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I I W O R K S H O P I N T E R N O

P R O Y E C T O A N I L L O A G U A D E M A R A T A C A M A : I N T E G R A C I Ó N D E P R O C E S O S P A R A E L A H O R R O D E E N E R G Í A Y A G U A

Proyecto D1

YANETT LEYTON

Equipo de trabajo- Arlette Letelier

- Marcela Martínez

- Yanett Leyton

II WORKSHOP INTERNO - PROYECTO ANILLO AGUA DE MAR ATACAMA: INTEGRACIÓN DE PROCESOS PARA EL AHORRO DE ENERGÍA Y AGUA

Objetivo

Identificar bacterias marinas que inhiban la fijación de microalgas formadoras de bioincrustaciones en sustratos

II WORKSHOP INTERNO - PROYECTO ANILLO AGUA DE MAR ATACAMA: INTEGRACIÓN DE PROCESOS PARA EL AHORRO DE ENERGÍA Y AGUA

• Bacterias antibioincrustantes

II WORKSHOP INTERNO - PROYECTO ANILLO AGUA DE MAR ATACAMA: INTEGRACIÓN DE PROCESOS PARA EL AHORRO DE ENERGÍA Y AGUA

- Problemas: Resistencia hidráulica, disminución de lapermeabilidad de membranas, gastos de limpieza,sustitución de membranas y obstrucción de tuberías.

- Prevención: floculación; coagulación; microfiltración; ozono; irradiación UV.

- Antofagasta se abastecerá en un 100 % de agua potable extraída desde el mar.- Uso de agua de mar para sus procesos mineros

- Hoy en día las empresas tienen una visión por conservar el medioambiente y reemplazar el uso de biocidas químicos.

Bacterias antibioincrustantes

II WORKSHOP INTERNO - PROYECTO ANILLO AGUA DE MAR ATACAMA: INTEGRACIÓN DE PROCESOS PARA EL AHORRO DE ENERGÍA Y AGUA

Metabolitos activos de bacterias permitirán detener la adherencia de los primeros microorganismos que conforman las biopelículas para debilitar futuros asentamientos de organismos a los sustratos.

Aislamiento de cepas

Selección de cepas (ADN- PCR- RFLP)

Crecimiento de microalgas

Toma de muestras del intermareal

Selección de microalgas de cepario

Metodología

Detección de actividad bacteria contra microalga

Identificación bacteria

Selección de bacterias de cepario

Crecimiento de bacterias

Evaluación de inhibición de biopelículas

Identificación Microalga

Bacterias antibioincrustantes

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Codificación Especie No acceso % identidad

M1-10 NR_112637.1 99

M2-11 NR_112637.1 100

M6-10 NR_112637.2 100

M9-5 NR_112637.3 100M10-11 NR_116191.1 99

M1-7 NR_044428.1 99

M3-9 NR_044428.1 99

M4-9 NR_044428.1 99

M5-2 NR_044428.2 99

M6-5 NR_044428.1 99

M7-7 NR_044428.1 99

M9-2 NR_044428.2 99

M9-9 NR_044428.1 99

M2-1 NR_113600.1 99

M2-3 NR_113600.1 99

M2-2 Pseudomonas putida NR_113651.1 99

M6-1 Pseudomonas monteilii NR_024910.1 99

M6-2 Paenibacillus sp. KC753337.1 100

M6-3 NR_113627.1 99

M7-4 NR_112164.1 99

M7-9 NR_113627.1 99

M10-4 NR_113627.1 99

M6-6 Alcaligenes aquatilis NR_104977.1 99

M10-8 Vibrio toranzoniae NR_117680.1 99

M10-12 Pseudomonas segetis AY770691.2 99

Paenibacillus taichungensis

Pseudomonas azotoformans

Paenibacillus pabuli

Bacillus pumillus

Bacterias antibioincrustantes

Cepas : 62 RFLP : Muestra la relación genética entre bacteriasGrupos : 25Especies : 10

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Bacterias antibioincrustantes

IntermarealBahía San Jorge

Antofagasta

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Bacterias antibioincrustantes

Tabla 2: Microalgas del Intermareal de la Bahía San Jorge de Antofagasta, formadoras de bioincrustrantes.

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Bacterias antibioincrustantes

Fig. 1: Adherencia del Mix UA a sustratos biologizados con bacterias. Fig. 2: Adherencia del Mix AC14/AC16 a sustratos biologizados con bacterias.

