Biorremediación in situ subterránea usando microorganismos específicos de sitio.

Método para limpiar un entorno subterráneo contaminado, comprendiendo dicho método las etapas de

a) obtener una o más muestras del entorno subterráneo contaminado para proporcionar un inóculomicrobiano,

b) colocar cada muestra en un reactor continuo de tanque agitado (CSTR) aireado alimentado con unadisolución de alimentación para obtener un consorcio microbiano enriquecido,

c) reintroducir el consorcio microbiano enriquecido en el entorno subterráneo contaminado.

Biorremediación in situ subterránea usando microorganismos específicos de sitio La presente invención se refiere a un método para la biorremediación de entornos subterráneos contaminados, en el que se recuperan microorganismos autóctonos específicos de sitio del sitio contaminado, se enriquecen ex situ y, posteriormente, se reintroducen en el entorno subterráneo contaminado in situ.

En sociedades modernas industrializadas, los entornos subterráneos contaminados son una de las principales amenazas para la salud medioambiental y de los seres humanos. Contaminantes tóxicos tales como hidrocarburos de petróleo, disolventes orgánicos, pesticidas o metales pesados ponen en riesgo recursos vitales. Estos recursos son lo más frecuentemente suministros de agua potable, suelos agrícolas y un clima de interiores sano.

Algunos de los retos encontrados más frecuentemente en la limpieza de entornos subterráneos contaminados son contaminantes tóxicos, recalcitrantes y/o persistentes. Además, el acceso físico a contaminantes subterráneos es a menudo complicado y costoso, limitando por tanto el uso de esfuerzos de remediación ex situ tales como tecnologías de bombeo y tratamiento o excavación.

En consecuencia, se ha vuelto cada vez más popular el uso de microorganismos que degradan contaminantes para limpieza de sitios, un enfoque conocido como biorremediación. En las últimas décadas se ha observado el descubrimiento de numerosos consorcios y cepas microbianas que pueden degradar y eliminar la toxicidad de contaminantes de aguas subterráneas. En este contexto, el metabolismo microbiano aerobio, es decir, la descomposición de contaminantes catalizada por microbios que consumen oxígeno, desempeña a menudo un papel importante.

Un enfoque bien conocido de biorremediación es la adición de agentes bioestimulantes tales como fuentes de carbono, aceptores de electrones o mezclas nutricionales más complejas y agentes estimulantes al entorno de interés. Se supone que esta medida estimula el crecimiento de la microflora autóctona específica del sitio, aumentando idealmente de ese modo las velocidades de degradación de contaminantes microbianos.

La patente europea n.º 625126 da a conocer un método para la remediación in situ de suelo subterráneo contaminado o agua subterránea contaminados por hidrocarburos clorados. El método se basa en el suministro de nutrientes y oxígeno al subsuelo y de ese modo en la estimulación de las capacidades de degradación y crecimiento microbianas. De manera similar, la patente estadounidense n.º 6488850 da a conocer un método que comprende el suministro de un sustrato de butano a un sitio contaminado para estimular microorganismos que degradan contaminantes.

La desventaja principal de estos conceptos es que la microflora autóctona no puede utilizar una cantidad sustancial del agente estimulante añadido (por ejemplo, nutrientes, sustratos orgánicos) debido al número insuficiente de células (especialmente al comienzo del esfuerzo de remediación) . En consecuencia, la fracción sin usar de agente estimulante puede experimentar reacciones redox y de sorción no deseadas con la materia orgánica y/o el sedimento subterráneo lo que conduce a ineficacia y aumento de costes. Además, nutrientes que contienen nitrógeno y fósforo en exceso pueden conducir a problemas de calidad del agua tales como eutrofización de aguas superficiales cercanas.

Otro enfoque bien conocido en la biorremediación es la introducción de microorganismos que pueden degradar uno o más contaminantes en el subsuelo contaminado. Esto se combina frecuentemente con las correcciones nutricionales mencionadas anteriormente. Los microorganismos en uso son a menudo aislados y cultivos microbianos enriquecidos altamente especializados que han demostrado previamente sus capacidades de degradación. Un ejemplo es la composición y el método dados a conocer en la patente europea n.º 1352977. En este caso, se presentan especies microbianas novedosas del género Desulfitobacterium que pueden deshalogenar compuestos orgánicos halogenados en el subsuelo.

