuestos aromáticos policíclicos como el caso del Benzo pireno (Sabroso y Pastor, 2004).

Los compuestos del petróleo de menor peso molecular incluyen a los hidrocarburos gaseosos como el metano, etano, propano, butano y pentano, así como gasolinas de refinería, los cuáles gracias a su alta presión de vapor se volatilizan rápidamente. Otros hidrocarburos de mayor peso molecular incluye a los aceites, que permanecen mayor tiempo en el suelo sufriendo en algunos casos biodegradación lenta por los microorganismos debido su baja solubilidad en el agua, lo que dificulta su biodisponibilidad. El benceno es otro compuesto derivado del petróleo que es procesado a nivel industrial, siendo un compuesto aromático de alta toxicidad y riesgo por su acción cancerígena. Los bifenilos, son quizá los compuestos más resistentes ya que están formados por anillos fenólicos de alta estabilidad lo que hace difícil su biodegradación. La figura 34, ilustra el impacto de la contaminación del suelo por derrame de hidrocarburos.

Los crudos producidos y el diésel o aceites minerales agregados a los lodos de perforación son fuentes principales en los residuos de hidrocarburos petroleros.

SUELOS EMPETROLADOS

En los ambientes naturales, el principal riesgo asociado con los metales pesados está encuadrado en las formas acuosolubles e intercambiables. Si el metal no está en una de esas formas no es un riesgo para el medio ambiente.

De todos ellos, el diésel tiene mayor problema con respecto al manejo de residuos. Las regulaciones estatales para disposición de residuos varían en los parámetros testeados y los tratamientos aplicados. Muchos de estos utilizan una metodología de análisis oil (aceite) y grease (grasa) (O&G) por ensayo gravimétrico o el concepto de los Hidrocarburos Petroleros Totales (TPH).

1. Aceites y grasas (O&G): Determinada por extracción con solvente y análisis gravimétrico de los valores para piletas naturales tan bajos como tan altos como cerca del 99,1%

2. Hidrocarburos Petroleros Totales: Los valores pueden variar desde un mínimo hasta un mayor de 519336 mg/kg.

3. Carbono orgánico total (TOC): Se utiliza la técnica de oxidación húmeda. La TOC es recomendada como una técnica de paneo rápida y barata, para evaluar los niveles de contaminación para una gran cantidad de muestras. Se pueden observar TOC desde 1 hasta más de 20%.

4. Benceno: Se pueden observar valores que van desde 0,1 mg/kg hasta 22,9 mg/kg se determina por ensayo TCLP.

SUELOS EMPETROLADOS

CAPITULO 5

BIORREMEDIACIÓN DE SÓLIDOS CONTAMINADOS CON PETRÓLEO MEDIANTE EL PROCESO DE LANDFARMING

PROCESO DE LANDFARMING

El Landfarming es una técnica utilizada en la biodegradación de productos contaminados con petróleo, que no es otra cosa que un tratamiento biológico mediante el cultivo de terrenos.

El Landfarming es una tecnología de biorremediación ex situ o in situ que requiere la excavación de los suelos contaminados. Además, el proceso cuenta con un sistema de drenaje para la recolección de lixiviados, que deberán recibir algún tratamiento posterior.

El laboreo orgánico extensivo (Landfarming), es un método que permite la biodegradación de biosólidos y otros residuos, en donde el material que se agrega mezclado con el suelo produce una interfase que estimula la actividad de microorganismos aeróbicos específicos. Estos son básicamente ayudados por la aireación inducida, por minerales y nutrientes que son partes del material agregado. Puede a su vez, ser considerado como un proceso de biorremediación, puesto que consiste en la transformación de residuos a compuestos orgánicos estables, dióxido de carbono y agua, al ser utilizados por la flora bacteriana y fúngica como fuente de carbono y energía.

La descontaminación se basa en la acción de los microorganismos presentes en el suelo, por lo que la utilidad de tratarlos ex situ reside en poder controlar fácilmente las condiciones óptimas de biodegradación de los compuestos orgánicos. Fundamentalmente se controlan las siguientes condiciones:

1. Contenido en humedad: se añada agua mediante un sistema de riego.

2. Aireación: el suelo es volteado por métodos mecánicos periódicamente.

3. pH: debe permanecer cerca de la neutralidad, por lo que se añadirán enmiendas calizas en caso de aumentar la acidez.

