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CONSEJO SUPERIOR DE
INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS


Biorremediación

Ensayos de biorremediación en la Isla de Sálvora.

I: Informe de los resultados obtenidos a los 8 meses de iniciadas las pruebas.

  Instituto de Investigacións Mariñas (CSIC). Vigo

Grupo de Reciclado de residuos - M.A.Murado, J.Mirón, Mª P.González, J.A.Vázquez, M.L.Cabo and J.Pintado

 

1: INTRODUCCIÓN

La ejecución del plan de trabajo se atuvo a las líneas especificadas en el proyecto presentado en su día, ampliadas con algunos ensayos cruzados propuestos por las firmas participantes, así como con dos nuevas formulaciones proporcionadas gratuitamente a prueba por las correspondientes firmas comerciales, una vez en marcha los primeros ensayos. El presente informe se refiere, pues, a los siguientes productos y modalidades:

· CONTROL: Área rocosa y paneles de granito intratados

· IIM: Tratamiento mínimo del Instituto de Investigacións Mariñas

· · Adición de fertilizantes agrícolas con soporte de sepiolita

· · Adición de fertilizantes y refuerzo con siembra de microbiota autóctona

· PUTIDOIL

· · Protocolo básico (nutrientes y preparado bacteriano a base de Pseudomonas putida )

· · Con adición de sepiolita

· · Combinado con la formulación fertilizante de NIMASCO

· NIMASCO

· · Protocolo básico (preparado fertilizante y consorcio bacteriano autóctono)

· · Con adición de tensioactivos

· · Combinado con PUTIDOIL (v. PUTIDOIL)

· BIO-SYSTEMS

· · Protocolo básico (preparado fertilizante y Pseudomonas putida )

· · Con adición de microbiota bacteriana autóctona.

· S-200

· · Protocolo básico (preparado fertilizante en vehículo oleofílico)

· OPPENHEIMER REMEDIATION SERVICES

· · Protocolo básico (preparado arqueobacteriano con soporte arcilloso)

Las aplicaciones se realizaron en las dosis, con las frecuencias y bajo las especificaciones de los proveedores. El uso de aspersores manuales, intentado en un principio, resultó inviable tanto por lo lento y penoso del trabajo en estas condiciones, como por el hecho de sufrir frecuentes atascos con los materiales particulados presentes en algunas de las formulaciones. Ambos tipos de problemas se resolvieron mediante el recurso a motobombas acopladas a mangueras. En el caso del preparado oleofílico, la viscosidad de la formulación exigió el trabajo con mochilas dotadas de motor, para aplicar a poca distancia en forma de una aspersión fina.

2: RESUMEN DE LOS RESULTADOS

En el momento actual (noviembre, 2003) los resultados, que se discutirán con más detalle en apartados subsiguientes, pueden resumirse en los siguientes términos:

· Una de las formulaciones ensayadas (S-200) demostró capacidad para la eliminación del fuel, de forma prácticamente total (v. figura 1), en un periodo aproximado de 6-7 meses.

· Dos formulaciones más (Bio-Systems BB y Putidoil) permiten estimar, por extrapolación de tendencias, un plazo aproximado de 15-17 meses para el logro del mismo objetivo.

· En el resto de los casos, las tasas de biodegradación fueron más moderadas y no permiten extrapolaciones demasiado fiables.

· En las áreas de control (sin tratamiento), pese a haberse detectado un escaso descenso de las fracciones alifáticas y aromáticas más ligeras, la persistencia de asfaltenos y resinas, mucho menos biodegradables, determina un aspecto visual prácticamente inalterado desde el accidente, con pocas perspectivas de mejora apreciable con el tiempo.

A este respecto, la figura 2 muestra el estado actual de unas rocas del litoral de Baiona afectadas por el vertido análogo del Polycommander , ocurrido hace 33 años.

· Los análisis metabólicos e histopatológicos de muestras de mejillones situados en cestas expuestas a las escorrentías de los tratamientos pusieron de manifiesto su inocuidad. Además, las muestras de mejillones silvestres tomadas en las rocas circundantes presentaron una evolución favorable de diversas variables indicadoras relacionadas con el impacto inicial.

