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Introducción
Los hidrocarburos (HICOS) del petróleo están conformados por cadenas de 83 a 87 % de carbono (C) y de 11 a 14 % de hidrógeno (H), clasificados en alifáticos, aromáticos, asfáltenos y resinas (Hu et al., 2013) que en la mayoría son insolubles o poco solubles, lo que representa un limitante en la eliminación en el suelo como se muestra en la Tabla N° 1. Las fracciones alifáticas más sencillas tienen mayores valores de solubilidad como el n-pentano con 38.5 mg/L o 2-metil butano con 49.6 mg/L (Mackay & Shiu, 1981), mientras que disminuye cuando aumenta la complejidad como los aromáticos policíclicos, por ejemplo, benzo(a) pireno con 0.0038 mg/L y coroneno 0.00014 mg/L (Mackay & Shiu, 1977).
Tabla N° 1 Estructura química y solubilidad de algunos hidrocarburos contaminantes del suelo.
| Tipo de hidrocarburo | Nombre | Estructura | Solubilidad (mg/L) | Referencia | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Alifáticos | n-Pentano |
|
38.5 | Mackay & Shiu, 1981 | ||||
| n-Hexano |
|
9.5 | Mackay & Shiu, 1981 | |||||
| 2-Metilbutano |
|
49.6 | Polak & Lu, 1973 | |||||
| 3-Metilpentano |
|
17.9 | Mackay & Shiu, 1981 | |||||
| 2,2,4-Trimetilpentano |
|
2.05 | Mackay & Shiu, 1981 | |||||
| 2,3,4-Trimetilpentano |
|
2.30 | Mackay & Shiu, 1981 | |||||
| Aromáticos | Benceno |
|
1755 | Mackay & Shiu, 1981 | ||||
| Tolueno |
|
526 | Mackay & Shiu, 1981 | |||||
| Naftaleno |
|
31.7 | Mackay & Shiu, 1981 | |||||
| 1-Metilnaftaleno |
|
28.5 | Mackay & Shiu, 1981 | |||||
| 1,4,5-Trimetilnaftaleno |
|
2.1 | Mackay & Shiu, 1977 | |||||
| Bifenilo |
|
7 | Mackay & Shiu, 1977 | |||||
| Policiclicos | Fluoreno |
|
1.98 | Mackay & Shiu, 1977 | ||||
| Fenantreno |
|
1.10 | Mackay & Shiu, 1977 | |||||
| Antraceno |
|
0.073 | Mackay & Shiu, 1977 | |||||
| Pireno |
|
0.135 | Mackay & Shiu, 1977 | |||||
| Fluorantreno |
|
0.26 | Mackay & Shiu, 1977 | |||||
| Criseno |
|
0.0020 | Mackay & Shiu, 1977 | |||||
| Benzo(a)pireno |
|
0.0038 | Mackay & Shiu, 1977 | |||||
| Coroneno |
|
0.00014 | Mackay & Shiu, 1977 | |||||
Fuente: Elaborada por el autor: Blanca Celeste Saucedo Martínez.
Los HICOS causan contaminación de suelo por derrames que han incrementado hasta en un 50 % en los últimos 15 años. Anualmente en el mundo, se estima que entre 1.7 y 8.8 millones de toneladas métricas de HICOS del petróleo, son liberados al ambiente (Sihag et al., 2014). En los últimos 10 años en China se registraron más de 6000 suelos contaminados en diversas regiones de ese país (Zhang & Chen, 2017; Li et al., 2019), mientras que, en Australia, esta cifra fue de 96,000 sitios en el 2015 (Duan et al., 2015). Las cantidades de sitios contaminados por HICOS varían de país en país, posiblemente relacionadas con la cantidad de HICOS procedentes de la industria petroquímica o el grado de tecnificación. Por ejemplo, en 2013 en Alemania, se reportaron 474 sitios contaminados, mientras que, en Turquía en 2015, se identificaron solo 20 sitios (Aichner et al., 2015; Karaca, 2016). En Estados Unidos, cerca del 90 % de sitios impactados, se relacionan a vertidos por HICO (Das & Chandran, 2011); de acuerdo a la USEPA, el número de sitios reportados fue alrededor de 600. En 2017 en México, particularmente en Tabasco, una de las mayores zonas petroquímicas en el país, se reportaron 114 incidentes ambientales de derrames y fugas de HICOS (Vargas et al., 2017). En ese mismo año, la Procuraduría de Protección al Ambiente Mexicana (PROFEPA) recibió al menos 259 notificaciones de emergencias por derrames de HICOS tanto en agua como en suelo. En suelo, a nivel internacional, son considerados compuestos de alta prioridad para removerse de áreas contaminadas, sin embargo, las leyes sobre límites permisibles, son distintas de acuerdo a cada país, con base en volumen/peso. Por ejemplo, en Estados Unidos, la USEPA permite como límite máximo permisible de HICOS 3,308 ppm para las fracciones ligera, mediana y pesada (Tomlinson & Ruby, 2016). Mientras que la norma mexicana NOM-138-SEMARNAT/SSA1-2012 (NOM-138), permite una concentración mayor como límite máximo de 4,400 ppm.