SUELOS EMPETROLADOS

Otras enmiendas: nutrientes, inoculación de microorganismos...

Por lo general, los contaminantes son tratados en levantamientos de medio metro de espesor. Cuando se consigue el grado de depuración deseada se retira este suelo y se añade una nueva capa, aunque puede ser útil retirar sólo la parte superficial del primer montón y verter sobre el mismo nuevo residuo a tratar para que se aproveche la actividad microbiana existente.

El Landfarming se usa satisfactoriamente en el tratamiento de lodos de refinería que contienen hidrocarburos del petróleo. Si existen compuestos muy volátiles en la mezcla, éstos pueden ser emitidos a la atmósfera antes de ser degradados por los microorganismos.

Cuando los productos y residuos petroleros son descargados desde sus fuentes generadoras, pueden moverse subterráneamente bajo influencia de la gravedad o, en menor grado, horizontalmente bajo la influencia de las fuerzas de capilaridad.

Este proceso ofrece grandes ventajas para el tratamiento de materiales contaminados, los mismos que una vez tratados, puede disponerse incluso en el mismo sitio de extracción, sirviendo como una especie de abono. Entre las ventajas asociadas a este proceso se citan las siguientes:

1. Es útil en un amplio rango de hidrocarburos, como por ejemplo en residuos de fondo de tanque, contaminación del terreno por derrames de hidrocarburos recortes de perforación, residuos de piletas API. Independiente de las concentraciones presentes en los materiales.

2. Tiene una aplicación segura y no aporta efectos colaterales al ambiente durante su desarrollo, al no generar emisiones ni presentar efluentes residuales.

3. Los resultados son a mediano plazo dependiendo del seguimiento y dosificación de la biomasa.

4. Su aplicación puede ser tanto en la zona donde se tienen los materiales contaminados (in situ) como en instalaciones destinadas para ello.

SUELOS EMPETROLADOS

Este proceso de Landfarming está entre las tecnologías que destruyen al contaminante mediante un tratamiento biológico, dicho tratamiento puede realizarse dentro de dos categorías:

1. Tecnología de tratamiento In-Situ que no requieren la remoción del suelo o el sólido hacia otro lugar del de generación.

2. Tecnología Ex-Situ, que requiere la remoción del residuo o bien la excavación de los suelos para el traslado hasta los lugares de tratamiento.

DISEÑO DEL PROCESO PARA EL TRATAMIENTO

El plan de monitoreo en el Landfarming debe realizarse en dos dimensiones respecto al sistema suelo- microorganismos-residuo:

a) Seguimiento superficial del bioproceso, es decir en el sector de suelo de los primeros 20 a 30 cm, donde se realiza básicamente el tratamiento biológico del residuo. La frecuencia de este monitoreo debe ser inmediata a la puesta en funcionamiento de cada celda de “Landfarming”, luego al mes, para seguir bimensualmente. Prácticamente comprende la toma de muestras de suelo en la capa arable.

b) Seguimiento del proceso en el perfil del suelo.

Su disposición sobre una superficie impermeable (normalmente algún tipo de geomembrana). Esta geomembrana está dispuesta sobre la superficie del terreno adyacente a la zona contaminada o en una pequeña piscina excavada cerca de esta zona y sobre la que se vierte el suelo a tratar.

Las calicatas en el muestreo pretratamiento se realizan hasta 2 a 2,5 m de profundidad, luego de extraídas las muestras se tapan y luego cada 6 meses se realizan calicatas dentro de cada celda, hasta una profundidad de 1 m y en un sitio próximo a la anterior, pero nunca en el mismo lugar porque la primer excavación altera las propiedades del perfil aunque sea muy cuidadoso en la reposición del material al suelo (María Graciela Pozzo Ardizzi et al., 2010).

En las condiciones de Landfarming es importante valorar la densidad microbiana en el suelo, el pH, la humedad y temperatura del suelo, la concentración de nutrientes y la textura.

