Determinación de la capacidad biodegradadora de hidrocarburos aromáticos policiclicos de los hongos

Resumen

El objetivo de esta investigación fue determinar
la capacidad biodegradadora de hidrocarburos aromático
policíclicos (HAPs) de hongos provenientes de aguas de la
costa oeste de la península de Paraguaná, con el
fin de tener una solución a la mano a posibles
contaminaciones por hidrocarburos en las zonas de Amuay y Punta
Cardón por la presencia de sus refinerías, para
lograrlo se realizo una investigación de tipo experimental
donde se tomaron 18 muestras por triplicado de agua de las zonas
en estudio, donde se aislaron 27 cepas de hongos las cuales 13
fueron Aspergillus níger, 9 Rhizopus ssp
y 5 Aspergillus flavus, estas se sometieron a ensayos
para seleccionar las que más degradaban de cada especie
con medio Czapek dox Agar , midiendo su crecimiento diario
durante 15 días, donde se seleccionaron 3 cepas
identificadas como: 3Pc correspondiente al hongo Aspergillus
níger, 1A° correspondiente al Rhizopus
ssp y 2AII correspondiente al Aspergillus flavus.
Con estas cepas se realizo un ensayo con medio Czapek liquido
preparado con agua de mar de la zona en estudio, utilizando como
fuente de carbono Antraceno, con el fin de determinar la
capacidad de biodegradadora de cada una de estas cepas durante 20
días, dando resultados favorables para las cepas 3Pc
(Aspergillus níger) y 1A°(Rhizopus
ssp). Por último se realizó un simulacro donde
se tomo agua de mar de la zona en estudio la cual se
agregó antraceno y se inoculo con un consorcio de las
cepas seleccionadas, incubando durante 11 semanas. Los resultados
demostraron que dichas cepas lograron una disminución de
antraceno desde el 5% hasta un 50%, donde el hongo Rhizopus
ssp tuvo mayor desempeño a altas concentraciones (400
ppm) y el hongo Aspergillus níger tuvo un mejor
desempeño a concentraciones menores (200 ppm).

Palabras Claves: Hongo, Degradación,
Hidrocarburos Aromáticos Policiclicos.

ABSTRACT

The aim of this investigation was the determination of
the biodegradable capacity of polycyclic hydrocarbons (PCHC)
using fungus. Samples of water were taken from the western coast
of the Paraguaná peninsula, more specifically in the areas
of Amuay and Punta Cardoon in the state of Falcon where it was
possible to separate 27 stocks (stumps) of fungus, of which 13
were Aspergillus níger, 9 Rhizopus ssp
and the remainder was Aspergillus flavus. The fungus
were submitted to testing in order to select the one which
suffered mayor degradation by means of Czapeck dox Agar,
measuring its (fungus) growth daily for a period of 15 days, from
which 3 stocks were identified as : 3Pc corresponding to
Aspergillus níger, 1A° corresponding to
Rhizopus ssp and 2AI corresponding to Aspergillus
flavus.

Tests were carried out with the afore mentioned fungus
stocks, they were carried out by means of liquid Czapeck prepared
with salt water from the study sites utilizing antracene as a
source of carbon. The degradation capacity of each of the stocks
was determined during a 20 day period, where favorable results
were obtained for 3Pc (Aspergillus níger) and
1A° (Rhizopus ssp) stocks.

Last a simulation was carried out, sea water was
retrieved from the study site and contaminated with anthracite to
which consortium was incubated to the fungus stocks during 11
weeks, obtaining acceptable results and the added possibility of
an improvement with a more prolonged incubation time.

Introducción

Es importante mantener el agua de mar libre de
contaminación para así mantener los ecosistemas y
más aún de los derramen petroleros los cuales
afectan la flora y la fauna marina creando una película
que impide la entrada de los rayos del sol dificultando la
fotosíntesis y así disminuyendo el oxigeno del agua
y alterando todo en su entorno, también puede haber
presencia de hidrocarburos aromáticos policíclicos
difíciles de degradar y altamente contaminantes
cancerígenos y mutagénicos.

Una de las principales actividades económicas de
Venezuela es la explotación del petróleo crudo para
su procesamiento y la comercialización de los productos
finales al mercado nacional e internacional, donde la empresa
encargada de esto es PDVSA, haciendo parte de esta el centro
refinador más grande del mundo, que es la fusión de
tres importantes refinerías: Amuay, Cardón y Bajo
Grande, las cuales tienen una capacidad de refinación de
940 millones de barriles diarios, ubicadas en la Península
de Paraguaná y funcionando allí desde hacen
más de 50 años

Al estar estas refinerías tan cerca de la costa,
existe la posibilidad de contaminación de las aguas por
hidrocarburos causantes de derrames petroleros, fugas, lastre,
etc. , por esta razón, el objetivo de estudio fue
determinar la capacidad biodegradadora de hidrocarburos
aromático policíclicos (HAPs) de hongos
provenientes de aguas de la costa oeste de la península de
Paraguaná

