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Biorremediación ambiental: los microorganismos en el saneamiento del suelo

Alejandro Islas-García1

Resumen

LA DEGRADACIÓN QUÍMICA ES UNA de las causas principales del deterioro de suelos a nivel mundial, provocada, en principio, por diferentes actividades humanas, que generan residuos químicos vertidos intencional o accidentalmente en el ambiente. Los compuestos orgánicos, como hidrocarburos, plaguicidas, colorantes, y los compuestos clorados son contaminantes con propiedades tóxicas, persistentes y bioacumulativas, por lo que son necesarias acciones correctivas para mitigar sus efectos adversos. La biorremediación de suelos contaminados es una de las alternativas verdes y amigables con el ambiente, debido a que utiliza a los microrganismos para degradar los compuestos tóxicos orgánicos. La biodegradación de un contaminante es un proceso bioquímico complejo y su resultado dependerá de la interacción de factores ambientales fisicoquímicos y biológicos, que determinarán su eficiencia metabólica. Existen diversos géneros de microorganismos capaces de metabolizar compuestos orgánicos con estructuras químicas: biorremediadores, los cuales son las bacterias, levaduras y hongos. A su vez, los principales factores del suelo que limitan su efectividad son la estructura, el pH, temperatura, oxigenación, nutrientes, humedad y capacidad microbiológica de degradación. Para aplicar con éxito la biorremediación en el campo, es indispensable realizar pruebas iniciales, como caracterizar el suelo impactado y conducir experimentos de biofactibilidad y biodegradabilidad en el laboratorio; de esta manera, se precisará el tipo de acondicionamiento en el desarrollo microbiológico y se disminuirán los periodos de restauración del suelo contaminado. Los casos de éxito demuestran que esta tecnología microbiológica es una opción ambiental responsable en el tratamiento y disminución de sitios impactados con contaminantes orgánicos a nivel mundial.

Palabras clave: biorremediación, contaminantes orgánicos, biodegradación, suelo.

Abstract

Chemical degradation is one of the main sources of deterioration in soils worldwide, mainly caused by different human activities that generate chemical waste, accidentally or intentionally spilled into the environment. Organic compounds, such as hydrocarbons, pesticides, dyes, and chlorinated compounds are pollutants with toxic, persistent and bioaccumulative properties, so corrective actions are necessary to mitigate their adverse effects. The bioremediation of contaminated soils is one of the green and environmentally friendly alternatives because it uses microorganisms to perform the degradation of organic toxic compounds. The biodegradation of a contaminant is a complex biochemical process and its result will depend on the interaction between different physicochemical and biological environmental factors that will determine its metabolic efficiency. There is various genre of microorganisms capable of metabolizing organic compounds with different chemical structures; the main bioremediators are bacteria, yeasts and fungi. The main soil factors that limit effectiveness are structure, pH, temperature, oxygenation, nutrients, moisture and microbiological degradation capacity. For the application of bioremediation in the field it is essential to carry out initial tests to guarantee its success, such as characterizing the impacted soil and bioactivity and biodegradability experiments in the laboratory, this to determine the type of conditioning necessary for microbiological development and decrease the restoration periods of contaminated soil. Successful cases show that this microbiological technology is an environmentally responsible option for the treatment and reduction of sites impacted with organic pollutants worldwide.

Keywords: bioremediation, organic compounds, biodegradation, soil.

Introducción

La formación del suelo es un procedimiento complejo, en el que influyen procesos ambientales, fisicoquímicos y biológicos, que se conjuntan para que, en un periodo largo, se formen los perfiles de suelo característicos de cada ecosistema (Chinchilla et al., 2011). En contraste, la degradación causada por actividades humanas toma una parte de este tiempo y ocasiona la pérdida de biodiversidad, productividad biológica y capacidad de producir servicios y recursos para el ambiente y la humanidad (Emadodin y Bork, 2011).

La degradación química es una de las principales causas de deterioro en suelos a nivel mundial, provocada, en principio, por la industrialización y la agricultura. De igual modo, la deforestación y el sobrepastoreo tienen una destacada contribución (figura 1). Al respecto, Richmond (2015) menciona que, en el planeta, hay 240 Mha, degradadas a nivel químico por nutrientes (136 Mha), salinización (77 Mha), contaminación (21 Mha) y acidificación (6 Mha). Todas estas formas están vinculadas a algunas actividades humanas, como derrames accidentales, fugas, manejo inadecuado de residuos o aplicación directa de compuestos químicos. La degradación por contaminación se relaciona a compuestos inorgánicos (metales pesados y metaloides) y compuestos orgánicos (hidrocarburos, hidrocarburos aromáticos policíclicos, plaguicidas, colorantes y antibióticos, Saha et al., 2017).

