Evaluación preliminar de una alternativa para el control de derrames de petróleo en fuentes hídricas a partir del adsorbente daucus carota y posterior degradación con pseudomona aeruginosa en un biorreactor

Abstract

El derrame de petróleo constituye un problema ambiental porque genera efectos a largo plazo como la reducción en el crecimiento de árboles, especialmente en manglares, la persistencia del aceite residual en los sedimentos, la absorción del petróleo por parte de animales y plantas en donde se generan efectos tóxicos y la muerte de peces que ocasiona un impacto económico tanto en la pesca como el turismo (Duke & Burns, 1999). Las alternativas actuales para el derrame de petróleo consisten en mecanismos tradicionales como bombas, cucharilla de emergencias, bayetillas y uso de materiales adsorbentes sintéticos (Serrano & Cardeñosa, 2015) que pueden ser costosos y poco amigables con el medio ambiente. En el siguiente trabajo de grado se evaluó una alternativa novedosa y más amigable con el medio ambiente, para el control de derrames de petróleo en fuentes hídricas. Consiste en la adsorción de petróleo a partir de un material vegetal, para este caso Daucus carota, comúnmente conocido como zanahoria, para luego determinar el porcentaje de degradación del hidrocarburo, mediante el uso de la bacteria Pseudomona aeruginosa. Este proyecto presenta una alternativa para mitigar los impactos ocasionados por los derrames accidentales de petróleo, en fuentes hídricas que se puedan presentar a futuro. Las fibras de la Daucus carota presentan alta capacidad de adsorción debido a que esta contiene alto contenido de lignina al igual que otros adsorbentes naturales. (López, 2013) Por otro lado, la Pseudomona aeuroginosa tiene la capacidad de degradar queroseno, diésel y otros compuestos con alto contenido de alcanos los cuales son el mayor componente del petróleo crudo. (Salgado, Pineda & Mesta, 2008). Para la evaluación del adsorbente, Daucus carota, se consideraron indicadores como la capacidad de adsorción, la humedad y flotabilidad; para los ensayos de biodegradabilidad se evaluó el crecimiento de la bacteria mediante conteo de colonias y el porcentaje de remoción de petróleo por gravimetría. Los resultados indicaron que la adsorción de petróleo fue del 100% en condiciones dinámicas y estáticas, también se observó mediante la prueba de humedad, una adsorción promedio de 5,95 g. Se evidenció en los 24 biorreactores construidos crecimiento de Pseudomona aeruginosa, lo que indica que la bacteria fue capaz de tomar el petróleo y las fibras de la zanahoria como fuente de carbón y energía. En todos los biorreactores existió un porcentaje de degradación de petróleo atribuible a la Pseudomona aeruginosa. Los porcentajes de remoción de los biorreactores con Daucus carota mostraron promedios de 23,36% para el cultivo directo y de 41,78% para el inoculo en caldo luria, mientras que los biorreactores sin Daucus carota mostraron porcentajes de remoción de 46,71% y 48,03% para el cultivo directo y para el inoculo en caldo luria respectivamente. El porcentaje de degradación fue mayor en los biorreactores sin Daucus carota, posiblemente porque los microorganismos prefieren el adsorbente como fuente de carbón y energía. Sin embargo, cuando se utilizó inoculo en caldo luria el resultado fue comparable a los blancos, lo que indica que el uso del absorbente Daucus carota y posterior degradación con Pseudomona aeruginosa es una alternativa ventajosa para la contención y remoción de derrames accidentales de petróleo en fuentes hídricas. ABSTRACT: The oil spills pose a serious environmental problem because it generates long-term effects such as reduction of trees growth, especially in mangroves, persistence of residual oil in sediments, absorption of oil by animals and plants along with associated adverse effects and population decrease of fishes impacting both fishing and tourism (Duke & Burns, 1999). The current alternatives for oil spill control include mechanisms as pumps, emergency spoons, cloths and the use of synthetic adsorbent materials (Serrano & Cardeñosa, 2015) that might be expensive and unfriendly to the environment. This project presents and evaluates a novel and more environmentally friendly procedure to mitigate the negative impacts caused by oil spills in water bodies. The first phase consists in the assessment as adsorbent of Daucus carota, commonly known as carrot, and then estimation of oil degradation percentage using the bacterium Pseudomona aeruginosa. Daucus carota fibers have high adsorption capacity because it contains lignin and other natural adsorbents. (López, 2013) On the other hand, Pseudomona aeuroginosa can degrade kerosene, diesel and other compounds with high alkane content which are the major component of crude oil. (Salgado, Pineda & Mesta, 2008). For the assessment of Daucus carota as adsorbent, indicators such as adsorption capacity, humidity and buoyancy are used; for the biodegradability tests, colonies counting were used for growth evaluation and oil removal percentage was determinated by gravimetry. The results indicated 100% oil adsorption under dynamic and static conditions. An average adsorption of 5.95 g was observed by means of the humidity test. The 24 bioreactors shown bacteria growth indicating the used of oil and carrot fibers as carbon and energy source by bacteria. All bioreactors presented a percentage of oil removal done by Pseudomona aeruginosa. The removal percentages from bioreactors with Daucus carota showed an average of 23.36% in the case of the direct inoculum culture and 41.78% for pre-inoculum in Luria broth, while blanks, bioreactors without fibers, the average removal percentages were 46.71% and 48.03% for direct inoculum culture and pre-inoculum in Luria broth, respectively. The removal percentage was higher in the blanks, this might indicate the microorganism’s preferences for carrot fibres as energy and carbon source than oil. However, when a pre-inoculum in Luria broth is used, the removal percentage is comparable with blanks. The use of Daucus carota as an adsorbent and post biodegradation using Pseudomona aeruginosa is an advantaged alternative for accidental oil spill control on body waters.