Se Trabajo con hongos autóctonos de la zona en
estudio (Amuay y Punta Cardón) como agentes
biorremediadores en su mayoría de del genero
Aspergillus hongo lignolíticos los cuales son de
gran ayuda debido a que se trabajo antraceno un hidrocarburo
aromático policíclicos altamente contaminante, esta
metodología es buena pero necesita grandes lapsos de
tiempo, debido a que los hongos no se les hace fácil
degradar estos tipos de hidrocarburos por su alto impedimento
estérico, sin embargo los resultados fueron aceptables
tomando en cuenta que de todos los hongos aislados se
seleccionaron solo 3 por su rapidez de
degradación.

Se realizaron 2 tipos de ensayos, el primero donde el
agua contaminada y los hongos tenían sales y nutrientes
(medio Czapek) y duro 20 días, el segundo con agua
contaminada y hongos: este último ensayo tuvo una
duración aproximadamente de 11 semanas, arrojando
resultados aceptables pero con la opción a
mejorar.

CAPITULO I

El
problema

Planteamiento del
Problema

Históricamente los residuos y desechos generado
por la industria del petróleo y de los hidrocarburos,
incluyendo la perforación y extracción de crudo, la
refinación, la petroquímica, el gas natural,
productos y servicios afines, está íntimamente
relacionada con la contaminación de ecosistemas tanto
terrestre como acuáticos, siendo así considerada
como la actividad que más impactos ambientales genera a
nivel global y local (Field, et al.1993).

En Venezuela se encuentra el Centro de refinación
más grande del mundo que está constituido por tres
refinerías de las cuales las dos de mayor importancia son
la Refinería Amuay y Refinería Cardón que se
encuentran en la zona de estudio de este proyecto, se
estableció así debido a que existe la posibilidad
de que por ser estas las más grandes, y las que mayor
costa abarcan sean las principales causantes de
contaminación en la zona.

Las costas ubicadas en el oeste de la Península
de Paraguaná se ven afectadas, porque aún cuando no
se han visualizados derrames de gran magnitud, si se han
presentado accidentes menores, que poco a poco han contribuido a
la contaminación de dichas playas, muchos de estos a causa
de la presencia de "lastre" cuyos responsables son los buques y
tanqueros cuando efectúan operaciones de entregan y/o
recibo de productos refinados del crudo. El lastre no es
más que hidrocarburo contaminado con agua salada que es
drenado de los buque mediantes las operaciones de achiques,
así como también por fugas en los equipos de
perforación marina, y actividades pesqueras de
embarcaciones menores con motor fuera de borda, a parte de la
vertiente hacia el mar de las aguas utilizadas para el
enfriamiento de algunos equipos de la Refinería (Bello,
2007).

El funcionamiento de la Refinería por más
de 50 años y algunos pobladores dedicados a la pesca en
dicha zona, al momento de realizarle el mantenimiento a los
motores de sus embarcaciones ha generado un fuerte impacto
ambiental en la zona, debido a que todos estos desechos como el
agua enfriamiento de algunos equipos de la Refinería y
otros líquidos como lubricantes y combustibles son
vertidos en la costa (Zárate P, Pérez G,
2010)

El último derrame registrado por la Oficina
Municipal de Ambiente y PDVSA en la costa oeste de la
Península de Paraguaná tuvo lugar el día 2
de Octubre de 2007, aún cuando éstos organismos
activaron el procedimiento reglamentario para solventar el
problema, la comunidad biológica fue alterada por efectos
nocivos como: cambios en el ciclo vital y una incidencia de
enfermedades debido al aumento de virus, bacterias, hongos y
otros. Este problema no solo ha afectado la pesca artesanal en la
zona, sino también al sector turístico,
económico y social de la población debido a que la
costa ha perdido su tradición como sitio para
bañistas (Reyes, 2004).

Los hidrocarburos son un grupo de compuestos
orgánicos que están conformados por
moléculas de carbono e hidrogeno y muchos de ellos,
específicamente los aromáticos contienen dos o
más anillos bencénicos que los hace especialmente
más estables que el resto de los compuestos, éstos
conforman fracciones importantes de los contaminantes más
comúnmente encontrados en las aguas cuando ocurren los
derrames, y se hacen mucho más estables o difíciles
de degradar a medida que aumenta el número de anillos en
una misma molécula, son estos los llamados hidrocarburos
aromáticos policíclicos; los PAHs y se consideran
compuestos orgánicos persistentes (COPs), por lo que
pueden permanecer en el medio ambiente por largos periodos de
tiempo sin alterar sus propiedades tóxicas. Las
propiedades semi volátiles de los PAHs les otorgan gran
movilidad. Algunos de estos hidrocarburos poseen propiedades
cancerígenas y/o muta génicas. Es por ello que a la
hora de considerar la idea de la realización de un proceso
de biodegradación estos compuestos toman el papel
protagónico ante los demás compuestos
hidrocarbonados (Castaño, 2004).