La contaminación de suelo por HICOS en concentraciones excesivas, por lo que primero se hace una remoción mecánica y luego un lavado de suelo con un detergente (DEGE). Posteriormente se utilizan métodos biológicos como la biorremediación para eliminar los HICOS remanentes, ahí se utiliza primero un DEGE o biodetergente (BIODET) bajas concentraciones para emulsificar los HICOS y hacerlos disponibles para que los microorganismos los mineralicen.
Materiales y Métodos
La búsqueda de la literatura se realizó con fuentes primarias como lo son artículos científicos, de revisión, así como capítulos de libros. Para ello inicialmente se seleccionaron las bases de datos a emplear para obtener datos homogéneos recuperables actualmente por internet. Estas bases de datos fueron:
Posteriormente, para la estrategia de búsqueda, se seleccionaron las palabras clave y sinónimos en diferentes combinaciones en el idioma inglés, para identificar estudios relevantes relacionados al tema de investigación. Algunas de ellas fueron: hydrocarbons, bioremediation, soil, detergent, biodetergent, surfactant, emulsification detergent, emulsification surfactant hydrocarbon, bioremediation of soil hydrocarbons detergent, phytoremediation soil hydrocarbons detergent, synthesis biosurfactants soil hydrocarbon, biostimulation soil hydrocarbon detergent.
Se incluyeron referencias desde el año 1977 hasta el 2020, siendo en su mayoría del 2011 al actual.
Composición Química de los Detergentes y Biodetergentes
Los microorganismos utilizan los HICOS como fuente de carbono y energía, por lo que requieren BIODET para emulsificarlos y que, en un suelo impactado por HICOS, la cantidad de BIODET sería insuficiente para la alta concentración de HICOS, lo que no permitiría la actividad microbiana, a diferencia de los DEGE que se aplican independientemente del nivel de concentración de HICOS después de la remoción mecánica y en la biorremediación. A continuación, se muestran algunos de los DEGE y BIODET más usados en la biorremediación.
Detergentes (DEGE)
Los detergentes (DEGE) son moléculas anfifílicas, con una parte hidrofílica y otra hidrofóbica, con la propiedad fundamental de formar micelas lo que facilita la humectación, dispersión y solubilización de moléculas hidrófobas en soluciones acuosas (Banat et al., 2000; Koopal, 2012; Castiglione et al., 2016). Existe una amplia variedad química de DEGE del tipo aniónicos, catiónicos, y no iónicos como los mostrados en la Tabla N° 2, los iónicos y aniónicos son los más usados en la remediación y biorremediación (Lamichhane et al., 2017).
Tabla N° 2 Estructura química de detergentes comúnmente empleados para la solubilización de hidrocarburos en el suelo.
| Detergentes Anionicos | Estructura |
|---|---|
| Anionicos | |
| Dodecil sulfato de sodio |
(Bhardwaj et al., 2014) |
| Catiónicos | |
| Bromuro de cetiltrimetilamonio |
(Karaca et al., 2012) |
| Cloruro de cetilpiridinio |
(Khachane & Nagarsenker., 2011; Choi et al., 2014) |
| Bromuro de dimetil dodecil amonio |
(Khachane& Nagarsenker., 2011) |
| No iónicos | |
| Brij® 35 |
(Wong & Ho, 2009) |
| Nonilfenol® |
(Hung et al., 2010) |
| Tergitol® NP-10 |
(Vicente et al., 2017) |
| Triton® X-100 |
(Kareem et al., 2015) |
| Tween® 80 |
(Souza et al., 2012) |
Fuente: elaborada por el autor: Blanca Celeste Saucedo Martínez.
