Remediación de suelos contaminados con hidrocarburos pesados utilizando biosurfactantes y surfactantes químicos

Abstract

La presencia de hidrocarburos en el suelo tiene un impacto negativo tanto en la salud humana como en el crecimiento de las plantas y la microbiota nativa. Con el aumento de la extensión de suelos contaminados por hidrocarburos de petróleo se han hecho esfuerzos para remediar esta contaminación, utilizando diversas alternativas como el bioventeo aerobio, la extracción de vapor, las biopilas, la fitorremediación, la bioaumentación y el lavado de suelos, que son los métodos más comúnmente empleados. Se considera que la remediación con surfactantes es un método eficaz, económico y rápido para la limpieza de suelos contaminados con compuestos orgánicos hidrofóbicos como los hidrocarburos. Este estudio se enfocó en la producción de biosurfactantes (ramnolípidos) por una cepa indígena de Pseudomonas sp. en un suelo impactado por hidrocarburos de fracción pesada, con el objetivo de utilizarlos para la remoción de la fracción pesada de hidrocarburos presentes en dicho suelo. Los ramnolípidos se obtuvieron de un medio de cultivo específico para Pseudomonas sp., utilizando aceite lubricante para motor 20W-50 como única fuente de carbono. De acuerdo con los resultados obtenidos, estos ramnolípidos tienen la capacidad de dispersar aceite en agua y formar emulsiones con un índice del 66% en aceites pesados. Se comparó la capacidad de remoción utilizando el biosurfactante con un surfactante químico (Tween 80) mediante lavado de suelos, evaluando además los efectos posteriores en el suelo después de cada lavado. Se utilizaron soluciones al 0.1% de ambos surfactantes, obteniendo remociones máximas de 32.31% y 42.71% para Tween 80 y ramnolípidos, respectivamente. Después de 15 días, la población de microorganismos incrementó en un 533% al utilizar ramnolípidos, mientras que al emplear Tween 80 disminuyó en un 93%. Además, se realizó una bioaumentación añadiendo el medio de cultivo enriquecido con microorganismos y ramnolípidos al suelo impactado, lo que dio como resultado una remoción máxima del 38.29% en 90 días. En contraste con el uso de ramnolípidos, la bioaumentación resultó en remociones de HFP similares al lavado de suelos, estando un 5% por debajo del lavado.

The presence of hydrocarbons in soil has a negative impact on human health as well as on plant growth and native microbiota. With the increasing extent of petroleum hydrocarbon contaminated soils, efforts have been made to remediate this contamination using various alternatives such as aerobic bioventing, vapor extraction, biopiles, phytoremediation, bioaugmentation and soil washing, which are the most commonly employed methods. Surfactant enhanced remediation is considered to be an effective, economical and rapid method for the cleanup of soils contaminated with hydrophobic organic compounds such as hydrocarbons. This study focused on the production of biosurfactants (rhamnolipids) by an indigenous strain of Pseudomonas sp. in a hydrocarbon-impacted soil, with the objective of using them for the removal of the heavy fraction of hydrocarbons present in the soil. The rhamnolipids were obtained from a specific culture medium for Pseudomonas sp., using 20W-50 engine lubricating oil as the only carbon source. According to the results obtained, these rhamnolipids have the ability to disperse oil in water and form emulsions with a rate of 66% in heavy oils. The removal capacity was compared using the biosurfactant with a chemical surfactant (Tween 80) by soil washing, also evaluating the subsequent effects on the soil after each washing. We used 0.1% solutions of both surfactants, achieving maximum removals of 32.31% and 42.71% for Tween 80 and rhamnolipids, respectively. After 15 days, the population of microorganisms increased by 533% when using rhamnolipids, while it decreased by 93% when using Tween 80. In addition, bioaugmentation was performed by adding the culture medium enriched with microorganisms and rhamnolipids to the impacted soil, resulting in a maximum removal of 38.29% in 90 days. In contrast to the use of rhamnolipids, bioaugmentation resulted in HFP removals close to soil washout, being 5% below washout.