Otras consideraciones puntuales que parece pertinente añadir aquí, y sobre las que también habrá de volverse, son las siguientes:

· Todas las formulaciones ensayadas aceleraron la degradación de los hidrocarburos alifáticos y aromáticos. A los 4 meses, las estimaciones de los tiempos necesarios para reducir los niveles de estas fracciones al 10% de sus valores iniciales (1019 días para las áreas sin tratar), sugirieron 520, 532 y 687 días para las tres formulaciones más eficaces (véase más adelante). Sin embargo, una de ellas demostró capacidad para promover también la degradación de asfaltenos y resinas. La descomposición de estas fracciones (que adsorben a las más ligeras y que son las principales responsables del impacto visual) precipitó a partir de los 3-4 meses la desaparición del conjunto a tasas más altas que las previsibles en función de los datos obtenidos hasta ese momento y, en cualquier caso, significativamente más altas que las asociadas al resto de los tratamientos.

 

Control (sin tratamiento)

Tratamiento con S-200

Tratamiento con Bio-Systems (BB)

Tratamiento con Putidoil

Figura 1: Aspecto de las baldosas graníticas de contraste correspondientes al control y a los tres tratamientos más eficaces del ensayo de Sálvora, después de un periodo de 6 meses. Nótese la apariencia, prácticamente inalterada, de los controles (las zonas más blanquecinas que se aprecian en algunos casos son restos excrementales de gaviota).

· Al menos en sustratos rocosos, el éxito de los tratamientos dependió menos de la adición de microbiota con alta capacidad petroleolítica, que del logro de una buena incorporación de los nutrientes y los biorrefuerzos a la capa de petróleo (incluso especies con alta actividad en cultivo sumergido convencional produjeron resultados pobres sobre roca). En apartados subsiguientes se comentarán los recursos ensayados en Sálvora a este respecto.

· Los mejores resultados en sustrato rocoso correspondieron a los tratamientos con nutrientes vehiculados (finamente emulsionados, aunque sedimentables a temperatura ambiente después de unas horas en reposo) en disolventes oleosos. Y ello incluso en ausencia de biorrefuerzo, aunque la adición de la microbiota aislada de las áreas tratadas a los 30 días de la aplicación, y cultivada ad hoc , produce una aceleración adicional de poca entidad. Aunque muy clara, esta constatación no implica, sin embargo, invalidar las técnicas de biorrefuerzo y biorremedación con vehículos acuosos, que han probado su eficacia en otros sustratos y contextos de operación.

 

Figura 2: Rocas del litoral de Baiona afectadas por el vertido del Polycommander , después de un periodo de exposición a los agentes ambientales de 33 años. Nótese que las dos especies de líquenes que crecen sobre el residuo sugieren su baja toxicidad, pero impiden considerar recuperado el sustrato.

3: CONSIDERACIONES ADICIONALES. DISCUSIÓN DE LOS MÉTODOS Y LOS CRITERIOS DE ACTUACIÓN.

El precedente resumen de resultados conduce a unas conclusiones bien definidas: el S-200 constituyó, sobre sustrato rocoso, la mejor opción de las ensayadas. Las diferencias con respecto a los restantes tratamientos fueron altamente significativas, y el periodo de 6-7 meses en que se logró la degradación total del fuel puede considerarse un plazo satisfactorio, dada la elevada persistencia del impacto que se pone de manifiesto en las áreas de control. Así pues, la aplicación de S-200 es recomendable siempre que medien criterios económicos razonables.

Por otra parte, las discusiones que se mantienen desde hace tiempo en torno a la eficacia de los métodos de biorremediación –y que se reabren en parecidos términos cada vez que se hace necesario tratar un vertido de petróleo– sugieren la conveniencia de añadir un cierto número de consideraciones acerca de las condiciones de trabajo y los métodos aplicados a los ensayos de los que aquí se da cuenta. Se intenta con ello contribuir a la definición de criterios de actuación en contingencias semejantes.