Los hongos que descomponen la madera, llamados
también hongos lignolíticos, son capaces de
degradar la lignina, entre estos se encuentran las especies con
las características más adecuadas para ser
utilizadas en diferentes procesos biotecnológicos de
descontaminación, esto debido a que la complejidad
estructural de la lignina, hace que las enzimas se caractericen
por mecanismos de acción no específicos que oxidan
los anillos aromáticos que constituyen dicho
polímero (Blanco, 2004). Motivo por el cual se han
reportados a estos como agentes degradadores de los hidrocarburos
aromáticos policíclicos (Sutherland,
1995)

El propósito de la investigación es
determinar la capacidad biodegradadora de hidrocarburos
aromático policíclicos (HAPs) de hongos
provenientes de aguas de la costa oeste de la península de
Paraguaná

Objetivos

Objetivo General

• Determinar la capacidad biodegradadora de
  hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) de
  hongos provenientes de aguas en la costa oeste de la
  Península de Paraguaná.

Objetivos Específicos

• Aislar e identificar las especies fúngicas
  provenientes de las muestras tomadas en las aguas de la costa
  oeste de la Península de Paraguaná (Punta
  Cardón – Amuay).

• Cuantificar y seleccionar las especies
  fúngicas identificadas de acuerdo a su capacidad de
  degradación.

• Comparar la capacidad biodegradadora de antraceno de
  las especies fúngicas seleccionadas anteriormente
  durante 20 días.

• Simular a nivel de laboratorio muestras contaminadas
  con antraceno y exponer un consorcio de las especies
  fúngicas seleccionadas anteriormente a dichas
  muestras.

Justificación e
Importancia

Frente a la problemática ambiental que presenta
la zona oeste de la Península de Paraguaná
originada por la presencia de las refinerías Amuay y Punta
Cardón, la integridad del ecosistema acuático y
terrestre a sido afectada ocasionando diferentes pasivos
ambientales que son difíciles de contrarrestar,
razón por la cual es necesario la aplicación de
técnicas de biorremediación, A causa de esta
problemática se está estudiando el uso de
microorganismos como biorremediadores para disminuir la
contaminación de las aguas.

En virtud de esta necesidad, se presenta como posible
solución el uso de hongos como agentes de
biorremediación para contribuir a la disminución de
los hidrocarburos aromáticos policíclicos, en las
aguas de la costa oeste de la Península de
Paraguaná, proponiendo una tecnología que de ser
factible seria una opción más económica en
comparación con las físicas, químicas y
mecánicas, buscando así la solución de
problemas sociales asociados a la contaminación de la
playas, además del desarrollo de la actividad
turística y pesquera realizada por los habitantes de esta
comunidad.

La idea de realizar esta investigación es
contribuir a encontrar una solución al problema de la
contaminación de agua por hidrocarburos aromáticos
policíclicos a través de la biorremediación
con especies fúngicas; estudiar su capacidad
biodegradadora, y así determinar si es una solución
viable.

El aporte de ésta investigación
está enfocada en el área de la bioingeniería
ambiental y no solo se dirige a la biorremediación de
aguas afectadas por derrames de hidrocarburos, sino
también a la biorremediación de suelos, fosas
petrolíferas y constituiría una base de
información para el diseño de biorreactores,
constituyendo así un aporte para estudios posteriores
relacionados con la aplicación de determinados hongos en
zonas afectadas con derrames de hidrocarburos, lo cual
sería menos costoso, ecológicamente compatible, no
genera desechos y asegura una completa
degradación.

Alcance y Delimitación

Esta investigación va dirigida a la
determinación la capacidad biodegradadora de hongos
autóctonos de la costa oeste de la Península de
Paraguaná y establecer si pueden ser una solución a
la hora de una contaminación de estas aguas con
hidrocarburos aromáticos policíclicos. Para ello se
usara como contaminante antraceno, se observara el comportamiento
de los hongos frente al contaminante, sometiendo las muestras a
extracción con normal hexano para luego aplicar
Espectrometría UV.