Figura 1. Principales tipos y causas de degradación de suelos en el mundo

Fuente: datos tomados de Gruver (2013).

Las fuentes antropogénicas de contaminación del suelo son los productos y subproductos químicos utilizados en actividades industriales, desechos domésticos y municipales e incluyen aguas residuales, agroquímicos y productos derivados de la gasolina. Estos químicos se liberan al medio ambiente mediante derrames de petróleo, lixiviación de vertederos, uso de fertilizantes y pesticidas, irrigación con aguas residuales no tratadas o aplicación de aguas residuales en el suelo (Rodríguez-Eugenio et al., 2018).

De acuerdo con Duarte et al. (2018), existe una amplia gama de contaminantes orgánicos en el suelo, pero los más abundantes contienen hidrocarburos (alcanos, alquenos, cicloalcanos y benceno, tolueno, etilbenceno y xileno: BTEX), hidrocarburos aromáticos policíclicos (benzo[a]pireno, antraceno y fenantreno), compuestos clorados (bifenilos policlorados, dioxinas y furanos) y plaguicidas (atrazina, DDT, endosulfán, heptacloro, lindano, entre otros). Estos contaminantes orgánicos se caracterizan por ser tóxicos, persistentes, bioacumulativos y de fácil dispersión a larga distancia; razón por la cual algunos se anexan en la lista de compuestos orgánicos persistentes, establecidos por el Convenio de Estocolmo, en función de su eliminación y reducción de producción, utilización, importación, exportación y emisión al medio ambiente (Magulova y Priceputu, 2016).

La caracterización y localización de sitios contaminados están en ascenso alrededor del mundo. En el periodo de 1999 al 2012, se observó un aumento de 500 a 1500 publicaciones anuales referentes a la contaminación del suelo (Guo et al., 2014). Durante el 2013 al 2020, de acuerdo con la base de datos ScienceDirect, se divulgaron 4250 publicaciones relacionadas con la contaminación y el monitoreo del suelo; esto demuestra un incremento de 386 a 750 publicaciones al año en investigaciones sobre evaluación y remediación de suelos contaminados. Asimismo, estos trabajos crean mayor conciencia, en cuanto a la implementación de soluciones conjuntas para mitigar, desde los sectores sociales y gubernamentales, esta problemática de interés mundial.

Biorremediación microbiana del suelo

Las tecnologías de remediación de suelo se dividen en físicas, químicas y biológicas. Las físicas y químicas tienen como ventaja un menor tiempo requerido en la eliminación de los contaminantes de la matriz afectada; sin embargo, se corre el riesgo de que solo sean transferidos a otro medio o que los residuos generados requieran tratamientos posteriores que incrementan los costos del proceso (Xu y Lu, 2010). La remediación microbiológica es una tecnología utilizada en todos los continentes (excepto Antártida), porque es uno de los métodos preferidos en el tratamiento de áreas contaminadas. Se emplea en el 31 % de todas las metodologías de tratamiento ambiental y, junto con la fitorremediación, representa el 51 %, superior a metodologías químicas y físicas (Elekwachi et al., 2014). Asimismo, el mercado global y los servicios de estas tecnologías verdes tendrán un crecimiento del 8,3 % hasta el 2025, pero son métodos subutilizados y deberían ser más desarrollados, por ser amigables con el ambiente (Arora, 2018).

La remediación con microorganismos constituye una tecnología de tratamiento que incorpora contaminantes a los procesos bioquímicos de los organismos. Estos los metabolizan de forma aeróbica o anaeróbica hasta transformarlos en compuestos estables no tóxicos a un precio más accesible (Sarkar et al., 2005; Sales da Silva et al., 2020).