3.1: Relación entre el sustrato a tratar y la formulación del tratamiento

Una desafortunada circunstancia del siniestro del Prestige fue la llegada de varios frentes de fuel a la costa en días de mareas vivas y con intenso mar de fondo, lo que llevó la contaminación, en buena parte del litoral afectado, a zonas supramareales notablemente altas, sólo en pocos días del año accesibles a la acción dispersante del mar. Este fue, como ya se dijo, el caso de los roquedos de la isla de Sálvora donde se llevaron a cabo los presentes ensayos.

Primeramente debe señalarse que las técnicas de biorremediación (esto es, la fertilización, con o sin siembra simultánea de microbiota petroleolítica, o biorrefuerzo) han demostrado ser eficaces en medio terrestre (suelos afectados por roturas de oleoductos y casos semejantes), así como en aguas con escaso intercambio (lagos, dársenas) y en circuitos cerrados (limpieza de tanques o conducciones). Concretamente en medio terrestre, que es esencialmente el sustrato para el que fueron desarrolladas, la adición de fertilizantes y biorrefuerzos puede complementarse fácilmente con recursos de volteo o arado ( land-farming ), que mezclan los aportes biorreparadores con los materiales edáficos y la capa de fuel, aumentando así su bioaccesibilidad.

Por el contrario, los roquedos supramareales, como los tratados en la isla de Sálvora, constituyen probablemente uno de los sustratos más hostiles a la actuación biorreparadora, que dificulta la aplicación de recursos potenciadores de la bioaccesibilidad y cuya superficie ennegrecida alcanza en días soleados temperaturas dudosamente compatibles con la viabilidad de los biorrefuerzos exógenos (en las aplicaciones realizadas durante el mes de mayo, la aspersión de soluciones acuosas producía vapores claramente visibles). Así, aún recurriendo a especies con alta actividad degradativa en cultivo sumergido convencional, el trabajo en estos sustratos plantea varios problemas deficientemente resueltos, que apenas reciben atención en los estudios de petroleolisis a nivel de laboratorio y cuya incidencia en los resultados es, sin embargo, crítica.

El problema más característico es sin duda el de la incorporación y retención de los nutrientes y el eventual biorrefuerzo en la capa de petróleo. Los recursos probados a este respecto en Sálvora incluyeron:

a) La adición de soportes de carácter adsorbente o absorbente, como arcilla, bentonita, sepiolita o fragmentos vegetales.

b) La utilización de arqueobacterias, con membranas más estables y lipófilas que las eubacterianas, que facilitan la migración de los microorganismos a las interfases acuosas.

c) El uso de formulaciones en vehículos oleosos, que se incorporan lentamente a la capa de fuel contribuyendo a evitar su encostramiento o fraguado.

Aunque, como ya se dijo, todos los biorrefuerzos ensayados pusieron de manifiesto una razonable actividad petroleolítica en cultivos de laboratorio, sus resultados fueron muy inferiores en condiciones ambientales y, en todo caso, muy inferiores a los obtenidos con vehículos oleosos aun en ausencia de biorrefuerzo. El éxito de estos últimos puede asociarse, en principio, a varios factores: 1) la ya mencionada facilidad con la que se incorporan a las capas de fuel, evitando su fraguado (figura 3) y proporcionando una superficie apta para la captación y retención de microbiota ambiental, 2) su capacidad para seleccionar microbiota petroleolítica, 3) su aporte de cosustratos necesarios para la biodegradación de moléculas muy persistentes en régimen cometabólico (de hecho, no se conocen especies capaces de utilizar como fuente única de carbono hidrocarburos poliaromáticos con más de tres anillos condensados).

 

Figura 3: Baldosas de granito impregnadas con la misma cantidad de mousse procedente del Prestige , después de 20 días de exposición a la intemperie, en ausencia (izquierda) y presencia (derecha) de S-200.

