Bioremediación de suelos contaminados con petróleo usando microorganismos y lombrices de tierra

Benito Hernández Castellanos, académico de la Facultad de Biología de la Universidad Veracruzana (UV), coordina un proyecto interinstitucional con Petróleos Mexicanos (Pemex) para hacer la bioremediación de suelos contaminados por hidrocarburo mediante un proceso que utiliza microorganismos, hongos, plantas y lombrices de tierra. A través de tal acción se puede retornar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condición natural

El doctor en Ciencias en Ecología y Biotecnología se incorporó hace dos años a la UV mediante un proceso de retención y repatriación del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

“La línea de investigación que trabajo se conoce como biorremediación de suelos, principalmente aquellos que han sido contaminados con derrames petroleros y metales pesados. Esto comenzó con un proyecto para Pemex encaminado a analizar el efecto que tales sucesos ocasionaban sobre los organismos del suelo y buscando bioindicadores de contaminación”, comentó.

Precisó, además, que la diferencia entre una biorremediación y una remediación de suelos de tipo físico o químico radica en el tiempo de duración. La ventaja de la primera es su compatibilidad con el medio ambiente; su desventaja es el tiempo que toma, en este caso específico se tiene proyectada a dos años aunque en el primero es posible ver resultados ya que las remociones más grandes de contaminantes ocurren durante los primeros días.

Benito Hernández Castellanos, académico de la Facultad de Biología.

Señaló que en principio eligieron la región de Poza Rica debido a la gran cantidad de derrames petroleros que se han registrado, lo que coloca a Veracruz, al igual que a Tabasco y Campeche, entre las entidades con más percances al año.

“Siendo veracruzano, creo que estamos atendiendo la problemática de nuestro estado, pero esto no limita a extender sus beneficios a más sitios donde la actividad petrolera es preponderante”, advirtió.

Pemex permitió a los científicos el acceso a los campos petroleros, específicamente al campo “Miguel Alemán” y al Pozo Número 98, donde comenzó el trabajo in situ.

“Iniciamos una serie de acciones encaminadas a medir los niveles de contaminación por hidrocarburos que existen en las zonas donde la actividad petrolera es preponderante, encontramos que existían niveles altos de contaminación ocasionados por pasivos ambientales que por diversas causas no se habían atendido y actualmente estamos por publicar los primeros resultados de los trabajos que iniciaron en 2013”, describió.

Atender un tema prioritario a nivel nacional

El año pasado, en una convocatoria del Conacyt relacionada con problemas nacionales prioritarios, su equipo de investigadores, provenientes de tres instituciones distintas concursaron para obtener recursos. Dicho proyecto, que sometieron a concurso, tiene por título “Combinación de tecnologías de biorremediación de suelos para la remediación y protección de ecosistemas contaminados con hidrocarburos”.

En su planteamiento responde a la problemática que ha encarado el Plan Nacional de Desarrollo 2013-2018, donde uno de sus apartados contempla como prioritaria la protección al medio ambiente y en un objetivo específico marca todos los procesos encaminados a la remediación de sitios contaminados, detalló Hernández Castellanos. “A nivel general han sido muy pocos los atendidos; este proyecto en particular, al enfocarse a una de las prioridades nacionales, fue aceptado y nosotros recibimos apoyo financiero por tres y medio millones de pesos para su realización”.

El proyecto está liderado por la UV y el Centro de Investigación y Asistencia Tecnológica del Estado de Jalisco (CIATEJ), participan también el Instituto de Ecología, A.C. (Inecol), y la propia paraestatal; Hernández Castellanos es el responsable por la UV y Silvia Maribel Contreras Ramos por el CIATEJ.

“A Pemex le gustaron los resultados descritos en la propuesta; en ese sentido, este proyecto pretende por medio de la combinación de varias biotecnologías remediar sitios contaminados. Las tecnologías que estamos impulsando en específico son la vermirremediación, que se realiza con lombrices de tierra; la bioaumentación, que por medio de nanotecnología encapsula bacterias que pretenden tener un efecto en los contaminantes mediante su encapsulamiento y liberación gradual, de manera que garantizamos el éxito mediante esta combinación, a la que se suma la fitorremediación, es decir mediante el uso de pastos.

Respecto a esta última biotecnología, comentó que se ha observado que existen pastos en las regiones donde han sucedido derrames petroleros que pudieran tener participación en la remediación, pues ya se ha demostrado que algunos de ellos inciden en este proceso.

El investigador explicó que personal de Pemex ha contabilizado en 30 millones de pesos la remediación de una hectárea de suelo y que “con el tipo de tecnologías que pensamos implementar reducimos los costos que las empresas le cobran a la compañía, consideramos que podemos reducirlo hasta en un 60 por ciento”, aseveró.

El investigador explicó que cuando un derrame de petróleo ocurre sobre agua, el hidrocarburo se expande y es posible observar la magnitud del mismo; sin embargo, en el suelo no se percibe a simple vista porque penetra la superficie y aunque la gravedad sea mayor al primero, es difícil valorarlo.

Trabajos de biorremediación

Benito Hernández recalcó que es muy importante erradicar este problema de contaminación por el daño que puede representar a la salud, ya que generalmente los hidrocarburos, en específico los poliaromáticos, tienen efectos mutagénicos, teratogénicos y carcinogénicos, es decir, que pueden causar mutaciones, defectos congénitos o de nacimiento y provocar cáncer, respectivamente, por ello la importancia de limpiar estos sitios.

La finalidad del Plan Nacional de Desarrollo en este rubro tiene como prioridad proteger el capital natural, aumentar la cantidad de sitios que prestan atención para aumentar el número de sitios remediados y así disminuir progresivamente la contaminación, comentó.

