Producción y evaluación de un biosurfactante para la biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos

Abstract

Los crudos pesados están constituidos por diferentes fracciones de asfaltenos, resinas, compuestos aromáticos y saturados, que contribuyen a sus altas viscosidades, por lo que son intrínsecamente difíciles de biodegradar. Por otro lado, los suelos contaminados que contienen rocas calizas son preferiblemente mojables a los aceites, lo que dificulta su remoción. Los biosurfactantes son capaces de modificar la mojabilidad en el sistema roca/aceite/agua y reducir la tensión interfacial, lo que promueve la liberación del aceite, haciéndolo biodisponible. Este trabajo tuvo como objetivo producir y evaluar un biosurfactante biosintetizado por una cepa de Bacillus subtilis para mejorar la biodegradación del crudo pesado impregnado en arena de caliza. Se realizó la producción del biosurfactante en un reactor agitado de 3L. La actividad biosurfactante se determinó a diferentes temperaturas, pH y salinidades para establecer su estabilidad. Se evaluaron la tensión interfacial y el ángulo de contacto para determinar los mecanismos involucrados en la liberación de aceite pesado. Finalmente, se dilucidó el efecto del biosurfactante sobre la liberación del aceite pesado impregnado en arena de caliza, para su posterior biodegradación utilizando una cepa de Rhodococcus sp. Se encontró que la tasa máxima de producción de CO₂, utilizada como indicador de actividad biológica, mejoró en un 32.84% en los sistemas donde se utilizó biosu factante, en comparación con aquellos donde no se usó. Al menos el 67% de la fracción > C₂₀ se degradó en los sistemas con biosurfactante, reduciendo las fracciones aromática y de resinas (12.5% y 2%, respectivamente), mientras que en los sistemas sin biosurfactante solo se eliminó el 37% de la fracción> C₂₀ y la reducción de aromáticos y resinas fue nula. El biosurfactante demostró ser efectivo en la liberación del crudo y mejoró notablemente el proceso de biodegradación.

Heavy crude oils are comprised of different fractions of asphaltenes, resins, aromatic and saturated compounds, which contribute to their high viscosities, making them intrinsically difficult to biodegrade. Besides, contaminated soils that contain limestone rocks are preferably oil wet, which makes their removal difficult. Biosurfactants are capable of modifying the wettability of rock/oil/water system and reduce interfacial tension, which promotes the release of oil, making it bioavailable. The objective of this work was to produce and evaluate a biosurfactant biosynthesized by a strain of Bacillus subtilis to improve the biodegradation of a heavy crude oil impregnated in limestone sand. The biosurfactant production was carried out in a 3L stirred reactor. The biosurfactant activity was determined at different temperatures, pH and salinities to establish its stability. Interfacial tension and contact angle were evaluated to determine the mechanisms involved in heavy oil release. Finally, the effect of the biosurfactant on the release of heavy oil impregnated in limestone sand was elucidated, for its subsequent biodegradation using a strain of Rhodococcus sp. It was found that the maximum CO₂ production rate, used as an indicator of biological activity, improved by 32.84% in systems where biosurfactant was used, compared to those where it was not used. At least 67% of the fraction > C₂₀ was degraded in the systems with biosurfactant, reducing the aromatic and resin fractions (12.5% and 2%, respectively), while in systems without biosurfactant only 37% was removed of the fraction > C₂₀ and the reduction of aromatics and resins was null. The biosurfactant proved to be effective in the release of crude oil and significantly improved the biodegradation process.