Otro aspecto a destacar es el hecho de que el tratamiento con vehículo oleoso requirió un menor número de aplicaciones y para él no se propusieron las atenciones que sí se sugirieron para las aplicaciones acuosas, más sensibles tanto al lavado pluvial, que exige la reiteración de las dosis, como a la desecación. Este último problema, en efecto, lleva a menudo a señalar la conveniencia de realizar humectaciones del sustrato hasta dos veces por semana, para mantener la actividad de la microbiota. Pero lo cierto es que este tipo de tareas aumentaría sensiblemente las necesidades de recursos humanos, cuyo ahorro constituye una de las ventajas que suelen atribuirse a los métodos de biorremediación. El tratamiento oleoso no necesitó humectación y demostró más resistencia que los acuosos a las altas temperaturas de verano en la superficie de las rocas afectadas. Por otra parte, debe señalarse que el uso de vehículos oleosos en arenales requiere su dilución (emulsión) en agua, para evitar la formación de películas que restringen el acceso de oxígeno a las capas subsuperficiales (necesidad esencial en las etapas que inducen en los hidrocarburos las modificaciones químicas que les permiten ingresar en las rutas catabólicas), conservando su capacidad selectiva y su papel de cosustratos.

Finalmente, el efecto de los soportes adsorbentes resultó un tanto ambiguo, por lo que su uso debe someterse a ciertas restricciones. Si bien se encontraron indicios de que una adición inicial moderada de sepiolita (5-10% p/v en un tratamiento de ~ 2 litros/m 2 ) contribuye a retener agua, nutrientes y microorganismos, favoreciendo ligeramente la degradación, el efecto parece opuesto cuando se reiteran las aplicaciones de este tipo, lo que quizá puede explicarse por una eliminación excesiva de la humedad, el secuestro de iones por adsorción o ambas causas.

3.2: El tipo de fuel a tratar

De acuerdo con los análisis emitidos por el CEDRE, el fuel transportado por el Prestige contenía originalmente las siguientes fracciones:

 

Hidrocarburos saturados (%)

30,5 ± 2,4

Hidrocarburos aromáticos (%)

40,1 ± 1,2

Resinas (%)

17,1 ± 2,4

Asfaltenos (%)

12,3 ± 1,0

Esta composición define un material altamente recalcitrante, puesto que únicamente los hidrocarburos alifáticos experimentan una biodegradación relativamente rápida, siendo el proceso sensiblemente más lento en los cicloalcanos y los compuestos aromáticos, en especial con anillos condensados (poliaromáticos: HPA). Al cabo, las resinas y, sobre todo, los asfaltenos, constituyen fracciones extraordinariamente estables, cuyos niveles pueden, de hecho, utilizarse como referente para evaluar el proceso de biorremediación en términos de la variación de relaciones como saturados / asfaltenos o aromáticos / asfaltenos .

Por otra parte, aunque en el fuel recogido por el IIM durante los primeros días la proporción de asfaltenos (separados como fracción insoluble en pentano después de tres extracciones por sonicación durante 10 minutos) coincidió aceptablemente (12,9% ± 1,2) con el valor del CEDRE, en el momento en que se iniciaron los ensayos las proporciones, más variables, llegaban en algunos casos al 20%, indicando que el material había perdido ya una parte importante de los componentes más ligeros. La naturaleza del fuel constituyó en este caso, pues, una dificultad añadida a la actuación biorreparadora.

3.3: Los criterios de evaluación

Un aspecto a menudo discutido en los ensayos de biorremediación consiste en los criterios para la evaluación del proceso, temática que define una serie de problemas que conviene considerar en el contexto del protocolo de tratamiento de las muestras esquematizado en el diagrama de la figura 4. Debe señalarse que dicho protocolo, con obvias redundancias, sólo se aplicó en su forma completa con fines confirmatorios en un cierto número de casos, resultando en buena medida superfluo para los objetivos concretos de este trabajo (se conservan, sin embargo, extractos de todas las muestras para su eventual estudio posterior).

En el caso de los tratamientos con S-200, la vía de la saponificación ( A1 ) fue necesaria para eliminar los residuos oleosos de la formulación, que en la vía A 2 impurifican tanto la fracción de asfaltenos como la desasfaltada que se obtienen por sonicación en pentano. Finalmente, aunque la cromatografía gas-líquido resultó adecuada para el análisis de la fracción de hidrocarburos alifáticos, la cromatografía líquido-líquido se mostró poco resolutiva con la fracción poliaromática (el fuel del Prestige contiene numerosos derivados sustituídos de HPA), que, aún purificada por los métodos de adsorción y reparto que se especifican en la figura 4, produjo siempre grupos de picos mal resueltos, con independencia del método de detección aplicado (UV genérico o un programa convencional de fluorescencia). Así, y dada la disponibilidad de muestra, los métodos gravimétricos, con una buena reproductibilidad en todas las fraciones que se definen en el diagrama, fueron en general los preferidos.