La biorremediación se basa en la capacidad de los microorganismos para descomponer contaminantes orgánicos, en presencia de condiciones ambientales óptimas, en el suministro equilibrado de nutrientes y en aceptores de electrones (Adams et al., 2015). Hay tres estrategias fundamentales en la biorremediación: atenuación natural, bioestimulación y bioaumentación (figura 2). En cada una, los microorganismos endógenos o exógenos, modificados o no genéticamente, participan en la degradación de los contaminantes orgánicos en el suelo, sea de manera activa (mediante estimulación) o de manera pasiva (sin estimulación). Los periodos de restauración del suelo contaminado son cortos cuando se adecuan sus condiciones o se utilizan microorganismos con mayor capacidad degradativa (Martínez-Álvarez et al., 2017; Aparicio et al., 2018). En cambio, la atenuación natural tiende a ser un proceso más lento, debido a que depende de la adaptación de los microorganismos a las condiciones del suelo sin intervención humana (Varjani y Upasani, 2019). Por lo tanto, no es suficiente en la remediación de sitios contaminados en un plazo razonable (Mulligan y Yong, 2004).

Figura 2. Estrategias de biorremediación

Fuente: autor.

Hay 160 géneros de microorganismos estudiados que se involucran en la remediación de contaminantes orgánicos, sean individuales o en consorcios, los cuales incluyen las siguientes bacterias, hongos y levaduras: Flavobacterium, Achromobacter, Rhodococcus, Micrococcus, Bacillus, Allescheria, Corynebacterium, Pseudomonas, Aeromonas, Acinetobacter y, en menos ocasiones, Mycobacterium, Aspergillus, Fusarium, Pleurotus, Mucor, Penicillium, Rhodotorula, Debaryomyces y Cándida. Las bacterias son más usadas que los hongos y las levaduras (Rahman et al., 2001; Vasudevan y Rajaram, 2001; Chikere et al., 2011; Kumar et al., 2018). Cabe destacar que la cantidad de microrganismos importantes identificados en la biorremediación aumenta cada año, lo que implica un incremento de publicaciones en el área; además, los estudios metagenómicos distinguen especies no cultivables.

Los contaminantes orgánicos más estudiados, con respecto a su biodegradación, son hidrocarburos y plaguicidas, porque son los mayores deterioradores de suelos a nivel mundial. Debido a lo anterior, existen diversos trabajos acerca de la identificación y seguimiento de comunidades microbianas implicadas en la biorremoción de estos y otros contaminantes orgánicos (cuadro 1). Estas investigaciones presentan los géneros o especies de microrganismos o consorcios involucrados. Los microorganismos empleados en los procesos de restauración de suelos son aerobios, anaerobios y metilotrofos, que, mediante diferentes caminos metabólicos, obtienen una fuente de carbono y energía por medio de contaminantes, como hidrocarburos aromáticos policíclicos, solventes clorados, explosivos, colorantes, bifenilos policlorados hidrocarburos y plaguicidas (Tomei y Daugulis, 2013).

Condiciones ambientales óptimas

Existen varios factores que limitan la efectividad y el éxito de un proceso de biorremediación: la disponibilidad del sustrato, temperatura, pH, oxígeno, humedad, porosidad del suelo, textura, permeabilidad, disponibilidad de los nutrientes como nitrógeno (N), fósforo (P), hierro (Fe) y las comunidades microbianas presentes en el suelo. Por ello, se deben conocer las características fisicoquímicas del sitio y la concentración del contaminante (Acuña et al., 2012). Además, es necesario determinar la población de microorganismos capaces de tolerar y usar el contaminante como fuente de energía; en este sentido, los organismos capaces de desarrollarse en presencia de hidrocarburos se denominan hidrocarburoclastas, mientras que los que crecen en plaguicidas reciben el nombre de plaguicidaclastas (Islas-García et al., 2015). Destaca la capacidad de los organismos para tomar dichos compuestos como fuente de carbono a concentraciones que no les son tóxicas.

Los nutrientes se clasifican en macronutrientes y micronutrientes; los primeros son compuestos requeridos en cantidades grandes y forman parte de las macromoléculas de las células, como carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos. Entre los macronutrientes principales se encuentran el N y P; por lo tanto, una limitación de estos resulta en la reducción de la actividad microbiana y su presencia es fundamental en la biorremediación. La cuantificación de N y P, junto con la materia orgánica (MO), es importante para precisar qué nutrientes presentan un déficit en el suelo, pues no permitirían el desarrollo adecuado de los microorganismos autóctonos o alóctonos que participan en la biorremediación.