El área de investigación es la costa Oeste
de la Península de Paraguaná (Punta Cardón y
Amuay) empezando por cuatro puntos de muestreos en Punta
Cardón, punto Nº 1 a los 11º 36` 33.79“ Norte y
70º 13` 30.53 “ Oeste, punto Nº 2 se ubica a los
11º 36` 43.88“ Norte y 70º13`27.14“ Oeste, punto
Nº 3 a los 11° 36" 52.17" Norte y 70° 13" 24.87"
Oeste y el punto Nº 4 a los 11° 36"58.79" Norte y
70° 13" 27.68" Oeste, seguidamente Amuay, con cuatro puntos
de muestreo, punto Nº 1 a los 11º 45` 45.82“ Norte y
70º 14` 20.99 “ Oeste, punto Nº 2 se ubica a los
11º 45` 51.97“ Norte y 70º12`21.97“ Oeste, punto
Nº 3 a los 11° 45" 50,51" Norte y 70° 12" 22.77"
Oeste y el punto Nº 4 a los 11° 45" 48.58" Norte y
70° 12" 21.27" Oeste éstas son consideradas las
muestras problema, además se tomará una muestra
considera como el blanco o muestra control, la cual se tomo fuera
de la zonas de influencia, específicamente en la playa El
Pico a los 11º 51`12.27“ Norte y 70º 18` 06.76 “
Oeste.

El aislamiento, identificación y
determinación de la capacidad de degradación de
antraceno de las especies fúngicas, asociadas a las aguas
marinas que se evalúan, se realizaron en el laboratorio de
microbiología (LIADSA/UNEFM). En este se procederá
a cuantificar y a identificar de la microflora fúngica por
medio de los métodos de aislamiento y cultivo, los cuales
se utilizan rutinariamente en el laboratorio. Una vez efectuada
la cuantificación e identificación, se
realizará la evaluación del potencial biodegradador
del antraceno de las especies presentes en las muestras a fin de
seleccionar las especies con mayor capacidad, para esta se
realizaron 2 ensayos uno que duro 20 días y otro que tuvo
una duración de 9 semanas aproximadamente.

CAPITULO II

Marco
teórico

2.1. Antecedentes

Araujo, I. (2002) realizo una investigación
titulada" Biorremediación de aguas contaminadas con
derivados de hidrocarburos utilizando cepas bacterianas
autóctonas". En esta investigación se tomaron
muestras de agua de la ribera del Lago de Maracaibo, sector
Capitán Chico, Edo. Zulia y se aislaron 16 cepas
bacterianas, que fueron probadas en su capacidad para degradar
hidrocarburos, mediante un ensayo de factibilidad utilizando
gasoil como fuente de carbono. Se seleccionaron 07 de las cepas,
evaluando su capacidad para degradar a través de un
estudio de biotratabilidad en tanques plásticos de 25 L
conteniendo: 2 L del cultivo mixto (10 % inóculo), un
aceite lubricante en una concentración de 7000 mg/L yagua
potable. Los resultados indicaron que en los tanques inoculados,
fertilizados y aireados, lograron remociones, hasta un 89 % de
los hidrocarburos totales.

Bello, J. Cuenca L. (2008) desarrollo el trabajo
titulado "Evaluación del potencial biodegradador de la
microflora fúngica asociada a derrames de hidrocarburos en
las aguas de la bahía de Amuay". El objetivo de este
estudio fue evaluar el potencial biodegradador de la microflora
fúngica (hongos) asociada a derrames de hidrocarburos en
la bahía de Amuay" Para esto fueron tomadas muestras de
aguas superficiales en cuatro puntos dentro de la bahía.
Se caracterizaron fisicoquímicamente se aislaron los
hongos que estaban presentes para determinar su capacidad para
degradar. Los hongos escogidos para llevar a cabo la
biodegradación fueron el Aspergillus níger
y el Trichoderma, y como fuente de carbono se uso
kerosén y diesel automotriz. Evaluando la
biodegradación mediante la estimación de la
densidad óptica y la biomasa obteniendo resultados
positivos

Pérez, G. Zárate, P. (2010) elaboraron una
"Propuesta de tratamiento biológico a nivel de laboratorio
a las aguas contaminadas con hidrocarburos provenientes de la
Bahía de Amuay". Esta investigación tuvo como
finalidad establecer un procedimiento biorremediador a las aguas
de mar contaminadas con hidrocarburos. Se establecieron 3 zonas
de muestreo, se empleó el método 5520 B para el
contenido de aceite y grasa, y el método 5520 F para la
determinación del contenido de hidrocarburos. Se
identificaron 13 cepas de hongo identificados entre
Aspergillus níger y Aspergillus fumigatus. Las
cepas se inocularon en medio Sabouraud sin Ágar y con
sacarosa, medio Czapek Dox con Ágar y sin sacarosa y otros
ensayos con fuentes de carbono aceites y grasas contenidas en el
agua de mar, hidrocarburos totales recuperados de petróleo
contenidas en el agua de mar.