 

Figura 4: Fraccionamiento de los extractos de fuel en las cuatro familias principales de componentes: hidrocarburos alifáticos y cicloalcanos, hidrocarburos poliaromáticos, resinas y asfaltenos.

Un primer detalle controvertido atañe a la pertinencia de contabilizar o no como contaminación remanente el conjunto de derivados hidroxilados o carboxilados que se produce en las primeras etapas de la oxidación biológica de los hidrocarburos. A este respecto, parece claro que los alcoholes o ácidos (alifáticos o aromáticos) de bajo peso molecular no pueden considerarse compuestos de carácter xenobiótico, ya que en general pueden ingresar sin problemas en las rutas catabólicas de numerosas entidades biológicas. Sin embargo, cuando se trata de productos de una hidroxilación –o incluso de una ruptura dicarboxílica– sobre un anillo bencénico de un compuesto poliaromático de alto peso molecular, parece claro asimismo que, aun habiendo aumentado la biodisponibilidad de la molécula, el proceso de degradación no puede considerarse finalizado.

En cualquier caso, el protocolo de la figura 4 contiene recursos que pueden resolver razonablemente esta discusión. En primer lugar, si los grupos polares introducidos por la oxidación representan una fracción importante de la molécula, ésta será arrastrada en el lavado acuoso inicial tanto más eficientemente cuanto mayor sea su hidrofilia, con el consiguiente reflejo cuantitativo en el extracto orgánico. Si, por el contrario, tales grupos polares representan una fracción poco significativa, como puede ocurrir en los HPA de alto peso molecular, el derivado pasará al extracto orgánico del fuel ( CRUDO en el diagrama). En este caso, si son ácidos, quedarían eliminados en la saponificación de la vía A 1 y no pasarían a la correspondiente fracción desasfaltada. Por otra parte, aun si son menos polares quedarán excluídos tanto por la adsorción en columna como por el reparto que se aplican a la fracción desasfaltada en la vía A 2 (y cuyos resultados muestran un buen acuerdo por lo que se refiere a la fracción de hidrocarburos poliaromáticos).

 

A

B

 

Figura 5. A: Detalle del área de ensayo en pleamar. B: 9 de los 60 paneles de baldosas graníticas impregnadas con fuel del Prestige que se utilizaron como testigos.

Más general, y muy debatido en la bibliografía sobre biorremediación, es el problema de la comparación estadísticamente significativa entre diferentes tratamientos, cuando intenta basarse en la evolución de las cantidades absolutas de petróleo por unidad de superficie en un sustrato natural con una gran heterogeneidad espacial. En estas condiciones, que fueron precisamente las del ensayo de Sálvora, el área mínima o el número de muestras necesario para obtener un error estándar aceptable resultarían de un tamaño poco viable en la práctica, y, dada la configuración del espacio (figura 5A), apenas cabe pensar en diseños convencionales como el cuadrado latino o la cuadrícula ortogonal, por otra parte muy exigentes también en cuanto al tamaño de muestra.

En este trabajo se intentó obviar estos problemas mediante dos recursos convencionales. El primero consistió en centrar las determinaciones de material remanente en paneles de baldosas graníticas (figura 5B) impregnadas con fuel del Prestige , tratadas con los productos a experimentar y situadas en el mismo entorno. El segundo consistió en utilizar como criterios primarios de evaluación no las cantidades absolutas de petróleo, sino las relaciones entre componentes de muy diferentes tasas de degradación en áreas tratadas y de control.