SUELOS EMPETROLADOS

Dentro de los productos a biorremediar es necesario valorar la volatilidad, la composición química, toxicidad y concentración tanto original como de productos metabólicos intermediarios. Finalmente dentro de los parámetros ambientales es importante valorar la temperatura, precipitación y vientos (EPA, 1994a).

SUELOS EMPETROLADOS

Se construye una celda de tratamiento

Se transfiere a está los suelos a tratar

Se prepara una solución acuosa con los insumos

Periódicamente se aplica agua para humedecer la mezcla, y se continúa con la aireación- mezclado- homogeneización mecánica de los suelos en tratamiento

El muestreo y la determinación analítica de los parámetros establecidos en la normatividad vigente serán realizados por laboratorios acreditados.

El trabajo concluye al lograr los máximos permisibles establecidos en la normatividad vigente

El suelo ya tratado y acondicionado será depositado en el lugar del cual fue extraído.

Evaluación del diseño Landfarming según el tipo de suelo

El suelo contiene normalmente una gran cantidad de microorganismos. En los suelos bien drenados, que son los más apropiados para Landfarming, estos organismos son generalmente aerobios, las bacterias son las más numerosas y el grupo bioquímico más activo, lo cual conduce a una baja en el contenido de oxígeno en el suelo. Las bacterias requieren además una fuente de carbón para el crecimiento de las células y una fuente de energía para sostener sus funciones metabólicas requeridas para su crecimiento. Las bacterias también requieren el nitrógeno y el fósforo para su crecimiento. Aunque los microorganismos están generalmente presentes en el suelo en cantidades y tipos suficientes, en tiempos recientes se han empezado a aplicar formulaciones de microorganismos y Tenso activos para el tratamiento del suelo o se han aplicado materiales auxiliares como estiércol o residuos orgánicos composteados, semidegradados.

1. Profundidad de excavación: Una capa de tierra de aproximadamente 50 cm de espesor que se realizarvarias veces.

Si los suelos están contaminados a muy poca profundidad (es decir a, menos de 1 m de la superficie) es posible estimular la actividad microbiana sin la excavación de los suelos. Si el suelo contaminado alcanza una profundidad de más de 1 m, el suelo se debe excavar y colocar en la superficie del sitio.

2. Cuántos Kg de suelo se coloca por terrario: Los kg de suelo son variados ya que se requiere una superficie de trabajo relativamente grande cuyas dimensiones dependen del volumen de suelo a tratar.

SUELOS EMPETROLADOS

Protocolo de solicitud del tratamiento

SUELOS EMPETROLADOS

Aplicación práctica del sistema con residuos contaminados

Análisis periódico del material tratado

Tratamiento de residuos contaminados mediante el proceso de

landfarming

Análisis inicial del material a tratar

Caracterización física, química y biológica del material a tratar

Análisis de resultados

Conclusiones

PARÁMETROS A MEDIR EN UN PROCESO DE LANDFARMING

Para que se realice la biodegradación de los contaminantes, que no es otra cosa que el cultivo de terrenos, teniendo en cuenta variables naturales que se comportan de manera significativa al tratamiento, es decir manipular las condiciones ambientales para incrementar su efectividad, estas condiciones son las siguientes:

Temperatura ambiente, temperatura del suelo, precipitación pluvial, riqueza microbiana.

En la degradación de productos contaminados se debe tener en cuenta distintas variables en: residuos, suelos y aguas subterráneas.

Residuos

Las variables a medir en los residuos contaminados son las siguientes.

1. pH2. Contenido de aguas y sólidos3. Aceites y grasas4. Metales5. Componentes volátiles6. Hidrocarburos poli aromáticos

Suelos

Se toma en cuenta en los suelos son las siguientes:

1. Muestreo y evaluación del sitio2. Clase de textura3. Humedad tomada y retenida4. Determinación del nivel de contaminación5. Estimación del nivel de contaminación6. Estimación de la cantidad de bacteria en el suelo7. pH del suelo8. Aceites y grasas

SUELOS EMPETROLADOS

Aguas subterráneas

Se debe tomar en cuenta los siguientes parámetros:

1. Profundidad del nivel freático.2. Dirección del flujo de agua subterránea.3. pH 4. aceites y grasas5. Sólidos disueltos totales

Controles y muestreo

Se tendrá referencia del agua subterránea y del agua superficial mediante la toma y análisis de muestras cada 3 meses. Las muestras se las tomará en 3 secciones distintas y a la diferentes profundidades (0-15), (15-30) y (30-50) centímetros. Los análisis serán realizados bajo los parámetros de la tabla No. 1. Los lixiviados serán recuperados y aplicados nuevamente a los residuos en tratamiento a través de un sistema de reciclaje.