Biodetergentes
Los biodetergentes (BIODET) son metabolitos secundarios sintetizados por géneros de especies como Bacillus y Pseudomonas (Silva et al., 2014) y levaduras como Candida bombicola, C. lipolytica y Saccharomyces cerevisiae (Santos et al., 2016). Los BIODET contienen la fracción hidrófila de naturaleza polisacária con PO4, y la hidrófoba con cadenas alifáticas (Pacwa-Plociniczak et al., 2011). En el suelo para la biorremediación, existe una amplia diversidad química de BIODET aplicados del tipo: glicolípidos, ramnolípidos, soforolípidos o trehalolipidos; lipopéptidos y lipoproteínas como el surfactin y el emulsan (Tabla N° 3). Debido a la estructura anfifílica al igual que los DEGE, tienen la capacidad de aumentar el área de superficie de sustancias hidrófobas como los HICO para movilizarse cuando son absorbidos en el suelo (Lai et al., 2009; Whang et al., 2009; Kang et al., 2010; Mnif et al., 2017).
Tabla N° 3 Estructura química de biodetergentes usados en la solubilización de hidrocarburos del suelo.
| Biodetergentegentes | Estructura |
|---|---|
| Glicolipidos | |
| Ramnolipidos |
(Plaza et al., 2014) |
| Trehalolipidos |
(Shao, 2011) |
| Soforolipidos |
(Plaza et al., 2014) |
| Lipopeptidos y lipopotreinas | |
| Viscosin |
(Khattari et al., 2015) |
| Surfactin |
(Plaza et al., 2014) |
| Mannosylerythritol lipidico |
(Salihu et al., 2009) |
| Lípido trehalosa |
(Teruel et al., 2014) |
| Polimericos | |
| Emulsan |
(Salihu et al., 2009) |
Fuente: elaborada por el autor: Blanca Celeste Saucedo Martínez.
En el suelo, de acuerdo a la literatura, tienen ventajas potenciales sobre los DEGE, como estabilidad en ambientes extremos de pH, temperatura y salinidad (Uzoigwe et al., 2015; Lamichhane et al., 2017; Gupta et al., 2019).
En la estructura química de los DEGE (Tabla N° 2) y BIODET (Tabla N° 3) se puede apreciar que tienen una parte similar como fracciones carbonadas y otra parte polar que permiten la solubilización de compuestos. En la biorremediación de suelo impactado por HICOS, se puede bioestimular con mezclas de detergentes complementarios para acciones sinérgicas de ampliar el espectro de emulsificación, a diferencia de la aplicación individual como se reporta en la literatura (Gudiña et al., 2015, de la Cueva et al., 2016 o da Rocha et al., 2019).
Biorremediación de Suelo Impactado por Hidrocarburos
Contaminación de suelo por hidrocarburos
En suelo cuando los HICOS se derraman, afectan drásticamente las propiedades fisicoquímicas. Inicialmente se forma una película en la superficie del suelo que disminuye la permeabilidad del suelo (Gordon et al., 2018), limita la aireación, e infiltración de agua, donde los HICOS se adhieren por absorción a la materia orgánica y a las fracciones minerales, y lentamente se difunden en la columna de suelo. En consecuencia, se inhibe la mineralización de la materia orgánica y pérdida de fertilidad (Klamerus-Iwan et al., 2015; Koshlaf & Ball, 2017).
La contaminación de suelo por HICOS es un problema complejo y por ello requiere de estrategias similares para reducir la concentración por debajo de los límites máximos permisibles por las regulaciones ambientales como la mexicana NOM-138 o la norteamericana Agencia de Protección Ambiental (EPA).
En suelo las soluciones comunes para resolver la contaminación por HICOS, involucra primero, una remoción mecánica para disminuir el exceso de HICOS; luego la remediación con agentes químicos, que oxidan la mayor parte de los HICOS, pero generan compuestos secundarios tóxicos al ambiente y agravan el problema (Bezza & Chirwa 2015; Effendi et al., 2017).