Así, y admitiendo que la tasa de degradación de los asfaltenos es despreciable comparada con las de los hidrocarburos alifáticos, e incluso los poliaromáticos más ligeros, relaciones como:

R1 = , o también:

 

R2 =

 

deberían de constituir medidas fiables y representativas de la fracción desasfaltada remanente ( R1 ), o de los HPA ( R2 ). Además, si este criterio se aplica en áreas homogéneamente tratadas con petróleo, como las que proveen los paneles de baldosas testigo, la medida resulta esencialmente independiente de los factores de variabilidad propios del muestreo en las rocas.

En realidad, estas relaciones resultaron de un valor limitado. El segundo índice ( R2 ) proporcionó desde el primer momento datos muy confusos, quizá explicables por la relativa imprecisión del método de desasfaltado, que puede dejar en la fracción de pentano residuos que, aun siendo muy poco relevantes en términos de peso, pueden tener (dadas las estructuras de los asfaltenos) efectos importantes sobre la fluorescencia. O , inversamente, la sonicación en pentano podría no extraer de modo exhaustivo algunos componentes poliaromáticos (el fuel del Prestige contiene numerosos derivados sustituídos de HPA), moléculas que, como las de las resinas, se sabe son fuertemente adsorbidas por los asfaltenos. En cualquier caso, se decidió abandonar la aplicación de este índice con fines comparativos.

Con respecto al índice R1 es preciso decir en primer lugar que si sólo la fracción desasfaltada ( D ) es degradable, permaneciendo los asfaltenos en el valor inicial A 0 y siendo T el fuel total y t un subíndice temporal, puede definirse un índice R1 normalizado, o R :

 

R t =

donde los valores iniciales de interés en el material con el que se trataron las baldosas son:

A 0 = 14

D 0 = 86

b 0 = D 0 /( D 0 + A 0 ) = 0,86 (nótese que b 0 NO representa el índice R a tiempo cero)

Ahora bien: si se parte del supuesto usual de que el conjunto de la fracción desasfaltada se degrada siguiendo (como promedio) una cinética de primer orden de tasa r , su valor remanente después de un tiempo t podrá formularse:

D t = D 0 exp(– rt ) [1]

con lo que el valor del índice normalizado R t se ajustará a la ecuación:

R t = [2]

 

La figura 6 representa la evolución de los valores de D t y R t de acuerdo con estos supuestos, con los valores iniciales mencionados y una constante cinética de primer orden a la que se asignó el valor arbitrario r =0,02.

 

Figura 6. Relación entre la evolución del fuel total (línea continua) y del indice R normalizado (línea de puntos), suponiendo una cinética de primer orden para la degradación de la fracción desasfaltada y de orden cero para los asfaltenos

Naturalmente, la ecuación [2] puede utilizarse, si se dispone de una serie de valores de R t , para estimar la tasa de degradación r . Además, a partir de r podrá calcularse la correspondiente vida media ( t 1/2 ), o tiempo necesario para que el valor inicial del índice normalizado ( R t=0 =100) descienda a la mitad. En efecto, haciendo R t =50 en [1]:

 

50 =

se obtiene para t 1/2 el valor:

t 1/2 = [3]

 

Aunque útil para eliminar la variabilidad debida a las dificultades del muestreo, suavizando en general la sensibilidad al error experimental, el índice R no está exento de problemas. En primer lugar desciende con el tiempo de modo menos acusado que la fracción degradable, lo cual lo hace menos discriminativo. Además, las conclusiones derivables del razonamiento que acaba de exponerse son muy dependientes del supuesto de la cinética de primer orden para la degradación del conjunto de la fracción desasfaltada, lo cual es dudoso tanto por la propia heterogeneidad de esta fracción (que incluye componentes de muy diferente estabilidad), como por la probabilidad de que el proceso discurra con retardos debidos a la necesidad de adaptación de la microbiota degradadora al ambiente petroleado (lo cual produciría ecuaciones aproximadamente asimilables al modelo de Gompertz). Finalmente, es obvio que deja de tener validez si los asfaltenos resultan también afectados por el proceso de degradación.

Este último problema fue precisamente el que comenzó a ponerse de manifiesto, al menos en ciertos casos, aproximadamente a partir de los 2 meses de iniciados los tratamientos, encontrándose indicios de que el índice R producía infraestimaciones importantes de la degradación. De hecho, en tales casos las separaciones después de la sonicación en pentano perdieron nitidez, al mismo tiempo que en las baldosas testigo –y algo menos claramente en las rocas afectadas– comenzaron a apreciarse visualmente pequeñas áreas limpias.