Depool, B. (2010) estudio es "Uso del hongo
lignolítico Aspergillus níger en la
biodegradación de hidrocarburos aromáticos
policíclicos totales en muestras de agua de la
Bahía Amuay".El diseño de esta investigación
corresponde a la modalidad descriptiva – experimental,
donde se plantea el uso de una cepa fúngica de
Aspergillus níger en la biodegradación de
los HPAs en muestras de agua de la Bahía de Amuay estado
Falcón. El inoculo fue ajustado a 1,5 x106 esporas/ mL Se
inoculo por triplicado 0,5 mL de la cepa Aspergillus
níger en tubos de ensayos en medio mineral
líquido (MCD) con las diferentes fuentes de carbono, a un
pH de 5,5 y 30°C. Como control se utilizaron glucosa (Czapek+
G), sacarosa (Czapek+ S). El método aplicado mostró
que se logró una disminución de los HAPs en (85%)
en un período de tres semanas, cuantificando la biomasa
por el método gravimétrico.

Antequera, A. (2010) realizo una investigación
titulada "Biodegradación de hidrocarburos
policíclicos aromáticos totales presentes en aguas
de la Bahía de Amuay, utilizando el hongo Aspergillus
flavus como agente de biorremediación". Para este
estudio los tratamientos de biorremediación aplicados
fueron a) Aspergillus flavus en medio Czapeck y agua de
la bahía de Amuay; y b) Aspergillus flavus en
medio agua de la bahía; evaluando a su vez el crecimiento
de la biomasa para los diferentes medios de carbono:
Aspergillus flavus con Czapeck y glucosa.; A.
flavus con Czapeck y sacarosa; A. flavus con
Czapeck y agua de la bahía; A. flavus con agua de
bahía de Amuay; A. flavus con Czapeck. los
análisis microbiológicos permitieron determinar la
eficiencia del hongo Aspergillus flavus sobre los HAPs
mostrando un aumento proporcional de biomasa del
hongo.

Bases Teóricas

El Agua

El agua es una sustancia química que tiene
propiedades muy peculiares, una de ellas es su gran poder de
disolver, por lo que se le ha llamado "el Solvente Universal", es
por ello que casi nunca se encuentra un agua pura.

Normalmente el agua se clasifica según su origen,
según el uso que se le vaya a dar y según las
sustancias que tiene en solución (Bolaños, A.
2007).

Clasificación del agua

Según su origen se clasifican en: Agua
superficial las cuales son: agua de río, agua de pozo,
agua de lagos y lagunas, agua de mar. agua de lluvia. agua
destilada, agua purificada.

Según el uso que se le vaya a dar se clasifica
en: Agua de uso doméstico, como: agua para limpieza y
lavado, agua para uso industrial, Para generadores de vapor de
alta y baja presión, Para enfriamiento, agua para
análisis químicos, agua para aplicaciones
biológicas (libre de pirógenos).

Según las sustancias que tienen en
solución, cada tipo de agua según su origen tiene
en forma disuelta, suspendida o coloidal, diversas sales
minerales y gases en cantidades variables dependiendo de donde
procedan.

Propiedades físicas del
agua

Por ser de pequeño tamaño se
puede incorporar en el seno de otras sustancias, capacidad de
reaccionar con ciertas sustancias para dar productos solubles,
elevada constante dieléctrica, es decir, la
concentración de iones es muy pequeña, si se
solubiliza una sal, la conductividad se eleva considerablemente,
posibilidad de formar puentes de hidrógeno con especies de
alta electronegatividad, momento dipolar grande, sustancia de
comportamiento anfótero, puede actuar como base o como
ácido, es decir ceder o aceptar protones en
disolución. (Bolaños, A. 2007)

Características de la calidad del
agua

Tabla Nº1 Parámetros
Físicos químicos del agua (Estándares
Europeos)

Fuente: Pérez, G. Zarate, P.
(2010)

Tabla Nº2 Parámetros
relativos a Sustancias Toxicas. (Estándares
Europeos)

Fuente: Pérez, G. Zarate, P.
(2010)

Hidrocarburos aromáticos policíclicos
(HAPs)

Estos contienen dos o más anillos
bencénicos que los hace especialmente más estables
que el resto de los compuestos, éstos conforman fracciones
importantes de los contaminantes más comúnmente
encontrados en las aguas cuando ocurren los derrames, y se hacen
mucho más estables o difíciles de degradar a medida
que aumenta el número de anillos en una misma
molécula, son estos los llamados hidrocarburos
aromáticos policíclicos; los PAHs y se consideran
compuestos orgánicos persistentes (COPs), por lo que
pueden permanecer en el medio ambiente por largos periodos de
tiempo sin alterar sus propiedades tóxicas. Las
propiedades semi volátiles de los PAHs les otorgan gran
movilidad. Algunos de estos hidrocarburos poseen propiedades
cancerígenas y/o muta génicas. Los más
comunes son el naftaleno, antraceno y el fenantreno.