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Bacterias antibioincrustantes

CONCLUSIONES

Es posible concluir que es viable utilizar bacterias marinas como Bacillus pumilus para inhibir la fijación inicial a sustratosartificiales como PVC, de microalgas nativas de las costas del norte de Chile.

Se deben seguir desarrollando investigaciones que permitan identificar los metabolitos inhibitorios y mediante nuevasherramientas moleculares producirlos in vitro e inmovilizarlos en sustratos artificiales para prevenir el desarrollo debioincrustaciones.

II WORKSHOP INTERNO - PROYECTO ANILLO AGUA DE MAR ATACAMA: INTEGRACIÓN DE PROCESOS PARA EL AHORRO DE ENERGÍA Y AGUA

• Remoción de metales pesados en matrices de agua por microalgas

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Remoción de metales pesados en matrices de agua por microalgas

La generación del Drenaje ácido de mina se debe a la interacción entre el material con capacidad de reacción (botaderos,

depósitos de relave, residuos derivados del proceso de lixiviación, rajos y minas subterráneas) con el agua natural, oxígenoatmosférico y/o microorganismos.

Figura 1. Ejemplo de DMA en una faena minera.

El drenaje ácido de mina es la consecuencia de la oxidaciónde algunos sulfuros minerales (pirita FeS2, esfalerita ZnS2,calcopirita CuFeS2 , etc. en contacto con el oxígeno del aire yagua:

Sulfuro mineral + Oxígeno + Agua = Sulfato + Acidez + Metal

También otros oxidantes como hierro férrico puedereemplazar al oxígeno del aire en la reacción y en algunoscasos al oxígeno del agua:

Sulfuro mineral + Hierro férrico + Agua = Sulfato + Acidez +Metal

Problemática:

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Remoción de metales pesados en matrices de agua por microalgas

Los drenajes de minas en operación o abandono generan problemas de contaminación y degradación de los ecosistemas, pudiendollegar a extinguir la vida acuática, es por esto que en octubre de 2011 fue promulgada la Ley 20.551 que regula el cierre de faenas yactividades mineras estipula en su artículo segundo que las empresas mineras deberán asegurar la estabilidad física y química enconformidad con la normativa ambiental vigente

Una forma de evitar la formación de aguas ácidas es la neutralización de las mismas, en este sentido la oxidación de una tonelada depirita produce casi una tonelada de hidróxido férrico y cerca de una tonelada y media de ácido sulfúrico.

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Remoción de metales pesados en matrices de agua por microalgas

Ejemplos de algas utilizadas en la remoción de metales en aguas

Diversos estudios se han llevado a cabo desde hace algunas décadas para evaluar la remoción de metales por algas. Entre ellas:

Capacidad de remoción de cadmio del48.7% en un medio con 50 μM de Cd(Matsunaga et al., 1999).

Chlorella sp.

Cladophora glomerata Oedogonium rivulare

Presentaron porcentajes mayores al 80% (80- 94%) de remoción para Co, Cu y Pb (Sternberg y Dorn, 2002).

Scenedesmus obliquus

Remoción de sales de potasio y mineralesde aguas residuales, así como acumulaciónde Zn y Cd con altas concentraciones deFósforo en el medio (Shehata, et al., 1980;Hodaifa et al., 2008)

Demodesmus pleiomorphus

Tetraselmis suecica

Se encontraron porcentajes de hasta 60.1%de remoción en cultivos conconcentraciones de hasta 45 mg/L deCadmio. (Monteiro, et al., 2011).

Remoción de 61 mg de Cd/g de biomasa enun medio con una concentración inicial de5 ppm de Cadmio, el cual fueprincipalmente adsorbido a la superficie(Monteiro, et al., 2011).

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Remoción de metales pesados en matrices de agua por microalgas

Hipótesis:

Es posible biorremediar aguas ácidas de mina a través de la utilización de microalgas endémicas de la región deAntofagasta.

Objetivo General:

Evaluar capacidad de remoción de metales pesados en aguas tipo ácidas de 2 microalgas endémicas de la región,además de evaluar influencia de estas sobre la estabilización del pH de dichas matrices.

Objetivos Específicos:

- Evaluar viabilidad de dos microalgas endémicas a altas concentraciones de los metales Fe+2, Zn+2 y Cu+2 en unamatriz ácida.