Así pues, y pese a su mencionada utilidad, el índice R (como otros análogos basados en relaciones entre diferentes componentes del petróleo, que se han propuesto con fines parecidos) es engañoso precisamente en aquellos casos en que la biorremediación resulta más eficaz. El recurso a la extracción exhaustiva de baldosas completas con una carga inicial conocida de fuel constituyó la mejor alternativa, y fue la utilizada después del periodo inicial indicado para discriminar entre los diferentes tratamientos.

Dado que después de este periodo las diferencias entre tales tratamientos se hicieron asimismo claramente significativas, se decidió, de acuerdo con la Organización de Parques Nacionales, continuar únicamente con el seguimiento de un control y las tres formulaciones más eficaces.

3.4: Aproximación a las cinéticas de degradación

En la figura 7 se representan, a título indicativo de las magnitudes y variabilidades de las determinaciones básicas, los valores de R y las poblaciones bacterianas (unidades formadoras de colonias ´ cm –2 ) en los dos primeros muestreos. Los valores normalizados de R a lo largo del intervalo en que el índice mantuvo una validez aceptable se recogen en la figura 8.

 

Figura 7: Arriba: contaminación remanente ( R ) a los tiempos que se indican, donde se aprecian los intervalos de confianza de las determinaciones. Abajo: poblaciones bacterianas estimadas (intervalos de confianza del orden del 20% de los valores).

 

Figura 8: Ajustes (líneas continuas) a la ecuación [2] de los valores del índice R en los diferentes tratamientos. En todos los casos se representa asimismo la cinética del control. Las constantes de tiempo de las correspondientes ecuaciones son las que se utilizan con fines comparativos en la Tabla 1. Las flechas indican las aplicaciones –además de la inicial– llevadas a cabo en cada tratamiento.

 

Figura 8 (continuación): Ajustes (líneas continuas) a la ecuación [2] de los valores del índice R en los diferentes tratamientos. Claves como en la figura precedente.

En la Tabla 1 se dan las correspondientes vidas medias, estimadas mediante la expresión [3]. Debe insistirse en que tales valores son aceptables únicamente en la medida en que los tratamientos a los que se atribuyen son incapaces de promover la degradación de los asfaltenos, y que la fracción desasfaltada (la más susceptible a la biodegradación) representa en los espacios tratados aproximadamente el 80-85% del fuel total. Es quizá pertinente considerar aquí de nuevo la fotografía de la figura 2, para valorar los resultados en ausencia de actuación biorreparadora después de 33 años.

 

 

 

 

TABLA 1: Estimaciones de los tiempos necesarios para que el índice R descienda a la mitad (vida media: t 1/2 ) del valor inicial, de acuerdo con la expresión [3]. En negrilla, los tres tratamientos más eficaces, pese a ser asimismo los más infraestimados por R después de 2-3 meses.

 

 

 

 

 

 

 

 

t 1/2 (días)

CONTROL

 

171

IIM-

 

150

IIM+

 

135

NIMASCO (B)

 

156

NIMASCO (TS+B)

 

172

NIMASCO + PUTIDOIL

 

141

PUTIDOIL

 

127

PUTIDOIL + SEPIOLITA

 

149

BIO-SYSTEMS (B)

 

142

BIO-SYSTEMS (BB)

 

102

S-200

 

101

OPPENHEIMER

 

145

 

Por otra parte, aunque dichas vidas medias proporcionaron ya en este momento (2-3 meses) un criterio razonable para estimar la eficacia de los tratamientos, la valoración que se deduce de la Tabla 1 se hizo todavía más clara cuando se comprobó que las vidas medias más bajas de acuerdo con el índice R (las velocidades de degradación más altas) correspondieron precisamente a aquellos tratamientos en los que se dieron indicios de degradación de los asfaltenos, según lo advertido al final del apartado precedente.