Cuadro 1. Microorganismos involucrados en la biorremediación de contaminantes orgánicos en el suelo

Contaminante	Compuesto	Microorganismos	Referencia
Plaguicida organofosforado	Clorpirifós	Bacillus aryabhattaiSerratia marcescensPseudomonas stutzeri	Kumar et al. (2018)
Paratión	Leuconostoc mesenteroidesFlavobacterium sp.Serratia marcescens
Diazinón	Lactobacillus brevisMycobacterium sp.Arthrobacter sp.
Plaguicida organoclorado	LindanoDDT HCB	Pseudomonas sp.Rhodococcus erythropolisBacillus pumilusLysinibacillus fusiformisMucor ambiguousTaylorella asinigenitalisEnterococcus faecalisStaphylococcus aureusGalactomyces geotrichumMucor circinelloides	Purnomo et al. (2011)Lovecka et al. (2015)Saghee y Bidlan (2018)
Hidrocarburos	Petróleo	Actinomyces sp.Alcanivorax sp.Thalossolituus sp.Proteus sp.Aspergillus flavusAlternaria alternataFusarium solaniRhizopus stolinifer	Chikere et al. (2011)Hassan (2014)
Diésel	Aeromonas sp.Flavobacterium sp.
Aromáticos policíclicos	Mycobacterium sp.Neptumonas sp.Cutibacterium sp.Beijerinckia sp.Xanthomonas sp.
Colorantes	Industriales, textiles-azo	Myrothecium roridumPycnoporus sanguineusPhanerochaete chrysosporiumTrametes trogiiPenicillium ochrochloronMicrococcus luteus	Abatenh et al. (2017)
Bifenilos policlorados	Congéneres di, tri, tetra, penta	Ralstonia eutrophusmArthrobacter sp.	Singer et al. (2000)

Fuente: autor.

La MO es del 5 % del volumen total del suelo y es un factor clave en su dinámica y fertilidad, porque actúa sobre las propiedades físicas y químicas, mientras aporta nutrientes mediante la mineralización y su capacidad de cambio de cationes, los cuales funcionan como una reserva nutricional. A su vez, la MO opera sobre las propiedades biológicas, debido a que mantiene la actividad microbiana del suelo (Julca-Otiniano et al., 2006).

La estructura del suelo (granulometría y textura) suele afectar la entrada efectiva de aire, agua, nutriente y la movilidad del contaminante durante la biodegradación. Los suelos con partículas de mayor tamaño (arenas) son los más fáciles de tratar, porque favorecen la permeabilidad y difusión de oxígeno, mientras que un suelo con baja permeabilidad (limos y arcillas) impedirá los movimientos de agua, nutrientes y oxígeno, al formarse complejos húmicos que disminuyen la disponibilidad de microorganismos y la menor remediación y absorción de contaminantes (Vidali, 2001; Volke-Sepúlveda et al., 2005).

La humedad es un factor prioritario en el crecimiento y actividad biológica de los microorganismos que contribuyen a la biodegradación de contaminantes del suelo, esto debido a que el agua participa en diversos procesos metabólicos, al tiempo que funciona como solvente y portador de nutrientes (Choi et al., 2003; Fernández et al., 2006). Al respecto, Molina-Barahona et al. (2004) demostraron que este factor favorece el crecimiento de microorganismos degradadores, incluso si se mejoran los porcentajes de remoción en suelos contaminados; sin embargo, si se encuentra en exceso, disminuye el intercambio gaseoso a través del suelo.

Por su parte, el pH también afecta la solubilidad y disponibilidad de macro y micronutrientes en el suelo, así como la presencia de otros grupos de microorganismos; de modo que, en suelos ácidos, se favorece la presencia de hongos mientras que, en suelos alcalinos, es común encontrar bacterias (Volke-Sepúlveda et al., 2005).

La aireación en el proceso de biorremediación es fundamental, puesto que el oxígeno es el mejor aceptor de electrones. Por consiguiente, en un mismo substrato orgánico, los microorganismos, que emplean el oxígeno como agente oxidante, generan más energía que aquellos que usan nitratos, sulfatos u otros aceptores de electrones alternativos, para alcanzar una mayor velocidad, que implica un consumo superior del contaminante. Por lo tanto, la biorremediación aerobia es más eficiente que la biorremediación de contaminantes orgánicos en forma anaerobia (Gómez et al., 2008).