Antraceno

Este consta de tres anillos bencénicos como se
muestra en la figura # 01. A temperatura ambiente es un
sólido incoloro que sublima fácilmente, el mismo
viene del alquitrán, se usa para sintetizar una gama
amplia de colorantes como la alizarina. Además utiliza la
síntesis de algunos insecticidas y
conservantes.

Figura #01 Estructura química del antraceno.
Fuente: Palencia, M. (2010)

. Fenantreno

Está compuesto por tres anillos fusionados
benceno como se muestra en la figura #02 su forma pura, es
encontrado en el humo del cigarrillo y es un conocido irritante
fotosensibilizando la piel a la luz. Provee el marco
aromático de los esteroides.

Figura #02 Estructura química de fenantreno.
Fuente: Palencia, M. (2010)

Naftaleno

Es un sólido blanco que se volatiliza
fácilmente y se produce naturalmente cuando se queman
combustibles, es también llamado alquitrán blanco y
se ha usado en bolas y escamas para ahuyentar las polillas,
quemar tabaco o madera produce naftaleno, tiene un olor fuerte
pero no desagradable

Figura #03 Estructura química del naftaleno.
Fuente: Palencia, M. (2010)

Estructura de los HAPs

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos
(HPAs) se definen por ser estructuras formadas por 2 o más
moléculas de benceno fusionadas. Se conocen unos 100 HAPs
diferentes ya que existe una elevada cantidad de isómeros.
La estructura atómica del anillo bencénico les
confiere una gran estabilidad termodinámica debido a la
elevada energía de resonancia negativa que proporciona
contener seis orbitales moleculares p por solapamiento
cíclico.

Todos los compuestos con sistemas electrónicos
p-cíclicos son catalogados como aromáticos
(Viñas, 2005).

Origen y distribución de los HAPs en el medio
ambiente

El anillo bencénico es una de las estructuras
más ampliamente distribuida en la naturaleza. Se encuentra
formando parte de compuestos mono y policíclicos,
así como de otras substancias más complejas como la
lignina. Los HAPs se forman por la exposición de
moléculas orgánicas a elevadas temperaturas
(pirolisis), así como también por exposiciones a
menor temperatura (100-150ºC) y a elevadas presiones durante
millones de años en sedimentos, durante la
formación del petróleo (origen petrogénico).
Las mezclas de HAPs de origen petrogénico se distinguen de
las pirolíticas por 30 ser más ricas en HAPs
alquilados debido a la diferente temperatura de formación
(Viñas, 2005).

Sistema Ecológico

Es cada área del globo donde se realizan con
acción reciproca un intercambio de materiales y de
energía entre los organismos, las condiciones
físicas y las sustancias no vivientes. Los animales y
vegetales pertenecientes a este ecosistema constituyen una
comunidad biológica o biocenosis.

Las características universales de todos los
sistemas ecológicos están constituidas por cuatro
componentes:

• Las características físico
  químicas del ambiente

• Los productores, ósea aquellos organismos
  autótrofos capaces de fabricar alimentos de sustancias
  orgánicas sencillas

• Los consumidores, es decir los organismos
  heterótrofos

• Los descomponedores, ósea: bacterias, hongos,
  microorganismos que despedazan los compuestos
  orgánicos y los convierten en sustancias más
  sencillas que a menudo son utilizadas por los
  productores.

Aguas contaminadas por hidrocarburos

Los hidrocarburos son un tipo de contaminantes que
afectan a la calidad del agua de manera importante. Los derrames
de petróleo, cada día son más frecuentes en
los océanos, dejan estelas de contaminación de
efectos a muy largo plazo. La formación de una
película impermeable sobre el agua en las zonas de derrame
afecta rápida y directamente a las aves y a los
mamíferos acuáticos ya que obstruye el intercambio
gaseoso y desvía los rayos luminosos que aprovecha el
fitoplancton para llevar a cabo el proceso de
fotosíntesis. Las capas de petróleo en el
océano son degradadas por hongos y bacterias pero es un
proceso lento en aguas calientes y mucho más lento en
aguas frías, pero es uno de los más
eficaces.

Biorremediación

Es una tecnología que utiliza el potencial
metabólico de los microorganismos (fundamentalmente
bacterias, pero también hongos) para transformar
contaminantes orgánicos en compuestos más simples
poco o nada contaminantes, y, por tanto, se puede utilizar para
limpiar terrenos o aguas contaminadas, según Glazer y
Nikaido. (Sánchez, 2006).

La Biorremediación es el proceso utilizado por el
hombre para destoxificar variados contaminantes en los diferentes
ambientes, mares, estuarios, lagos, ríos y suelos usando
de forma estratégica microorganismos, plantas o enzimas de
estos. Esta técnica es utilizada para disminuir la
contaminación por los hidrocarburos de petróleo y
sus derivados, metales pesados e insecticidas; además se
usa para el tratamiento de aguas domésticas e
industriales, aguas procesadas y de consumo humano, aire y gases
de desecho. Afortunadamente la biotecnología ha permitido
el desarrollo de diversas estrategias que pueden ser utilizadas
con el fin de restaurar aguas, suelos y la calidad ambiental, de
acuerdo con las necesidades y dimensiones del problema a
solucionar (Vargas, 2004).