Una evaluación en términos de fuel total remanente, llevada a cabo 5 días después de cada uno de los últimos muestreos representados en la figura 8, en un grupo de baldosas que había sido dosificado con pesos iniciales equivalentes y exactamente cuantificados de material del Prestige , proporcionó una confirmación de dichas conclusiones. Al evitarse la distorsión introducida en el índice R por la degradación de los asfaltenos, los tres tratamientos en donde se habían detectado indicios del fenómeno (S-200, Bio-SystemsBB y Putidoil) pusieron de manifiesto diferencias significativas con respecto al resto, quedando claramente destacado S-200 (figura 9).

Figura 9: Porcientos de fuel total remanente, después de los tiempos de actuación indicados. Nótese que las discrepancias entre estos datos y los finales de la figura 8 son importantes sólo en tres casos (S-200, Bio-Systems BB y Putidoil).

 

Figura 10: Porcientos de fuel total remanente en las tres formulaciones más eficaces, seleccionadas después del periodo inicial.

Por último, en la figura 10 se presentan (ya no en términos del índice R , sino de fuel remanente) los resultados de la biodegradación promovida por estas tres formulaciones a partir de la fase incial de 2-3 meses. Cabe destacar que la ventaja del S-200 sobre el resto de los tratamientos se acentuó durante este periodo adicional, siendo especialmente clara la aceleración que tuvo lugar en el verano, muy poco acusada en los otros dos casos e inexistente en el control. Además, aunque no se llevó a cabo un seguimiento analítico del resto de las formulaciones, debe señalarse que, aun cuando el aspecto visual en las seleccionadas evolucionó del modo que acabó por conducir a la apariencia que se muestra en la figura 1, en ningún otro caso se apreciaron diferencias con respecto a los controles.

3.5: Conclusiones adicionales

Además de las conclusiones de orden práctico ya expuestas en el resumen de los resultados, cabe apuntar aquí las dos consideraciones siguientes:

· Al menos en un material como el fuel del Prestige , la evolución de los controles pone de manifiesto el escaso papel en la degradación del petróleo tanto de los factores abióticos, como de los bióticos en ausencia de una fertilización adecuada, en el sentido ya discutido. Además, ningún inóculo externo parece garantizar la eficiencia asociada a la acción de la microbiota natural debidamente fertilizada, eficiencia probablemente ligada a la variación estacional de las poblaciones petroleolíticas predominantes.

Así, los resultados obtenidos en ensayos de laboratorio tienen poco valor predictivo en relación con los esperados en condiciones ambientales. A este respecto destaca la formulación Oppenheimer (arqueobacterias), con una actividad degradativa apreciable en cultivo –tanto sumergido como sobre baldosas dosificadas con fuel– y muy escasa sobre baldosas situadas en el área a tratar de la isla de Sálvora.

· La metodología de evaluación más segura demostró ser la basada en el seguimiento, por métodos gravimétricos, de la desaparición de fuel total (o fracciones gruesas de éste, como por ejemplo alcanos, hidrocarburos aromáticos, resinas y asfaltenos) en baldosas graníticas tratadas con cantidades conocidas del material a degradar.

Los índices basados en relaciones entre componentes de muy diferente tasa de degradación pueden ser útiles en las fases iniciales, pero se hacen tanto más inseguros precisamente cuanto más eficiente sea el tratamiento. Los métodos cromatográficos aportan información adicional, especialmente en la fracción de los alcanos, pero en materiales tan complejos como el fuel del Prestige proporcionan datos de evaluación difícil y conflictiva.

CALENDARIO DE TRATAMIENTOS Y MUESTREOS. An : aplicación y días desde la aplicación inicial; Mn : muestreo y días desde la aplicación inicial. Cuando un muestreo y una aplicación coinciden en el mismo día, se sobreentiende que el primero precede a la segunda.

 

 

 

iim-

iim+

put

put+sep

put+nim

nim

nim+ta

BS-b

BS-bb

S-200

Opp

CONT

marzo

11

A0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M0

 

12

 

 

 

 

 

A0

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

A0

A0

A0

 

A0

 

 

 

 

 

 

14

 

A0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

 

 

 

 

 

 

A0

 

 

 

M10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

A0

A0

 

M15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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abril

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