SUELOS EMPETROLADOS

TablaN.1. pruebas para las operaciones en las parcelas o patios de cultivo.

Residuo Los parámetros pueden incluir pero no limitarse a:pHContenido de agua y sólidos.Carbón orgánico totalNutrientes disponibles (N y P)Principales iones solubles en agua (Ca, Mg, K, Cl, NO3, SO4) Metales (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn)Depende del residuoComponentes volátilesFenolesHidrocarburos poli aromáticosSuelosAnálisis de parámetros Superficie SubsueloClase textural X XpH X Azufre y grasa X XHumedad tomado y retenida X X Iones principales (Ca, Nh4, Na, K , Cl, NO3, SO4) X P disponible X Carbón orgánico total X X

Nutrientes X X Conductividad eléctrica XCapacidad de intercambio de cationes X X Relación de adsorción de sodio X

Água subterráneapH (valores de campo y laboratorio) aceite y grasos sólidos disueltos totales

SUELOS EMPETROLADOS

Condiciones de operación

Se deben tener en cuenta las siguientes condiciones para desarrollar una aplicación de la técnica de tratamiento.

La adecuación del suelo en celdas o parcelas que no deben ser mayor a 2500 m3.

Si el proceso de Landfarming es Ex-Situ protección de área con geo membrana, si el nivel de las aguas superficiales es menor de 10 m y las características del suelo lo requieren.

Canalización de lixiviados para su análisis y posterior tratamiento.

Remover del suelo en forma manual o mecánica para su homogenización y degradación.

Aireación periódica para la oxigenación con el objetivo de acercar la degradación (oxidación)

Aplicación de nutrientes (Sulfatos de amonio, fosfato de amonio)

En la aplicación de este proceso de Landfarming es necesario fijar con parámetros: el punto de partida con las condiciones iniciales de producto contaminado y la meta de limpieza a alcanzar lo que es regulado por el estado mediante la ley 1333 ley del medio ambiente.

Parámetros de operación.

La disponibilidad de oxigeno es de extrema importancia en el proceso de Landfarming que se realiza mediante un labrador de tipo disco.

La operación de labrado se realiza cada 2 semanas hasta que el nivel de aceite disminuya a 2-3% para que luego la operación se realice cada 2-4 semanas.

SUELOS EMPETROLADOS

Se agregan fertilizantes como cal, para mantener el pH del suelo y su capacidad de intercambio catiónico dentro de los valores aceptables para asegurar un suministro adecuado de nutrientes a las bacterias.

Esquema metodológico para el desarrollo de la pruebaEl esquema metodológico para el desarrollo de la prueba se presenta de la siguiente figura:

SUELOS EMPETROLADOS

CAPITULO 6

MICROBIOLOGÍA BÁSICA

Existe una serie de parámetros microbiológicos que afectan al tratamiento biológico los cuales se agrupan en las siguientes categorías:

1. Fuentes de energía y sustrato

2. Procesos enzimáticos

3. Biodegradabilidad del sustrato

4. Inhibición y toxicidad

Fuentes de energía y sustrato

La fuente donde los microorganismos obtienen su energía y carbono celular proporciona una base para su clasificación.

El tratamiento biológico es el resultado directo del metabolismo heterótrofo en el que el residuo orgánico es el sustrato (es decir, el residuo sirve como fuete de carbono y energía para los organismos vivos). De los diferentes organismos implicados en el tratamiento de los residuos peligrosos los que más se utilizan son las bacterias heterótrofas.