Removido el exceso de HICOS, se aplican métodos biológicos como la biorremediación, por tres formas: bioestimulación, bioaumentación y fitorremediación (Das & Chandran, 2011; Azubuike et al., 2016). La bioestimulación consiste en el enriquecimiento del suelo para la mineralización de los HICOS, la bioaumentación es la introducción de microorganismos individuales o consorcios con capacidad de oxidar HICOS (Herrero & Stuckey, 2015; Agnello et al., 2016). Mientras que en FITO se usan plantas en conjunto con microorganismos de la rizosfera para degradar HICOS del suelo (Shaw & Burns, 2003; Akhundova & Atakishiyeva, 2015).
En cualquiera de las tres formas se debe bioestimular el suelo con un DEGE o BIODET para solubilizar los HICOS remanentes (Sáenz-Marta et al., 2015; Cheng et al., 2017), para la posterior bioestimulación con soluciones minerales a base de nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K), para reestablecer la relación C:N, derivada del exceso de C. Luego la bioestimulación complementaria con una fuente de O2 que aceleran la mineralización y el contenido de humedad al 80 % de la capacidad de campo, ya que facilita la aireación e intercambio gaseoso para mantener el paso del O2 e inducir la actividad oxidante de los HICOS por la microbiota nativa (Kumar, 2019).
Análisis de la biorremediación de suelo impactado por hidrocarburos: inconsistencias y evidencias del papel de los detergentes.
En la biorremediación de suelo impactado por HICOS que incluye: bioestimulación, bioaumentación y fitorremediación se deben emplean DEGE y BIODET, dado que las mezclas de HICOS son insolubles, lo que impide que se solubilicen y en consecuencia los microorganismos los mineralicen (Jimoh y Lin, 2020), sin embargo, en diversas investigaciones sobre biorremediación de suelo, se han detectado inconsistencias sobre el papel de DEGE y BIODET como se muestra a continuación.
Inconsistencia 1. Señalar que en el suelo el detergente empleado es responsable directo de la reducción parcial de los hidrocarburos.
a) Bioestimulación con detergente o biodetergente.
Existen algunos trabajos de bioestimulación de suelo impactado por HICOS que asumen que la reducción de la concentración de HICOS en suelo fue por el DEGE y/o BIODET, imposible pues solo los emulsifican y para que la microbiota nativa los oxide (Shi et al., 2020) Algunas investigaciones que muestran esta inconsistencia son las siguientes:
Moldes et al., 2011 bioestimularon un suelo impactado por 70,000 ppm de octano mediante BIODET, donde después de 45 días reportaron que lo redujo a 26, 040 ppm de octano.
Posteriormente Gudiña et al., 2015 bioestimularon un suelo contaminado por 10,000 ppm de petróleo donde asumieron que el BIODET redujo el petróleo hasta 4,500 ppm y que el DEGE Enordet a 5,500 ppm.
da Rocha et al., 2019 bioestimularon un suelo impactado por 40,000 ppm de HICOS por 42 días mediante BIODET ramnolipidos que reportaron los redujo hasta 28,020 ppm y que el Tween® 80 a 29,900 ppm de HICOS.
En los trabajos anteriores, se señala erróneamente que el DEGE o BIODET decreció los HICOS, aunque solo emulsificaron parte de los HICO al disminuir la tensión interfacial entre la fase no acuosa del suelo y la acuosa, de esta manera fueron parcialmente disponibles para que los microorganismos, estimulados por los minerales del suelo, los oxidaran de forma limitada, ante la ausencia de una solución rica en minerales de nitrógeno y fósforo (Li & Chen, 2009; Lamichhane et al., 2017; Ortega et al., 2018).
b) Bioestimulación con detergente, biodergente y solución mineral.