Un inconveniente principal de este enfoque es que los microorganismos que funcionan bien en condiciones de laboratorio definidas a menudo funcionan mal cuando se someten a las microfloras autóctonas y condiciones in situ ambientales específicas del sitio. El motivo principal es que una microflora estable es a menudo una biocenosis bien equilibrada caracterizada por diversas interdependencias entre diferentes especies microbianas. En consecuencia, cepas recién introducidas que no están adaptadas a la microecología bien equilibrada de un sitio dado pueden enfrentarse bien a las condiciones fisicoquímicas y/o ecológicas que limitan en última instancia su rendimiento y supervivencia. Esto dará como resultado de nuevo un aumento en los costes y lapsos de tiempo prolongados necesarios para la limpieza del sitio.

La patente estadounidense n.º 5221159 da a conocer un método para eliminar contaminantes del suelo y agua subterránea extrayendo microorganismos naturales en el sitio contaminado, aislando al menos un microorganismo que puede biodegradar los contaminantes, fermentando el/los aislados (s) y reintroduciéndolo (s) finalmente en el subsuelo. Esta invención supera los problemas implicados en la introducción de microorganismos previamente ausentes en un sitio contaminado.

Sin embargo, un problema en este sentido es la etapa de aislamiento que puede conducir a una microflora escasamente equilibrada y en última instancia a velocidades de degradación no satisfactorias. El aislamiento de una o más especies microbianas seguido por la producción de aislados en grandes números de células, y finalmente la reintroducción del/de los aislado (s) en su biocenosis previamente bien equilibrada puede comprometer el equilibrio ecológico de la microflora y, de manera más importante, limita potencialmente su rendimiento de biodegradación. Además, las técnicas microbiológicas de purificación y aislamiento pueden ser costosas y llevar mucho tiempo.

La patente japonesa n.º 2004181314 da a conocer un método para la descomposición de contaminantes del suelo mediante microorganismos del suelo que están presentes en el suelo de interés. Sin embargo, este método es un enfoque ex situ que requiere operaciones mecánicas costosas tales como excavación, agitación y mezclado de material del suelo.

La solicitud de patente húngara n.º 0500412 da a conocer un método para introducir un consorcio microbiano recuperado del entorno que va a remediarse en áreas contaminadas con hidrocarburos halogenados. Sin embargo, este método se dirige a microorganismos anaerobios.

Por tanto, es un primer aspecto de la presente invención proporcionar un método de biorremediación que permita el tratamiento in situ de un sitio contaminado.

Es un segundo aspecto de la presente invención proporcionar un método de biorremediación que permita una captación microbiana eficaz de agentes bioestimulantes que se añaden al subsuelo.

Es un tercer aspecto de la presente invención proporcionar un método de biorremediación que haga uso de un enfoque ex situ sencillo y rentable para enriquecer agentes de biodegradación microbianos a partir del entorno subterráneo de interés.

Es un cuarto aspecto de la presente invención proporcionar un método de biorremediación que se dirija a agentes de biodegradación microbianos aerobios.

Es un quinto aspecto de la presente invención proporcionar un método de biorremediación que haga uso de la microflora autóctona presente en el sitio de interés.

La manera única y nueva en que la presente invención cumple uno o más de los aspectos mencionados anteriormente es proporcionar un método para limpiar un entorno subterráneo contaminado, comprendiendo dicho método las etapas de, (a) obtener una o más muestras del entorno subterráneo contaminado para proporcionar un inóculo microbiano, (b) colocar cada muestra en un reactor continuo de tanque agitado (CSTR) aireado alimentado con una disolución de alimentación para obtener un consorcio microbiano enriquecido, (c) reintroducir el consorcio microbiano enriquecido en el entorno subterráneo contaminado.

En la etapa (a) , se obtiene un inóculo tomando muestras del entorno subterráneo contaminado que va a limpiarse. Los entornos de interés pueden ser antiguos vertederos, suelos y acuíferos contaminados o similares. Se obtienen una o más muestras sólidas y/o acuosas del entorno subterráneo contaminado mediante técnicas de toma de muestras convencionales. Las muestras pueden incluir muestras de agua subterránea, muestras de suelo, muestras de sedimento de un acuífero o mezclas de las mismas.