- Evaluar remoción de metales por las microalgas desde la matriz ácida.- Evaluar estabilización del pH de la matriz ácida por las microalgas.

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Remoción de metales pesados en matrices de agua por microalgas

Materiales y Métodos: 1*107 cél*mL-1 + Solución Salina

Microalga 1 Microalga 2

Ensayo a pH3

Fe+2

(FeCl2*6H2O)• 100 mg/L• 50 mg/L• 20 mg/L

Cu+2

(CuSO*5H2O)• 100 mg/L• 50 mg/L• 20 mg/L• Control pH• Control

Zn+2

(ZnSO4*7H2O)• 100 mg/L• 50 mg/L• 20 mg/L

50 mL

- Recuento celular a través de cámara Neubauer 0, 4, 8 y 12 horas- Determinación de remoción de metales (Fe+2, Cu+2 y Zn+2). Kit y espectrofotómetro 0, 4, 8 y 12 horas.- Determinación de pH (Ph Metro digital) 0, 4, 8 y 12 horas.

ShAKING INCUBATOR JSSI-100C-R1 A 20°Ca 90 rpm

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Remoción de metales pesados en matrices de agua por microalgas

Resultados Microalga 1

Horas

Concentración inicial de metal

(mg/L)Remoción Hierro (%)

Remoción Cinc (%)

Remoción Cobre (%)

pH Promedio Hierro

pH Promedio Cinc

pH Promedio Cobre

0

100 0 0 0 3 3 3

50 0 0 0 3 3 3

20 0 0 0 3 3 3

4

100 8.4 12.3 37.3 1.3 5.6 5.5

50 59.5 16.0 30.3 2.5 5.3 5.8

20 68.6 34.7 51.0 3.3 6.0 6.4

8

100 17.6 16.2 46.0 1.6 6.5 5.7

50 60.7 32.8 40.4 3.6 6.1 6.1

20 70.4 41.8 68.6 5.8 6.5 6.7

12

100 47.2 17.8 80.6 1.7 6.3 5.9

50 85.2 37.6 56.3 3.7 6.7 6.2

20 99.6 62.2 92.8 6.3 6.7 7.0

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Remoción de metales en agua por microalgas

Resultados Microalga 2

Horas

Concentración inicial de metal

(mg/L)Remoción Hierro (%)

Remoción Cinc (%)

Remoción Cobre (%)

pH Promedio Hierro

pH Promedio Cinc

pH Promedio Cobre

0

100 0 0 0 3 3 3

50 0 0 0 3 3 3

20 0 0 0 3 3 3

4

100 54.4 3.0 46.8 1.9 4.1 4.9

50 51.7 5.6 66.4 2.4 4.7 5.1

20 72.1 1.6 78.8 3.0 4.7 5.2

8

100 67.0 19.8 57.5 1.7 4.9 4.8

50 62.5 48.0 68.8 2.5 4.9 4.9

20 86.0 28.7 80.6 2.8 5.0 5.2

12

100 68.6 39.8 79.0 1.8 5.4 5.0

50 82.1 61.2 71.0 2.8 5.2 5.6

20 88.6 41.9 89.7 4.8 5.2 6.4

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II WORKSHOP INTERNO - PROYECTO ANILLO AGUA DE MAR ATACAMA: INTEGRACIÓN DE PROCESOS PARA EL AHORRO DE ENERGÍA Y AGUA

Remoción de metales en agua por microalgas

CONCLUSIONES

Es viable utilizar microalgas como un método de biorremediación de metales pesados desde aguas tanto deprocesos y drenaje ácido.

La biorremediación permitirá recuperar metales de interés y recuperación de agua de los procesos mineros.

Se debe seguir investigando sobre el desarrollo de ésta tecnología para establecer sustentabilidad y viabilidadde implementación dentro del sistema productivo de las industrias mineras.

Productos

- Tesis de pre grado:

Bacillus pumilus inhibidor de la formación de biopelículas de mix microalgales en sustratos artificiales. Arlette Letelier López, estudiante de Biotecnología.

- Presentación en seminario:

Seminario Proyecto Anillo. Octubre 2015. Bacterias inhibidoras de biopelículas

.

- Presentación congreso:

X Congreso de Ciencias del Mar. MarCuba 2015. Habana Cuba. Bacterias marinas inhibidoras de la formación de biopelículas microalgales

- Publicaciones:

- Remoción de metales en agua de mar por microalgas . (Redacción)

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