Proceso enzimáticos

Para que se produzca la degradación del residuo como sustrato tiene que entrar primero en contacto con la parte más externa de la célula bacteriana.

En primer paso consiste en el transporte del sustrato al interior de la célula que se puede producir por tres métodos:

1. Formación de un complejo enzima- sustrato extracelular.

2. Degradación parcial

SUELOS EMPETROLADOS

3. Transporte directo

Tras el contacto de la bacteria con el sustrato, las enzimas extracelulares producidas por las bacterias forman complejos con las moléculas del sustrato. Estos complejos permiten al sustrato atravesar la pared celular. Una vez en el interior de la célula son las enzimas intracelulares las que formarían complejos con el sustrato para catalizar otras reacciones encaminadas a la obtención de energía y producción de nuevo material celular.

Algunos compuestos orgánicos son demasiado grandes para ser transportados de esta forma al interior de la célula y la degradación es parcial es lo que ocurre en la superficie celular. Otras sustancias químicas orgánicas pasan directamente al interior de la célula bacteriana sin necesidad de formar complejos con las enzimas.

En una célula se dan dos proceso metabólicos fundamentales conocido como procesos anabólicos (síntesis de compuestos celulares) y catabólicos (liberación de energía).

Biodegradabilidad del sustrato

Las experiencias e investigaciones muestran que la mayoría de las sustancias orgánicas sintéticas son biodegradables, haciendo del tratamiento biológico una alternativa técnicamente viable.

La inherente biodegradabilidad de un compuesto depende, en gran medida, de su estructura molecular. Los hidrocarburos no sustituidos excepto los poli cíclicos aromáticos, se degradan por lo general rápidamente. Aun así ciertas sustancias son resistentes a la biodegradación, pequeños cambios en la configuración de una molécula, que es biodegradable pueden hacerla persistente.

Inhibición y toxicidad

La mayoría de los residuos orgánicos e inorgánicos presentan un efecto progresivo al incrementarse la concentración. Una sustancia orgánica que es biodegradable a una determinada concentración se puede volver persistente a concentraciones más elevadas porque inhibe el crecimiento del cultivo microbiano. A concentraciones incluso más altas la

SUELOS EMPETROLADOS

sustancia puede ser tóxica para el cultivo. Estos efectos derivan, presumiblemente, del grado de saturación del sistema enzimático que normalmente la degrada, la mayoría de los nutrientes inorgánicos que se necesitan para la síntesis del material celular son tóxicos para estos mismos organismos a concentraciones más altas.

Población microbiana

El tratamiento biológico implica una compleja interacción entre la mezcla de poblaciones microbianas. La velocidad de crecimiento y la utilización de sustratos es, con frecuencia superior en cultivos mixtos enriquecidos que en cultivo puro aislado de la mezcla. Es una mezcla de poblaciones microbianas no solo son importantes aquellos organismos que pueden iniciar procesos catabólicos.

Bacterias más utilizadas para la degradación

Bacterias más utilizadas en la degradación

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Se utilizan bacterias de alta capacidad degradativa (z), entre ellas están:

1. Acinetobacter junii 2. Actinomyces3. Alcaligenes4. Arthrobacter 5. Achromobacter 6. Bacillus (cereus, sphaericus, fusiformis, pumilis)7. Beneckea8. Brevibacterium9. Coryneformes10. Erwinia11. Flavobacterium12. Lactobacillus13. Leumthrix 14. Moraxella15. Nocardia16. Micrococus17. Mycobacterium18. Pseudomonas aeruginosa19. Pseudomonas mendocina20. Pseudomonas aeurofasciens21. Peptococcus22. Rodhococcus23. Sarcina24. Spherotilus25. Spirillum26. Streptomyces27. Vibrio28. Xanthomyces 29. Xanthomonas

Parámetros técnicos

El tratamiento biológico consiste en promover y mantener una población microbiana (biomasa) que metaboliza un determinado residuo. Existe una serie de parámetros que influyen en la velocidad que tiene lugar el metabolismo y por tanto en la biodegradación.