En la... [Seguir leyendo]

1. Método para limpiar un entorno subterráneo contaminado, comprendiendo dicho método las etapas de a) obtener una o más muestras del entorno subterráneo contaminado para proporcionar un inóculo microbiano,

b) colocar cada muestra en un reactor continuo de tanque agitado (CSTR) aireado alimentado con una disolución de alimentación para obtener un consorcio microbiano enriquecido, c) reintroducir el consorcio microbiano enriquecido en el entorno subterráneo contaminado.

2. Método según la reivindicación 1, estando el método caracterizado porque comprende además las siguientes etapas que preceden a la etapa (a) ,

(i) inyectar oxígeno en el entorno subterráneo contaminado,

(ii) permitir el agotamiento del oxígeno inyectado dentro del entorno subterráneo contaminado, y

(iii) repetir las etapas (i) y (ii) al menos una vez.

3. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque las etapas (i) y (ii) se repiten dos veces en total.

4. Método según las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque se suministra un medio de crecimiento 15 microbiano al entorno subterráneo durante al menos una de las etapas (i) - (iii) .

5. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque el medio de crecimiento microbiano comprende al menos 50 milimoles de potasio por litro de medio.

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque la disolución de alimentación comprende agua del suelo o agua subterránea derivada del entorno subterráneo contaminado,

en el que la disolución de alimentación se complementa con al menos 50 milimoles de potasio por litro de disolución de alimentación.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque comprende además las siguientes etapas que suceden a la etapa (b) :

(iv) obtener una o más muestras adicionales del entorno subterráneo contaminado para proporcionar 25 material de microcosmo,

(v) preparar uno o más microcosmos usando el material obtenido en la etapa (iv) ,

(vi) suministrar a cada microcosmo el consorcio microbiano enriquecido obtenido en la etapa (b) , y

(vii) monitorizar la actividad microbiana en cada microcosmo midiendo la concentración dependiente del

tiempo de uno o más compuestos en el presente documento, seleccionándose los compuestos del grupo 30 que consiste en metano, dióxido de carbono y oxígeno.

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, estando el método caracterizado porque comprende además las siguientes etapas que suceden a la etapa (b) y preceden a la etapa (c) ,

(viii) recoger y secar el consorcio microbiano enriquecido, y

(ix) disolver y regenerar el consorcio microbiano secado en una disolución de regeneración que tiene una temperatura que se encuentra en un intervalo que oscila entre 5ºC por debajo y 5ºC por encima de la temperatura promedio del entorno subterráneo contaminado.

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque la temperatura del CSTR y su contenido se mantiene en un intervalo que oscila entre 5ºC por debajo y 5ºC por encima de la temperatura promedio del entorno subterráneo contaminado.

10. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque la disolución de alimentación es una disolución acuosa que comprende al menos un compuesto que contiene nitrógeno, un compuesto que contiene fósforo o un compuesto que contiene potasio, en el que el grupo que consiste en amonio, nitrato y sus complejos acuosos respectivos constituye al menos el 50% en peso de todos los solutos de la disolución acuosa.

11. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque el grupo que consiste en amonio, nitrato y sus complejos acuosos respectivos constituye al menos el 80% en peso de todos los solutos de la disolución acuosa.

12. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizado porque la disolución de alimentación comprende al menos un contaminante presente en el entorno subterráneo contaminado de interés.

13. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque uno o más de los 5 contaminantes subterráneos son hidrocarburos de petróleo.

14. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, estando el método caracterizado porque comprende además añadir peróxido de hidrógeno y/o aire atmosférico al entorno subterráneo contaminado.

15. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-14, estando el método caracterizado porque

comprende además la etapa de aplicar una disolución de lavado que comprende al menos un detergente al 10 entorno subterráneo contaminado antes de reintroducir el consorcio microbiano enriquecido.

16. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-15, estando el método caracterizado porque comprende además añadir una disolución de nutrientes que contiene al menos una especie que contiene nitrógeno, una especie que contiene fósforo o una especie que contiene potasio disuelta a dicho entorno subterráneo contaminado antes, durante o después de dicha reintroducción del consorcio enriquecido.

17. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-16, caracterizado porque la reintroducción de dicho consorcio microbiano enriquecido en el entorno subterráneo se lleva a cabo mediante inyección con lanza, perforación horizontal y/o inyección en pozos.