Mientras que existen investigaciones que aplican bioestimulación con solución mineral, para que los microorganismos oxiden los HICOS, en los resultados afirman que el DEGE y/o BIODET fueron responsables directos de la eliminación de los HICO, tales casos son los siguientes:
de la Cueva et al., 2016 bioestimularon un suelo contaminado por 36,616 ppm de petróleo mediante DEGE Tween® 80, solución mineral y después de 90 días reportaron una reducción a 16,176 ppm. Luego Bezza & Chirwa, 2017 bioestimularon un suelo impactado por 6,745 ppm de HICO aromáticos policíclicos, mediante BIODET y solución mineral con NH4NO3 y KH2PO4, que después de 64 días registraron 2,552 de concentración final de HICO. López-Miranda et al., 2018 bioestimularon un suelo contaminado por 33,616 ppm mediante DEGE Tween® 80, y solución mineral con una reducción a 12,933 ppm.
El decremento en la concentración de HICO en los trabajos anteriores, se debe a que los DEGE o BIODET en la bioestimulación del suelo emulsificaron una parte de los HICO para que la microbiota los oxidara y para equilibrar la relación C: N derivada del exceso de C de los derivados del petróleo (Lawniczak et al., 2020).
c) Bioaumentacióny bioestimulación con detergente y biodetergente.
Del mismo modo que en las investigaciones anteriores, existen trabajos de bioaumentación donde se introducen géneros y especies de microorganismos que oxidan HICOS en el suelo (Lawniczak et al., 2020), que se bioestimulan con DEGE o BIODET que asumen que oxidan los HICOS. A continuación, algunos ejemplos:
Jorfi et al., 2013 bioaumentaron un suelo impactado por 10,0000 ppm de pireno mediante microorganismos no especificados y bioestimulación con BIODET glicolípido, donde afirmaron que después de 63 días de incubación redujo el pireno a 1,540 ppm. Lo que indica que el BIODET únicamente solubilizó la mayor parte del pireno para que en seguida los microorganismos lo mineralizara.
Similarmente Bezza & Chirwa, 2015, realizaron bioaumentación de lodo contaminado por 40,000 ppm de petróleo con Ochrobactrum intermedium CN3 y que señalan que bioestimulado mediante el BIODET glicolípido, redujo la concentración final de petróleo a 12,000 ppm después de 21 días.
En las investigaciones anteriores el papel de DEGE y BIODET fue únicamente de solubilizar los HICOS contaminantes del suelo, y lo que los eliminó fue la acción oxidante de los microorganismos introducidos en la bioaumentación, que fue inducida por los nutrientes naturales del suelo.
También se han documentado investigaciones de bioaumentación de suelos contaminados por HICOS, que, aunque realizan bioestimulación mediante DEGE o BIODET y solución mineral, siguen asegurando que el detergente es la razón principal de la reducción de los HICOS, tal es el caso de Xu et al., 2018 que bioestimularon un suelo impactado por 50,000 ppm de petróleo mediante DEGE Tween® 80, SDS, solución nutritiva y bioaumentación con microorganismos de géneros no especificados. Después de 80 días asumieron que el DEGE influyó directamente para que el petróleo se redujera a 11,500 ppm, lo que no es posible, ya que la única función de DEGE fue la emulsificación parcial del petróleo. Mientras que los microorganismos estimulados por la solución nutritiva, que regula la relación C/ N / P, utilizaran el petróleo como fuente de carbono para su crecimiento (Shahi et al., 2016).
d) Fitorremediación y bioestimulación con detergente o biodetergente.
Algunos autores que realizaron fitorremediación con diversas plantas cuyo sistema radical degrada HICO en conjunto con microorganismos y bioestimulación con DEGE y/o BIODET, señalan la misma inconsistencia sobre los detergentes como agentes directos del decremento de HICO, algunos ejemplos a continuación:
Akhundova & Atakishiyeva, en el 2015 fitorremediaron un suelo impactado por 10,000 ppm de petróleo mediante Artemiza fragans, con un consorcio microbiano y bioestimulación con BIODET, después de 56 días mostraron que el petróleo se redujo a 1,500 ppm en el suelo fitorremediado con Artemiza fragans sin el consorcio, afirmaron que el BIODET intervino en la eliminación del petróleo.
Más tarde Almansoory et al., 2015 fitorremediaron un suelo impactado con 2,000 ppm de gasolina mediante Ludwigia octovalvis y bioestimulado con el DEGE dodecil sulfato de sodio que le atribuyen la reducción de la gasolina a 274 ppm.
