Las cuentas que contienen bacterias y un suministro de alimentos de liberación lenta para mantenerlas pueden limpiar el agua subterránea contaminada durante meses, sin mantenimiento, según la investigación realizada por la Oregon State University.
Las perlas de hidrogel, que tienen la consistencia de un caramelo gomoso y están hechas con un ingrediente utilizado en alimentos procesados, prometen una limpieza sostenida del agua subterránea contaminada con compuestos orgánicos volátiles peligrosos y ampliamente utilizados; muchos de los compuestos están listados porCentros para el Control y la Prevención de Enfermedades como probables carcinógenos humanos.
En múltiples ubicaciones en todo el país, los productos químicos están presentes en concentraciones que superan con creces los estándares estatales y federales para el agua potable segura.
Entre los contaminantes abordados en el estudio se encuentran 1,1,1-tricloroetano, cis-1,2-dicloroeteno y 1,4-dioxano, desengrasantes comúnmente utilizados por la industria y el ejército. Los químicos pueden infiltrarse en el agua subterránea a través de fugas.tanques de almacenamiento subterráneos o escorrentía, o simplemente arrojados al suelo como lo fueron en el pasado
El nuevo método de descontaminación, desarrollado a través de una colaboración entre la Facultad de Ingeniería de OSU y la Universidad Estatal de Carolina del Norte, funciona porque los microbios producen una enzima que oxida las toxinas cuando los contaminantes del agua subterránea se difunden en las perlas.
El resultado es una transformación de los contaminantes en compuestos inofensivos.
"Hemos creado un proceso llamado cometabolismo aeróbico a largo plazo, que es un sistema cerrado, pasivo y autosustentable para la remediación de aguas subterráneas", dijo Lew Semprini de OSU, distinguido profesor de ingeniería ambiental e investigador principal del estudio ".La belleza de esto es que todo sucede dentro de las cuentas ".
Las prácticas actuales, explica Semprini, exigen que se agreguen sustratos de crecimiento gaseoso como propano y metano directamente al subsuelo. Los sustratos nutren los microbios indígenas, que a su vez producen enzimas que transforman los contaminantes en subproductos no tóxicos.
Sin embargo, a menudo, los sustratos de crecimiento compiten químicamente por esas enzimas cruciales, que inhiben significativamente el proceso de transformación.
El nuevo sistema elimina esa competencia, liberando toda la enzima para oxidar contaminantes.
"Hemos cambiado el paradigma sobre su cabeza al colocar el microorganismo correcto dentro de las cuentas de hidrogel y suministrarle una fuente de alimento de liberación lenta", dijo Semprini. "Hasta donde sé, esta es la primera vez que se hace".
El estudio aparece en Ciencias ambientales: procesos e impactos .
Semprini y su equipo de investigación co-encapsularon el cultivo de bacterias Rhodococcus rhodochrous y un sustrato de crecimiento de liberación lenta dentro de las perlas de hidrogel que produjeron en el laboratorio. Las perlas cilíndricas, hechas de goma gellan, un ingrediente común en los alimentos procesados, son 2milímetros de largo.
A medida que el agua subterránea fluye por las perlas, los contaminantes se difunden en las perlas, donde el sustrato de liberación lenta reacciona con el agua subterránea para producir alcohol que sustenta la bacteria Rhodococcus. Las bacterias contienen una enzima monooxigenasa que transforma los contaminantes en compuestos inofensivos, incluido el dióxido de carbono, iones de agua y cloruro.
El agua purificada y los subproductos luego se difunden fuera de las cuentas y se unen a la columna de agua subterránea.
En las columnas de prueba llenas de cuentas con un flujo continuo de agua contaminada, el sistema funcionó continuamente durante más de 300 días y contando en el sustrato de crecimiento original.
Semprini descubrió que las cuentas eliminan más del 99% de los contaminantes, y sus concentraciones disminuyeron de varios cientos de partes por billón a menos de 1 parte por billón.
La longevidad del sistema dependerá principalmente de cuánto tiempo vivan las bacterias, que es un factor de cuánto dura el sustrato de crecimiento. Eso aún no se ha determinado.
"Es una pregunta para futuras investigaciones", dijo Semprini. "¿Cómo hacemos cuentas que duran muchos años, o cómo desarrollamos sistemas que puedan reemplazarse fácilmente?"
Los métodos actuales de remediación cometabólica requieren adiciones regulares de sustratos de crecimiento para asegurar que los microorganismos clave florezcan, y eso requiere monitoreo regular del sitio, ajustes bioquímicos y costos relacionados.
El siguiente paso es ampliar el sistema y realizar estudios piloto en el campo.
Semprini prevé varias posibilidades para desplegar las perlas. Una opción es mezclar las perlas directamente en el material subsuperficial contaminado. Otra es cavar una zanja en el camino del flujo de agua subterránea y llenarla con perlas, creando una barrera reactiva permeable. Una tercera posibilidad esempaquetar cuentas en los reactores, una forma simple es bolsas de malla, que se pueden colocar en pozos.
"Todo el mundo favorece la sostenibilidad en este tipo de sistema: ¿podemos tener algo funcionando en el subsuelo sin mucho mantenimiento?", Dijo Semprini. "Creo que lo hemos logrado".
El estudio fue financiado por el Departamento de Defensa.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Oregón . Original escrito por Steve Frandzel. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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