ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO

FACULTAD DECIENCIAS

ESCUELA DECIENCIAS QUIMICAS

INGENIERIA EN BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

CATEDRABIORREMEDIACION

INGENIERASOFIA GODOY

Tema

DISMINUCIN DE LA CONCENTRACIN DE RGANO CLORADOS DE UN SUELO AGRCOLA CONTAMINADO POR MEDIO DEL METODO DE LANDFARMINGIntegrantes

Jhoanna Chvez Mauro Buay Blanca Carrin Alexander Villamarin Fernanda Cruz Cesar Paucar

1. ANTECEDENTES

El suelo es considerado un sistema abierto ya que recibe y pierde materiales que afectan su entorno, es por ello que est expuesto a la contaminacin.Los Organoclorados son considerados compuestos utilizados ya que impiden el crecimiento de organismos o plagas.Ante la problemtica que genera la utilizacin de los rganos clorados, se ha planteado buscar la disminucin de los mismos con mtodos tecnolgicos de biorremediacin, dicho mecanismo es un conjunto de procesos que permiten recuperar o eliminar los contaminantes que han penetrado en el suelo.Es por ello que el mtodo de Landfarming es un proceso de biorremediacin que ya ha sido aplicado en varios suelos agrcolas, buscando su mejoramiento efectivo, eliminando o bajando los ndices de contaminacin, ayudando as a mejorar la calidad del suelo contaminado.La elaboracin de este proyecto en base a la informacin recolectada, es enfocarnos en disminuir la cantidad de rganos clorados detectados mediante los previos anlisis, para buscar soluciones y poder expandirlas in situ en todos los lugares que sean necesarios.

2. JUSTIFICACIN.El proyecto est enfocado a las mejoras y renovacin de los suelos agrcolas del Cantn San Andrs por la presencia y el uso de pesticidas (rgano clorados) que son los causantes de la alteracin de los suelos, as como de algunos de los problemas de salud en la poblacin cercana al rea de produccin agrcola.Los compuestos que se buscan reducir son los rganos clorados, compuestos orgnicos no naturales que tienen cloro en su molcula y son capaces de intervenir en los procesos celulares normales, entre otros la reproduccin. Son relativamente estables y omnipresentes en el ambiente. Son utilizados para el control de plagas en el sector agrcola.Todo esto se realizar mediante el proceso de Landfarming que es una tcnica de bio-recuperacin que puede ser utilizada para descontaminacin y consiste en provocar la oxidacin biolgica de los contaminantes como los rgano clorados contenidos en el suelo, por medio de la estimulacin de la micro flora natural que se encuentra en el suelo. Este mtodo es una forma ms permisora y menos costosa de eliminar los pesticidas.

NOMBRE DEL PROYECTO

DISMINUCIN DE LA CONCENTRACIN DE RGANO CLORADOS DE UN SUELO AGRCOLA CONTAMINADO POR MEDIO DEL METODO DE LANDFARMING

LOCALIZACION Avenida Unidad Nacional 32-06 y Lavalle

VOLUMEN O PESO DEL SUELO Peso del suelo recolectado fue de 1 Kg por cada muestra (4Kg)

PLAZO DE EJECUCION 4 meses ( Abril Julio )

3. OBJETIVOS

3.1. GENERAL

Disminuir la concentracin de pesticidas (rgano clorados agregados al suelo agrcola) por medio de la utilizacin del mtodo de Landfarming en un armazn de tratamiento e invernadero.

3.2. ESPECFICOS

Realizar controles peridicos del suelo bajo los principales parmetros establecidos por la tutora del maestro de la ctedra de Biorremediacin para verificar las condiciones en las que se encuentra el suelo en tratamiento. Comprobar mediante anlisis de laboratorio el declive de la concentracin inicial, intermedia y final del contaminante presente en las muestras de suelo que se encontraban en el tratamiento de Landfarming. Comparar los resultados finales con los resultados iniciales de las muestras de suelo en tratamiento para establecer si estn dentro o no de la norma establecida en el TULSMA para suelos de uso agrcola.

4. ETAPAS DEL PROCESO

4.1. RECOLECCIN DEL SUELO CONTAMINADOEl tratamiento de Landfarming, est constituida por una pequea maqueta impermeabilizada con una geo membrana divida en cuadrantes. La mezcla de todos los materiales a tratar se realiza en la pequea caja de mezclado (similar al usado en construccin de plantas de tratamientos); de tal manera que los lixiviados y una pequea parte de rgano clorados represente un 20 % de la mezcla; el 80 % restante es tierra, bacterias y nutrientes. Una vez realizada la mezcla se distribuye en reas de secado dentro del Landfarming, sin exceder los 50 cm de altura. Estas deben ser removidas peridicamente para impedir que se compacten y para permitir su aireacin el mayor tiempo posible hasta las capas ms profundas, asegurando la bio actividad aerbica. La humectacin del material debe ser realizada por aspersin una vez depositadas las capas.

