Resumen | En esta tesis doctoral se ha llevado a cabo una investigación básica sobre el proceso de
biorremediación enfocado a sistemas porosos contaminados con hidrocarburos
aromáticos policíclicos (HAPs). Se han estudiado diferentes ...
En esta tesis doctoral se ha llevado a cabo una investigación básica sobre el proceso de
biorremediación enfocado a sistemas porosos contaminados con hidrocarburos
aromáticos policíclicos (HAPs). Se han estudiado diferentes factores de movilización
implicados en el proceso, así como de los riesgos asociados a dicha movilización, dentro
del contexto de su aplicación como innovaciones en la biorremediación.
La hipótesis general de partida de esta tesis doctoral ha sido que la movilización de estos
contaminantes hidrófobos y de las bacterias capaces de degradarlos puede tener
efectos positivos sobre las tasas de biodegradación, a través de un aumento de la
biodisponibilidad y de la bioaccesibilidad a los focos de contaminación. Sin embargo, la
aplicación de estas técnicas también puede tener consecuencias negativas, derivadas de
la movilización, tanto de los contaminantes como de los microorganismos que pueden
generar problemas a medio y largo plazo.
De esta forma, se ha determinado, por una parte, que la aplicación de técnicas
electrocinéticas puede tener un efecto sobre la movilización de los HAPs, aumentando
su disponibilidad para la biodegradación. Por otra parte, se ha investigado cómo los
diferentes patrones de movilidad bacteriana, originados como respuestas tácticas,
pueden modularse para tener efectos positivos sobre el transporte de los
microorganismos hacia los contaminantes de difícil acceso, es decir, aquellos que se
encuentran adsorbidos en los microporos del suelo. Por último, se ha realizado una
prueba de concepto sobre el control del riesgo generado por estos factores de
movilización mediante el empleo de plantas en asociación con las bacterias y de
biocarbón. En los estudios sobre electrocinética, se comprobó que la aplicación de una corriente
eléctrica de baja intensidad en un sistema poroso contaminado con naftaleno permitía
una mayor interacción de la bacteria Pseudomonas fluorescens LP6a con el
contaminante, provocando un aumento en las tasas de biodegradación del naftaleno.
Estos experimentos se llevaron a cabo en un nuevo sistema de columnas electrocinéticas
en las que el contaminante se introdujo en un reservorio al inicio del influente,
controlando la exposición de bacterias depositadas en las columnas.
El estudio de la movilización celular se realizó mediante ensayos capilares para
determinar la capacidad quimiotáctica de la estirpe Pseudomonas putida G7 frente a
diferentes compuestos. Mientras que salicilato, ácido γ-aminobutírico (GABA), citrato y
exudados de raíces artificiales (AREs) causaron una respuesta de atracción celular, las
nanopartículas de Fe (nZVIs) y glucosa indujeron una respuesta de repelencia e
hipermovilidad, respectivamente. El estudio de la capacidad de movilización de la
estirpe se realizó como paso previo a los experimentos para testar la capacidad de
transporte bacteriano a través de microporosidades mediante el empleo de un
novedoso sistema de biorreactores de membrana. La utilización de GABA y en especial
de AREs, provocó una movilización bacteriana muy significativa a tamaños de poro
considerados restrictivos (5 μm y 3 μm), mientras que, para el resto de sustancias
empleadas, la respuesta celular fue moderada.
La hipótesis de que un aumento del transporte puede provocar un aumento de la
biodegradación de los contaminantes por una mayor accesibilidad, se realizó mediante
técnicas de radiorespirometría para naftaleno y de fluorimetría para pireno en
biorreactores. En ambos casos, GABA y AREs provocaron aumentos en las tasas de
degradación a tamaños de poro de 5 μm. También se comprobó un aumento de la
biodegradación de pireno en sistemas porosos saturados mediante el empleo de
columnas de percolación.
Los posibles riesgos asociados a estos mecanismos de recuperación de suelos se
analizaron en un experimento de invernadero modelo con arena contaminada con
pireno, donde el empleo de girasoles en conjunto con P. putida G7 y una capa de
biocarbón provocaron una menor detección del compuesto en los lixiviados y una mayor
translocación en plantas con la consiguiente disminución del riesgo asociado a la
biorremediación.
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