No obstante advirtió que “generalmente Pemex se ha quejado que los paquetes tecnológicos que adquiere, una vez que son aplicados in situ no funcionan en su mayoría, de manera que, respondiendo a dicha problemática, nosotros estamos creando biopolímeros que permitan encapsular consorcios bacterianos, además que posibilita una liberación paulatina.

”Hemos tenido gran aceptación por parte de Pemex, nos han brindado todas las facilidades con base en los resultados que hemos obtenido; entonces, creemos que esta combinación de tecnologías facilitará y disminuirá los costos que implica una remediación”, afirmó.

La investigación que Hernández Castellanos ha realizado se encamina hacia a la vermirremediación y fitorremediación, que han demostrado gran eficacia en la remediación de suelos.

Una de las fortalezas del proyecto es que consiste en un trabajo multidisciplinario, “porque como sabemos los problemas no distinguen entre un área de conocimiento y otra, entonces para atender una problemática debe hacerse de manera multidisciplinaria”.

Lombrices que remedian suelos

El universitario relató que trabajando en Tabasco con otros investigadores encontraron una especie de lombriz llamada Pontoscolex corethrurus en una zona muy contaminada, el campo petrolero “Cinco presidentes”.

A todos les llamó la atención que el organismo fuera altamente resistente e iniciaron un proyecto para saber si esta lombriz era capaz de introducir el contaminante en su metabolismo, por lo que iniciaron una serie de pruebas que demostraron que la especie participaba en la remoción de contaminante de manera directa e indirecta.

“Por la misma actividad que desarrollan las lombrices, permiten el tránsito de diferentes bacterias. Generalmente a nivel del suelo y en cuanto a sus procesos de regeneración, éstos son desarrollados por microorganismos pero se ha visto que cuando al sistema se introducen lombrices que, debido a su actividad, transfieren a los organismos de un sitio a otro, digamos que operan como unos taxistas y llevan a las bacterias de un lado a otro.”

El muestreo comenzó en diciembre de 2015

De acuerdo a sus experimentos fue posible probar que cuando están presentes bacterias con lombrices tienen remociones cercanas al 60 por ciento, y cuando sólo están presentes las bacterias la remoción es del 15 por ciento, mientras que las lombrices solas alcanzan un 30 por ciento aproximadamente.

La ventaja de este tipo de biotecnologías, explicó, es que se realiza con lombrices encontradas en el sitio, no obstante a que es una especie exótica se ha distribuido por todo el mundo; la Pontoscolex corethrurus es originaria de ciertas islas de Brasil pero han hallado que su adaptación en México es amplia, gracias a su amplia plasticidad y una gran tolerancia a condiciones adversas, tanto altas como bajas temperaturas, sin embargo no había sido registrada en zonas contaminadas.

Recordó que la técnica que se utilizaba previamente para la remediación de suelos consistía en la introducción de lombrices provenientes de climas templados, y cuando se aplicaban en climas tropicales no resultaba, ya que morían.

“Creemos que utilizando estas tecnologías, sumadas a la bioaumentación y la fitorremediación, se potencia el uso de lombrices y se ve reflejado en la remoción de los contaminantes; es lo que intentamos probar en este pozo petrolero de la región de Poza Rica.”

Respecto a los pastos que participan en la remoción de contaminantes: Paspalum Conjugatum y Cynodon dactylun, dijo que se han encontrado en la zona de investigación y buscarán comprobar si pueden mejorar la biorremediación.

El investigador explicó que el proyecto se divide en dos etapas: la primera, actualmente en proceso, es de laboratorio y busca probar la efectividad de cada uno de los tratamientos y se tendrá un control a nivel combinación de técnicas.

“Nosotros suponemos que la mejor tecnología será la que conjunte estas tres: fitorremediación, bioaumentación y vermirremediación, apostamos que la combinación será la más eficiente pero habrá que probarlo a nivel laboratorio.”

El trabajo in situ comenzó en el Pozo Número 98.

En la segunda etapa se probarán las técnicas a nivel campo, para ello elegirán una parcela piloto contaminada donde aplicar la mejor tecnología que haya funcionado a nivel laboratorio, y durante un periodo de tiempo se medirá cómo se van reduciendo las concentraciones del hidrocarburo para comprobar su efectividad.

El muestreo de la primera etapa comenzó en diciembre, se han tomado muestras para analizar el nivel de contaminación de la zona y registrado la abundancia o ausencia de organismos, “queremos tener un antes y un después del tratamiento, que nos sirve como un método de control, a ello se le sumarán los resultados del control a partir de una zona libre de contaminantes”.

Comentó además que en este proyecto participan varios académicos de la Facultad de Biología, seis tesistas, tanto de maestría como de licenciatura, y por ello se vinculan directamente con el quehacer del biólogo y del químico e involucra a personas del área biológica, de ciencias químicas, de ingeniería ambiental y de ciencias agrícolas.

Refirió que si se obtienen resultados satisfactorios este proyecto podría llevarse a otros sitios contaminados, pues permitirá generar nueva tecnología que estará en servicio de la comunidad para la solución de problemas, ello se refleja en una mejor calidad de vida de los pobladores de la región disminuyendo la contaminación del suelo.

Hernández Castellanos puntualizó que Pemex tiene mucho interés en el éxito del proyecto porque anualmente gasta cuantiosos recursos en la remediación de suelos, “hemos tenido todo el apoyo y creemos que cuando podamos probar la efectividad de esta tecnología estará a disposición de la empresa para llevarla a otros sitios contaminados”.