4.2. ADECUACIN DE LA PLATAFORMA DE TRATAMIENTO (O CONSTRUCCIN SI ES EL CASO)Previo al inicio de las actividades de la recoleccin del suelo contaminado con pesticidas, se procedi a realizar un modelo de biorremediacin.La maqueta o caja en el cual se va a tratar el suelo tiene las siguientes dimensiones aproximadas de 30cm de ancho, 50 de alto y 60 cm de longitud.La caja de la muestra de biorremediacin en el cual se aplica la tcnica de Landfarming est diseada para cumplir los siguientes parmetros que requieren los microorganismos para degradar los compuestos rganos clorados entre ellos tenemos:

El Control optimo del pH La Humedad relativa del medio La temperatura

Los controles de esta tcnica se los hace de forma manual y peridica con el fin de obtener resultados favorables para la degradacin de los compuestos rganos clorados, del medio que se va a tratar y se debe tener en cuenta la eficiencia de los microorganismos del medio a tratar para obtener resultados favorables para la biodegradacin de estos compuestos.

4.3. MATERIALES Madera Platico de Invernadero 4 Bandejas Canaleta Clavos Martillos Fundas Simplot Muestra de Suelo Aserrn

4.4. MUESTREOAl momento de realizar el muestreo primeramente se reconoci el terreno y se realiz un croquis del mismo para poder identificar los lugares ms apropiados para la toma de las muestras considerando que deben ser lo ms representativas posibles.El croquis del terreno se lo realizo estimando que vamos a tomar 8 muestras en diferentes lugares, realizamos la toma de las muestras en zig-zag, tal como lo representamos a continuacin:

Una vez estimado los lugares de muestreo, se procedi a la toma de las muestras realizando un muestreo compuesto el cual consiste en obtener una muestra de suelo a partir de la extraccin de varias muestras simples tomadas en diferentes puntos con un mismo volumen de suelo y a la misma profundidad.Se tom un aproximado de 0,5 a 1 Kg de suelo en cada muestra simple y a una profundidad de unos 25 a 35 cm. Todas estas muestras se reunieron sobre el terreno y se procedi a realizar la mezcla para que sea uniforme.Hecho esto realizamos un cuarteo de la muestra de suelo para obtener la muestra ms representativa, eliminando cada vez unos 0,5 kg de suelo por cada cuarteada hasta obtener una muestra representativa de 4 kg de suelo.Posteriormente se procedi a guardar las muestras de suelo en fundas plsticas membretadas para su trasporte hacia el lugar donde se realizar el tratamiento correspondiente. ENVO DE LA MUESTRA AL LABORATORIOLa cantidad de la muestra que se mand a analizar fue de 1 Kg, la cual fue envasada en una funda plstica, hay que tener en cuenta que el suelo debe estar seco de preferencia. La muestra debe estar correctamente identificada con la informacin correspondiente del responsable de la muestra y datos de la muestra. Para evitar cualquier confusin y mal uso de la muestra.4.4.1. ANLISIS DE LABORATORIO Y RESULTADOS Tabla1.- Procedimientos especficos de anlisis utilizados para la caracterizacin de los suelos contaminadosPARMETROPROCEDIMIENTO ESPECFICOMTODO

CONTEO DE BACTERIASConteo en placa

ORGANOCLORADOS TOTALES PEE/LABCESTTA/133 GC-MS

Tabla2.- Resultados obtenidos en la caracterizacin fsico-qumica y microbiolgica de los suelos contaminados de los residuales de las muestras analizadas en el LABCESTTAPARMETROEXPRESADO ENUNIDADRESULTADOLMITES PERMISIBLES

CONTEO DE BACTERIASUFCUFC/g13*10^6>10^6

ORGANOCLORADO TOTALES OCmg/Kg105330,1

4.4.2. ANLISIS DE RESULTADOS Conocidos los resultados de los anlisis de laboratorio podemos observar que el contenido de organoclorados en la muestra de suelo se encuentra totalmente fuera del lmite mximo permisible establecidos en el LIBRO DEL TULSMA ANEXO 2, adems por el contenido de microorganismos presentes en la muestra podemos darnos cuenta que el proceso de biorremediacin est por buen camino ya que la presencia de colonias bacterianas en el suelo son indicadores de que se est realizando con xito la remediacin por parte de los microorganismos presentes en la muestra, y no es necesario una bioaumentacin ya que el contenido de microrganismos presentes en el suelo es bueno y se encuentra de manera superior al lmite mnimo permisible para que se d una buena remediacin.