Tabla Nº3 Ventajas y Desventajas de
la Biorremediación

Fuente: Pérez, G. Zarate, P
(2010)

Principales Características de los
Métodos de Biorremediación

Adición de Nutrientes

El metabolismo microbiano está orientado a la
reproducción de los organismos y éstos requieren
que los constituyentes químicos se encuentren disponibles
para su asimilación y sintetización. Los nutrientes
principalmente requeridos son el fósforo y el
nitrógeno (Arroyo et al., 2004). Al añadir
nutriente se acelera el proceso, en el mismo medio modificado las
condiciones ambientales como (pH, humedad, temperatura, oxigeno,
etc.)

La adición de nutrientes es la opción
más económica y la que ofrece más
posibilidades de éxito hoy en día, aplicado para
superarla principal limitación sobre la velocidad de la
biodegradación natural del petróleo. De los tres
métodos de biorremediación, este ha sido el
más estudiado, y actualmente se presenta como el de
más factible aplicación para la mayoría de
los vertidos. Pérez, G. Zarate, P. (2010)

Inoculación

Según) este proceso incorpora microorganismos
para realizar una función específica, como es la
degradación de contaminantes. Los microorganismos pueden
ser comerciales o preparados para un fin específico. La
inoculación se usa cuando los microorganismos no pueden
degradar el contaminante presente, o cuando se producen
inhibición por presencia de sales o metales (Alexander,
1999).

Aplicado para aprovechar la ventaja de las especies de
microorganismos más eficientes en la degradación de
petróleo. Los resultados de pruebas de campo, no han sido
concluyentes. Por lo tanto el uso de microorganismos modificados
genéticamente, probablemente no es necesario en la
mayoría de los casos debido a la amplia variedad de
microorganismos naturales (Muerza, 2006).

Existen, según el mismo autor, diversos factores
que logran la total y perfecta biodegradación del
petróleo, con rangos máximos y mínimos de
optimización en cuanto a la temperatura, estableciendo de
igual manera la utilización de oxigeno durante el
proceso.

Factores que afectan la biodegradación del
petróleo

Temperatura

• Rango de temp: -2 – 35 ºC

• Menor degradación a menor temperatura 25 _
5 ºC; la vel. De degradación disminuye 10
veces

• Menor volatilidad, mayor viscosidad.

Oxigeno

• Su disponibilidad no suele ser limitante en
ambientes marinos

• La biodegradación aerobia es mucho mayor
que la Anaerobia.

• Depende de su ubicación en el ambiente
marino, por ejemplo es mucho menor en sedimentos, playas de baja
energía, etc.

Nutrientes

• Su disponibilidad suele ser más limitante
que la deO2

• La mayoría de los ambiente marinos son
deficiente

en algunos nutriente esenciales como N, P o
Fe

• Relación C/N/P necesaria:
120:10:1

Fuente: Alexander (1999).

Microorganismos

Los microorganismos pertenecen al tercer reino del mundo
viviente llamados protistos y se dividen en algas, hongos,
protozoos, bacterias y virus, los cuales constituyen el sector
más amplio, tanto desde el punto de vista cuantitativo
como cualitativo, es indudable que solo se conoce de ellos una
pequeña parte. Presentes en todos los ambientes si no
existieran la tierra carecería de su característico
aspecto y sería imposible la perpetuación de
cualquier otra forma de vida. Aunque se han estudiado
especialmente cuando su presencia provoca daños, en
realidad predominan sus actividades útiles.

Los diversos grupos sistemáticos de microbios se
han organizados en disciplinas autónomas como: la
protozoología, la micología, la
bacteriología, la virología, etc.

Crecimiento de los Microorganismos:

La supervivencia de cualquier microorganismo dentro de
su nicho depende en gran parte de la competencia con éxito
por los nutrimentos y de la conservación de una reserva de
células vivientes durante la privación nutricional.
Cada vez está más claro que muchos microorganismos
existen en consorcios formados por representantes de diferentes
géneros. Cabe recordar que muchos microorganismos compiten
en el ambiente natural mientras que están en
tensión nutricional, circunstancia que puede producir un
estado fisiológico bastante distinto al observado en el
laboratorio.

El crecimiento es el incremento ordenado en todos los
componentes de un microorganismo. Por lo tanto, el aumento de
tamaño que resulta cuando una célula capta agua o
deposita lípidos o polisacáridos, no es un
crecimiento verdadero. La multiplicación celular es una
consecuencia del crecimiento; en microorganismos unicelulares, la
multiplicación conduce a un aumento en el número de
individuos dando lugar a una población o cultivo (Jawetz y
otros, 1990).