Liao et al., 2016 que fitorremediaron un suelo impactado por 5,000 ppm de petróleo mediante Zea mays y bioestimularon con DEGE Tween® 80, que después de 3 meses señalaron que la mayor parte del petróleo se redujo a 2,650 ppm por el DEGE.
Por su parte, Liduino et al., 2018 que fitorremediaron un suelo impactado con 18,145 ppm de petróleo mediante Helianthus annus y bioestimularon con BIODET ramnolipidos, que indican que tuvo que ver directamente con la disminución del petróleo a 7,145 ppm.
Contrario a lo que afirman los estudios anteriores, la composición química de DEGE o BIODET empleado tuvo la única función de emulsificar una parte de los HICO, donde la planta utilizada para la fitorremediación los degradó y los microorganismos rizosféricos mineralizaron una parte de los HICOS en CO2 y H2O (González-Moscoso et al., 2019).
Inconsistencia 2. El uso de un detergente o biodetergente emulsifica todos los tipos de hidrocarburos.
En la biorremediación de suelo impactado por HICO, para que los microorganismos del suelo oxiden los HICOS, deben ser emulsificados por DEGE o BIODET, sin embargo, las mezclas de HICOS tienen diferente composición química y grado de solubilidad (Tabla N° 1), por lo que no se emulsifican totalmente con un solo tipo de DEGE o BIODET. El análisis de la literatura muestra que entre el 80 y 90 % de trabajos solo aplica un detergente:
de la Cueva et al., 2016, realizaron bioestimulación de suelo impactado por 36,616 ppm de petróleo mediante DEGE Tween® 80 y solución mineral, donde asumieron que el DEGE emulsificó todos los HICO del petróleo, que los microorganismos estimulados por la solución mineral decrecieron el petróleo hasta 16,176 ppm después de 90 días. López-Miranda et al., 2018 bioestimularon un suelo impactado por 33,616 ppm de hidrocarburos totales del petróleo, que fueron emulsificados en un 61.5 % con Tween® 80 y por bioestimulación con una solución mineral los microorganismos los disminuyeron hasta 12,933 ppm.
Los resultados anteriores muestran que la fracción remanente de HICO, no se emulsificó y por lo tanto no se mineralizó. Por ello es necesario conocer la composición química de la mezcla de HICOS contaminantes para seleccionar mezclas de DEGE y BIODET químicamente afines que emulsifiquen la mayor concentración posible de HICOS para que con la bioestimulación del suelo con una solución mineral los microorganismos del suelo los eliminen.
Inconsistencia 3. La síntesis "in situ" de biodetergentes por microorganismos inoculados en la bioaumentación de suelo impactado por hidrocarburos.
En la bioaumentación de suelo impactado por HICO, algunos autores que inoculan microorganismos que se supone sintetizan BIODET, asumen que en efecto lo hicieron, sin mostrar las evidencias, tales como:
Ángeles & Refugio en el 2013, bioaumentaron un suelo impactado por 32,421 ppm de petróleo mediante microorganismos productores de BIODET y bioestimularon con solución mineral, después de 10 días reportaron reducción del petróleo a 23,517 ppm en suelo.
Luego Mnif et al., 2017 bioaumentaron un suelo contaminado por 50,000 ppm diésel con consorcio microbiano, dos bacterias productoras de BIODET y bioestimularon mediante BIODET y solución mineral. Después de 3 semanas registraron una concentración final de HICO 25,600 ppm de diesel.
Así como Vargas et al., 2017 que bioaumentaron un suelo impactado con 120,000 ppm de HICO, mediante microorganismos productores de BIODET, donde después de 16 meses registraron 20,000 ppm de concentración final de HICO.
Estos estudios descritos anteriormente, señalan que los microorganismos inoculados en el suelo produjeron BIODET para emulsificar los HICOS, sin embargo, sin ninguna técnica de detección o cuantificación de los BIODET sintetizados en el suelo. Mientras que es complejo demostrar la síntesis de BIODET, ya que cuando los microorganismos se someten a pruebas a nivel de laboratorio, las condiciones son controladas y limitadas (Phulpoto et al., 2020) a diferencia de lo que ocurre naturalmente en un suelo contaminado por HICO, donde existen múltiples interferencias (Cachada et al., 2018).