4.5. TRATAMIENTO BIOLGICO LANDFARMINGEl tratamiento biolgico consiste en promover y mantener activa una poblacin microbiana (biomasa) que metabolice determinados residuos. Se pueden identificar, establecer y controlar las condiciones favorables que aseguren el crecimiento y desarrollo de la biomasa, esto har que la biodegradacin se lleve a cabo a una velocidad suficientemente alta como para que el tratamiento pueda ser competitivo con las alternativas fsico-qumicas existentes.Estas condiciones que influyen en la velocidad a la que tiene lugar el metabolismo y por lo tanto la biodegradacin, pueden ser agrupadas en tres categoras:

Concentracin y Toxicidad:Es importante tener en cuenta la concentracin a la que se encuentra el contaminante por dos razones principales:1.- Las sustancias orgnicas que son biodegradables a una determinada concentracin pueden volverse persistentes a concentraciones mayores porque se inhibe el crecimiento del cultivo microbiano. Inclusive a concentraciones aun ms altas puede llegar a ser toxico el compuesto para los microorganismos.2.- La concentracin inicial del contaminante es importante para determinar el tiempo de tratamiento y la factibilidad de aplicar este tipo de tecnologa.Estructura qumica (biodegradabilidad del sustrato).El xito de la remediacin en biopilas depende fuertemente de las caractersticas del contaminante. Hidrocarburos de petrleo como gasolina, diesel, lubricantes y crudo contienen varios tipos de compuestos, adems de Carbono e Hidrgeno. Lo que hace que qumicamente sean compuestos de mucha complejidad. Para poder ser tratado en landfarming, el compuesto debe ser degradable bajo las siguientes condicione:1.- Bajo condiciones aerbicas, a una velocidad bastante rpida como para permitir que la Biorremediacin finalice en unas pocas semanas.

2.- La velocidad de degradacin debe ser tal que como para que predomine sobre la velocidad de volatilizacin.

METODOLOGIAParmetros para el diseo y construccin:Como se trata de un sistema experimental no necesitamos tener volmenes de tratamiento demasiado grande, ni tampoco es necesario que nuestra unidad de tratamiento se encuentre en un lugar donde se nos dificulte hacerle el seguimiento. Sin embargo existen condiciones para disear este sistema las cuales consideraremos a continuacin:

Seleccin del lugar Preparacin del terreno y construccin de las bases Instalacin del sistema de aireacin Instalacin del sistema de adicin de humedad. Instalacin del sistema de recoleccin de lixiviados Formacin del LandfarmingEsta tcnica se basa en oxigenacin del suelo por la remocin mecnica de capas de reducido espesor por medio de herramientas de labranza. Las condiciones normalmente incluyen contenido de humedad, aireacin, pH he incorporacin de nutrientes. La frecuencia de remocin es ajustada para cada situacin particular de modo de obtener una adecuada aireacin del terreno. Por tratarse de capas de escaso espesor, el suelo bajo tratamiento es afectado fuertemente por las condiciones ambientales externas, es decir vientos, lluvias, cambios trmicos, irradiacin, etc.

Tabla 3.- Composicin del landfarming

MATERIAS PRIMASCANTIDAD

Suelo contaminado 4 Kg

Materia orgnica (residuos vegetales) 1.5 kg

Material de prstamo (aserrn)0.5 Kg

4.5.1. CONTROL Y SEGUIMIENTOEn el proceso que hemos estado realizando, que es la tcnica LAND FARMING lo con control de humedad, pH, temperatura una vez por semana con el seguimiento correspondiente, a la vez que tambin describimos de forma breve todas las actividades que se han realizado mediante un cuadro de actividades por semana en el mes.

ACTIVIDADESABRILMAYOJUNIOJULIO

SemanaSemanaSemanaSemana

1234123412341234

Eleccin del mtodo para Biorremediacin del Suelo Contaminado con rgano cloradosX

Reconocimiento de la zona donde est el suelo adecuado para el tratamiento.X

Construccin de la plataforma de TratamientoX

Caracterizacin inicial del suelo Contamianado por compuestos organoclorados Anlisis LabX

Inicio del proceso de Biorremediacin por el mtodo de LandfarmingX

Desarrollo y control del proceso de Biorremediacin por el mtodo de LandfarmingXXXXXXXXX