Papel que Desempeñan los
Microorganismos

Según Sánchez, J. (2006) Los
microorganismos juegan un papel importante en la
eliminación de los hidrocarburos en los ecosistemas
terrestres y acuáticos, siendo la degradación
microbiana el principal proceso de descontaminación
natural (Prince, 1993). Por lo tanto es necesario un buen
conocimiento y control de este proceso natural para aplicarlo a
tecnologías de biorremediación (Whise,
2000).

La degradación de los compuestos recalcitrantes y
en especial de hidrocarburos han sido evaluadas con consorcios
microbianos donde se han

Encontrado resultados satisfactorios para la
disminución de estos contaminantes en el suelo y agua de
igual manera se le atribuyen a las bacterias un alto porcentaje
en la degradación de los hidrocarburos aunque en algunos
casos los hongos son más eficientes en la
degradación de hidrocarburos que las bacterias en ciertas
condiciones ambientales y para los

compuestos más recalcitrantes, es por ello que
estos hongos se han divulgado para ser activos degradadores de
petróleo (Fedorak et al., 1984; Amanchukwu et
al., 1989) siendo estos capaces de degradar el
petróleo crudo más efectivamente que las bacterias
(Adekunle et al., 2004).

Microorganismos ligninolíticos

La capacidad para catalizar la celulosa y hemicelulosa
es una característica común para diversos hongos y
otros microorganismos. Por el contrario, al ser la lignina un
heteropolímero muy recalcitrante, solamente es
mineralizado (transformado hasta dióxido de carbono y
agua) en forma limitada por algunas bacterias y extensivamente
por un grupo de hongos, Estos hongos ligninolíticos,
denominados hongos de la pudrición blanca de la madera,
comprenden un grupo de organismos cuya característica es
su capacidad para mineralizar eficientemente la lignina.
Presumiblemente, esta degradación selectiva les permite
tener acceso a la celulosa y hemicelulosa, las cuales finalmente
representan su fuente de carbono y energía.

La mayoría de los hongos ligninolíticos
pertenecen al grupo Basidiomycetes y son los
microorganismos más eficientes en degradar totalmente la
lignina. Estos organismos secretan varias enzimas extracelulares
que son esenciales para la transformación inicial de la
lignina y que en conjunto logran su
mineralización.

Medios de Cultivo

Muchos microorganismos necesitan además uno u
otro de los oligoelementos, vitaminas ó suplementos antes
indicados. Si el medio de cultivo está compuesto por
sustancias químicas definidas, se habla de un medio de
cultivo sintético ó definido. Se pretende conseguir
definir para cada microorganismo los nutrientes mínimos
para establecer un medio mínimo, que contenga
únicamente los componentes necesarios para el crecimiento.
Las especies más exigentes requieren un gran número
de complementos.

Los medios pueden ser clasificados como, naturales,
semisintéticos y sintéticos (Lilly,
1965).

Medio natural

Esta clase de medios está compuesta de productos
naturales de plantas y animales. La composición exacta de
tales medios es desconocida.

Existe una gran variedad de medios naturales que se usan
para cultivar hongos, como son: papa, granos de maíz y
arroz, tapones de zanahorias, ramas, tallos, raíces y
hojas de varias plantas. Productos naturales parcialmente
procesados, tales como, malta y extracto de levaduras, peptona,
caseína hidrolizada son muy conocidos (Lilly,
1965).

Medios semisintéticos

Estos medios están compuestos de partes de
productos naturales y partes de productos químicos de
composición conocida (Lilly, 1965).

Medios sintéticos

Estos medios son ideales en general, porque se conocen
los constituyentes y sus concentraciones. Los medios
sintéticos son esenciales para estudiar los requerimientos
de los hongos, puesto que estos medio pueden satisfacer los
requerimientos nutricionales de los hongos (Lilly,
1965).

Medios líquidos y con
Ágar

El medio líquido es el más utilizado para
las investigaciones nutricionales, mientras que el medio con
Ágar se usa para muchos propósitos, sobre todo para
el examen macro y microscópico (Lilly, 1965).

Fuentes de carbono

Las células pueden dividirse en dos grandes
grupos según la forma química del carbono que
precisan tomar del entorno: las células autótrofas
(auto alimentadas), pueden utilizar el dióxido de carbono
como fuente única de carbono y construir a partir de
él los esqueletos carbonados de todas sus
biomoléculas orgánicas, y las Heterótrofas
(alimentadas de otros), que no pueden emplear el dióxido
de carbono y tienen que obtener el carbono de su entorno en una
forma reducida relativamente compleja, tal como la Glucosa
(Lehninger, 2005).