Evidencias en la biorremediación de suelo, el detergente o biodetergente solubiliza los hidrocarburos contaminantes y la eliminación se debe a la actividad microbiana.
a) Bioestimulación con detergente o biodetergente.
Existen investigaciones de bioestimulación de suelo impactado por HICO que señalan que el papel de DEGE y BIODET, es emulsificar los HICO mientras que la bioestimulación por solución mineral de N, P, y K para los microorganismos del suelo, hace posible que los oxide como se señala a continuación:
Effendi et al., 2017 bioestimularon un suelo impactado por 48,000 ppm de HICO donde el DEGE Tween® 80 emulsificó parte de los HICO, para que con la bioestimulación con urea y triple superfosfato los microorganismos disminuyeran los HICOS hasta 14,400 ppm. Similarmente Ali et al., 2019 bioestimulación de suelo contaminado por 10,000 ppm de aceite residual automotriz con DEGE Triton® X-100 para emulsificar el aceite y posteriormente la bioestimulación de la microbiota con una solución mineral, fuera posible reducir el aceite residual automotriz a 3,150 ppm en 10 días.
Ambos trabajos anteriores muestran que el DEGE no interviene en la eliminación de los HICOS, puesto que solo podría emulsificar los HICOS, mientras que la microbiota nativa solo por bioestimulación con solución mineral podría mineralizarlos.
b) Bioaumentación y bioestimulación detergente o biodetergente.
Trabajos de bioaumentación y bioestimulación con BIODET y/o DEGE, también señalan que el papel del detergente es emulsificar los HICO y que la reducción de la concentración es derivada de los microorganismos inoculados como:
Szulc et al., 2014 bioaumentaron un suelo impactado por 10,000 ppm de diésel con un consorcio microbiano, y bioestimulación mediante BIODET ramnolipidos, que después de 365 días señalaron que los microorganismos lo redujeron a 937 ppm.
Yanto & Tachibana en el 2014 bioaumentaron un suelo estéril impactado por 30,000 ppm de HICO, con microorganismos no especificados y bioestimularon con DEGE Tween® 80.
Después de 60 días mostraron que el DEGE emulsificó los HICO y los microorganismos oxidaron en un 80 % los HICO alifáticos, 19.2 % asfáltenos y 21.7 % de resinas.
c) Bioaumentación y bioestimulación con detergente o biodetergente y nutrientes.
En la literatura se encuentran trabajos de bioaumentación de suelos contaminados por HICOS, con bioestimulación por medio de DEGE o BIODET y solución mineral. Tales estudios reconocen que la única función del detergente es solubilizar los HICO, mientras que la mineralización de la concentración fue por los microorganismos inoculados estimulados por la solución mineral, como:
Yan et al., 2016 bioestimularon un suelo impactado por 13,000 ppm de diésel mediante DEGE Tween® 80, solución mineral y bioaumentación con un consorcio microbiano, que después de 50 días reportaron una reducción del diésel a 6,903 ppm. Otro ejemplo es Xue et al., 2020 que realizaron bioestimulación de suelo impactado con 35,000 ppm de HICO mediante BIODET ramnolipido, solución mineral con NH4NO3, KH2PO4 oxigenación y bioaumentación con un consorcio microbiano, después de 5 semanas registraron una reducción de HICO a 7,000 ppm. Los dos trabajos señalan que el DEGE y BIODET se aplicaron para solubilizar los contaminantes, para ser disponibles a la oxidación por la acción microbiana que solo es posible si se estimula con nutrientes esenciales como N y P.
Conclusiones
En este estudio se aclaró que, en la biorremediación de suelo impactado por HICOS, el DEGE o BIODET son necesarios al inicio únicamente para emulsificar los HICO y que los microorganismos estimulados por solución mineral los oxiden. Es necesario seleccionar las mezclas adecuadas de detergentes que sean químicamente afines a la composición química de los HICO que contaminan el suelo. Por su parte en la bioaumentación de suelo impactado por HICO, la única forma de comprobar la síntesis de BIODET en el suelo, es con técnicas que los detecten y cuantifiquen, como el marcaje molecular de los microorganismos. Es importante aclarar el papel de cada componente de la biorremediación, para evitar errores y malinterpretaciones en los ensayos, y obtener una recuperación de suelo eficiente.