Caracterizacin de suelos medio ciclo Anlisis LabX

Control de pH, temperatura y Humedad del procesoXXXXXXX

Caracterizacin de suelo fin de ciclo Anlisis LabX

Presentacin de Resultados del ProyectoX

Defensa FinalX

Disposicin Final de suelo descontaminadoX

VARIACIN DE PARMETROS EN EL CONTROL DE PH, TEMPERATURA, HUMEDAD DEL PROCESO

pH

Humedad

Temperatura

Tabla 5.- Resultados de los anlisis finales del proceso de remediacin del residual de las muestras de suelo Agrcola mediante la tcnica de LANDFARMINGParmetroExpresado enUnidadResultadoLmites permisibles

Compuestos ORGANOCLORADOSmg/Kg de suelomg/Kg suelo105330.1

Microorganismos (1)intermedioUFCUFC11*>

Microorganismos ltimo anlisisUFCUFC13*>

4.5.2. DISPOSICIN FINALEn la prctica mediante un modelo experimental se construy un prototipo en el cual se utilizaron para el proceso muestras limitadas de suelo puestas en bandejas pequeas de plstico, se realiz a pequea escala, el material residual mnimo se lo tuvo que confinar para su posterior eliminacin ya que no se puede devolver al suelo que se lo extrajo por riesgo de contener residuos del contaminante que no se hayan degradado en el proceso de biorremediacin.Las instalaciones que es el prototipo se lo puede donar a los tutores encargados de la ctedra de biorremediacin que quieran aplicar el proceso con la tcnica de Landfarming en lo posterior.5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES5.1. CONCLUSIONES Gracias al proceso de Landfarming y la utilizacin de un invernadero para aumentar la temperatura de las muestras la disminucin del contaminante se dio de a no es un valor notable debido a que al tiempo del tratamiento que se le dio no es el adecuado para una reduccin de al menos un 80% Se realizaron controles peridicos del suelo demostrando que las colonias de bacterias aumentaban con el paso del tiempo e incremento de la temperatura, el pH inicial era apto en el suelo para la agricultura, mientras que en al aumentar el organoclorado en la muestra de suelo su pH fue tan cido que provoc que el suelo sea infrtil para la agricultura.

Se comprob mediante el primer anlisis que la muestra contena concentraciones muy bajas de organoclorados con un El segundo anlisis se realiz luego de contaminar la muestra verificando la contaminacin mediante el anlisis de laboratorio teniendo un resultado elevado de La tercera muestra analizada demuestra la reduccin de organoclorados mediante el proceso de Landfarming Los resultados iniciales fueron de mientras que los resultados finales tienen un valor de , el valor inicial se encontraba dentro de la norma, es por esto que se realiz la contaminacin del suelo, de este modo llegamos al resultado final con un valor muy alto estando fuera de la norma establecida en el Libro VI anexo 2 Criterios de Remediacin o Restauracin del Suelo del TULSMA

5.2. RECOMENDACIONES

1. ALCANCE Los tratamientos biolgicos de degradacin en suelos pueden ser eficientes y econmicos usando tcnicas como Landfarmig o compostaje para poner a ese contaminante dentro de los lmites permisibles que se estipula en la normativa vigente TULSMA.El propsito de este Proyecto es enfocarnos en la Biorremediacin de un suelo agrcola contaminado con pesticidas, para disminuir la carga contaminante que presentan las muestras de suelo las cuales despus de su caracterizacin y los respectivos anlisis biolgicos, microbiolgicos se va a determinar su estado con el fin de lograr su remediacin al finalizar el proyecto.Se realizara los respectivos anlisis para ver el grado de contaminacin que presentan las muestras, teniendo en cuenta la cantidad de suelo que tengamos a disposicin para hacerlo de forma ex situ en pequeas bandejas, utilizando el mtodo ms eficiente para Biorremediacin.Tambin tendremos que darle un respectivo seguimiento conforme a un cronograma de actividades y anlisis peridicos para ver cmo avanza el proceso de recuperacin; as mismo se har un anlisis final para comprobar los resultados iniciales y finales, para luego darle la correcta disposicin del recurso suelo recuperado. Qu se espera recibir del proyecto de Biorremediacin?Resultados concretos sobre la disminucin de pesticidas que se encuentren en el suelo siempre tomando en cuenta que estn esos valores dentro de la normativa vigente TULSMA.Cul es el grado de detalle que vamos a entregar?El grado de detalle que vamos a entregar es un suelo que se pueda volver a utilizar con un contenido mnimo de contaminante y que no tenga mayor inconveniente al utilizarlo en el rea agrcola, teniendo en cuenta el historial del suelo tratado y rigindonos siempre con las normas vigentes.

2. ADQUISICIONES Instrumentos: Palas Termmetro Fundas Balanza electrnica Esptula Recipientes para guardar muestras PlsticoMateriales que sern utilizados para la toma de muestras y traslado de la misma al lugar donde se llevara a cabo el proceso de biorremediacion.

3. PRESUPUESTO