SUELOS EMPETROLADOS

CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS SEGÚN LA TEMPERATURA

Clasificación Rango activo ÓptimoPsicrófilas -2 a 30 0C 12 a 180CMesófilas 20 a 450C 25 a 400CTermófilas 45 a 750C 55 a 650C

Los parámetros técnicos que afectan al tratamiento biológico son:

Humedad Temperatura pH Sólidos disueltos totales Nutrientes

Humedad

La biodegradación necesita humedad por dos razones:

1. Para el desarrollo celular, ya que el 75-80% de su masa es agua.

2. En las especies inmóviles como medio para desplazarse los microorganismos hacia el sustrato, o viceversa.

En los suelos se puede producir la biodegradación con niveles de humedad por debajo del de saturación, por lo general, que el mínimo contenido de humedad

Temperatura

Tiene una mayor influencia sobre la velocidad de crecimiento. La actividad celular, especialmente de los sistemas enzimáticos, responde al calor, produciéndose, al ir aumentando la temperatura, un brusco aumento de velocidad de crecimiento, hasta que se alcanza el óptimo.

CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS SEGÚN LA TEMPERATURA

SUELOS EMPETROLADOS

Clasificación Rango activo Óptimo

Psicrófilas -2 a 30 0C 12 a 180C

Mesófilas 20 a 450C 25 a 400C

Termófilas 45 a 750C 55 a 650C

pH

La actividad enzimática depende del pH. La cantidad de una determinada enzima en estado catalítico activo varía en función de este, coincidiendo la máxima cantidad con el óptimo de pH.

El crecimiento bacteriano en consecuencia, también depende del pH. La mayoría de las bacterias crecen mejor en un estrecho rango próximo a la neutralidad (es decir un rango de pH 6-8). Generalmente, la ausencia de crecimiento se produce por debajo de pH de 4-5 y por encima de un pH de 9-9,5, no obstante existen cepas que se desarrollan fuera de los límites.

Sólidos disueltos totales

La concentración de los sólidos disueltos puede afectar al tratamiento biológico en medio líquido, si la concentración es muy alta, los microorganismos mueren por ruptura osmótica de su membrana celular. Si la concentración tiene grandes variaciones, la actividad de la población microbiana disminuye.

Los técnicos medioambientales han desarrollado basándose en la experiencia, unas reglas empíricas útiles:

1. SDT no deberán exceder los 40000 mg/l.

2. SDT no deberán exceder un factor de 2.0 en un periodo corto de tiempo (días).

Nutrientes

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La masa celular contiene carbono y otros numerosos elementos. El metabolismo requiere de estos elementos como nutrientes además del carbono orgánico como sustrato. Al nitrógeno y fósforo se los denomina macronutrientes porque se necesitan para la síntesis de las estructuras celulares, mucho más de ellos que del resto. Con frecuencia nitrógeno y el fósforo no están en los residuos peligrosos en cantidades suficientes para llevarse cabo la degradación de estos por lo que generalmente, son añadidos en forma de amonio y ortofósfatos.

El funcionamiento del tratamiento biológico de sus residuos se puede medir por la velocidad a la cual los microorganismos se metabolizan, que a su vez, está directamente relacionada con su velocidad de crecimiento, las bacterias se reproducen por bipartición y al tiempo que tardan en dividirse que suele ser de 15 a 20 minutos, se les denomina tiempo de generación, aunque individualmente las células se reproducen a una velocidad lineal constante en condiciones óptimas, la población de biomasa total crece a velocidad exponencial.

CAPÍTULO 7

TECNOLOGÍAS DISPONIBLES PARA EL TRATAMIENTO DE SÓLIDOS CONTAMINADOS CON PETRÓLEO

Las tecnologías de remediación ingresan en dos categorías generales:

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1. Tecnologías que destruyen o tratan el contaminante petróleo.

2. Tecnologías designadas solamente para contener el movimiento o lixiviado de los contaminantes.

El tratamiento de Landfarming pertenece a este primer grupo de tecnologías.

Finalmente, las tecnologías de tratamiento también difieren por el tipo de proceso empleado:

30. Biológico31. Físico32. Químico33. Térmico34. Confinamiento o Estabilización.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL TRATAMIENTO BIOLOGICO

Tecnología Ventajas DesventajasBIÓFILAS Es aplicable a varios tipos de

hidrocarburos en una amplia gama de concentraciones.El material resultante es inerte y no presenta características peligrosas.No requiere de un sistema especial de disposición o confinamiento.No hay generación de residuos tóxicos.

Mayor tiempo de degradación.

LANDFARMING Es aplicable a varios tipos de hidrocarburos en una amplia gama de concentraciones.El material resultante es inerte y no presenta características peligrosas.No requiere de un sistema especial de disposición o confinamiento.No hay generación de residuos tóxicos.

Tiempo de degradación.

BIODEGRADACIÓN EN SUSPENSIÓN

Es aplicable a varios tipos de hidrocarburos en una amplia gama de concentraciones.El material resultante es inerte y no presenta características peligrosas.No requiere de un sistema especial de disposición o confinamiento.

Utilización de birreactores.Mano de obra calificada.Mayor costo económico.

SUELOS EMPETROLADOS

No hay generación de residuos tóxicos.Menor tiempo de tratamiento.

TECNOLOGIAS ALTERNATIVAS PARA SUELOS Y SÓLIDOS CONTAMINADOS CON SUSTANCIAS PETROLERAS

CATEGORÍA GENERAL

TIPO DE PROCESO

TECNOLOGÍA IN-SITU TECNOLOGÍA EX-SITU

TRATAMIENTO BIOLÓGICO 1. BIODEGRADACIÓN PASIVA

2. BIOVENTILACIÓN3. BIODEGRADACIÓN IN-

SITU

1. BIOPILAS2. LANDFARMING3. BIODEGRADA

CIÓN EN SUSPENSIÓN.

FÍSICO 4. VENTILACIÓN5. CONVENCIONAL6. AIRE CALIENTE7. VAPOR8. LAVADO DEL SUELO

9. LAVADO DE SUELO10. AGLOMERACIÓN

CON ALQUITRÁN DE CARBÓN.

QUÍMICO 11. OXIDACIÓN-REDUCCIÓN 12. OXIDACIÓN-REDUCCIÓN

13. EXTRACCIÓN CON SOLVENTE.

TÉRMICO 14. CALENTAMIENTO CON RADIOFRECUENCIA

15. VITRIFICACIÓN

16. DESORCIÓN TÉRMICA POR:

17. SEPARADORES DE ALTA Y BAJA TEMPERATURA

18. ASFALTO HOT-MIX19. VITRIFICACIÓN

CONFINAMIENTO OTROS 20. SOLIDIFICACIÓN/ESTÁBIL

21. CUBIERTA

22. SOLIDIFICACIÓN/ESTÁBIL

23. MICROENCAPSULACIÓN POR ASFALTO COLD-MIX

24. CUBIERTA O RE-USO

25. LANDFILLING

ANEXOS

SUELOS EMPETROLADOS

CONCLUSIÓN

SUELOS EMPETROLADOS

Carguío y transporte de Recortes de perforación contaminados

Carguío de Residuos base aceite

Acomodo de carga para la medición de volumen

Medición de Volumen

Descarguío de Recortes de perforación contaminados

Trasvasado de Recortes de perforación.

Mediante la información recopilada, podemos concluir que el proceso de Landfarming es una técnica de tratamiento aplicable a varios tipos de hidrocarburos, en una amplia gama de concentraciones.

Por las características del tratamiento el proceso de Landfarming puede ser aplicado tanto en el sitio de generación del material contaminado (in situ) como un lugar destinado para ello (ex situ).

Además se determina que el proceso de Landfarming resulta aplicable para el tratamiento de materiales contaminados con hidrocarburos, sin repercusiones significativas para el entorno por lo que resulta un método factible para los fines de preservación y mejoramiento del ambiente.

BIBLIOGRAFÍA

1. http://www.ypfbtransporte.com/pc/prov/DocumentacionSGN/02)%20Documentos%20de%0SSMS/B)%20Procedimientos/PS043/PS043.pdf

2. http://reviberoammicol.com/2004-21/103120.pdf

3. Guías para el vertido de servicio y reacondicionamientop de tierras de superficie en instalaciones y refinamiento de petróleo. Arpel

SUELOS EMPETROLADOS