La temperatura óptima para desarrollar la actividad microbiana y la biorremediación se encuentra en el intervalo de 20-40 °C. La temperatura afecta las reacciones bioquímicas y la velocidad de degradación de los contaminantes, por lo que un incremento resulta útil. La degradación se duplica cuando la temperatura se incrementa en 10 °C, pero hacerlo en el campo implica un incremento en los costos del proceso. Por encima de los 40 °C, los microorganismos pueden morir, provocar cambios poblacionales en el suelo, desnaturalizar enzimas y proteínas, cuando decrece la biorremediación; por el contrario, con temperaturas menores a 7 °C se inhibe la biodegradación. Para mantener temperaturas adecuadas, se usan cubiertas de plástico, paja o restos de vegetación (Gómez et al., 2008; Sutar y Das, 2012).

Si se toma en cuenta que cada sitio contaminado tendrá suelos con características fisicoquímicas y biológicas particulares, el éxito de la biorremediación dependerá de los parámetros adecuados de los microorganismos degradadores y del tipo de contaminante. En el cuadro 2, se establecen las condiciones óptimas de temperatura, humedad, oxígeno, pH y nutrientes, para que los microorganismos biodegraden los hidrocarburos y plaguicidas, compuestos más estudiados a nivel mundial.

Cuadro 2. Requerimientos fisicoquímicos en la biorremediación de contaminantes orgánicos del suelo

Parámetros del suelo	Condiciones requeridas para desarrollar actividad microbiológica	Condiciones óptimas en la degradación de hidrocarburos	Condiciones óptimas en la degradación de plaguicidas
Temperatura	15-45 °C	20-30 °C	15-45 °C
Humedad	25-28 % de capacidad de retención de agua	30-90 % de capacidad de retención de agua	25-85 % de capacidad de retención de agua
Oxígeno	Aeróbico(mínimo el 10 % de aire en espacio poroso)	Aeróbico (10-40 % de aire en espacio poroso)	Aeróbico(>10 % de aire en espacio poroso)
pH	5,5-5,8	6,5-8,0	5,5-8,5
Nutrientes	N y P para crecimiento	C:N:P100:10:1	C:N:P120:10:1
Concentración del contaminante	---	5-10 % en peso seco de suelo	No tóxico en microorganismos

Fuente: datos tomados de Gavrilescu (2005) y Sutar y Das (2012).

Biodegradación de contaminantes orgánicos

El fundamento bioquímico de la biorremediación se basa en que, en la cadena respiratoria o transportadora de electrones de las células, se producen reacciones de óxido-reducción, cuyo fin es la obtención de energía. La cadena se inicia con un sustrato orgánico (contaminantes orgánicos), que es externo a la célula y que es donador de electrones; de modo que la actividad metabólica de la célula degradada consume dicha sustancia. En condiciones aerobias, el oxígeno es el aceptor de electrones más usado por los microorganismos y, en las reacciones anaerobias, los nitratos, el hierro (III), los sulfatos y el dióxido de carbono son los aceptores principales (Maroto y Rogel, 2001).

La biodegradación de compuestos orgánicos en condiciones aeróbicas, tanto en bacterias como en hongos, está catalizada por enzimas oxidoreductasas e hidrolasas. Las bacterias usan enzimas monooxigenasas, dioxigenasas, deshidroclorinasa, fosfatasas e hidrolasas, entre otras (Das y Chandran, 2010; Lovecka et al., 2015; Kumar et al., 2018). Los hongos utilizan monooxigenasas, celulasas, xilanasas, manganeso peroxidasas y catalasas para metabolizar estos contaminantes (Govarthanan et al., 2017; Al-Hawash et al., 2018).

El metabolismo de estos compuestos inicia en la interacción con las células microbianas, sea con o sin producción de surfactante. Luego, mediante enzimas intra o extracelulares, las rutas bioquímicas inician la degradación de los compuestos y la obtención de energía. Gracias a estos procesos metabólicos se realiza la regeneración, mantenimiento o reproducción celular, que significará aumento en la biomasa y consiguiente reducción de la concentración del contaminante (figura 3). Paso a paso, las vías de degradación periférica convierten los contaminantes orgánicos en intermediarios del metabolismo central, por ejemplo, el ciclo de Krebs. La biosíntesis de la biomasa celular se produce a partir de los metabolitos precursores centrales, por ejemplo, acetil-CoA, succinato y piruvato (Yuniati, 2018). Para trazar esta ruta de degradación, será necesario que las condiciones ambientales y parámetros fisicoquímicos no limiten el desarrollo celular.

Figura 3. Degradación aerobia de contaminantes orgánicos por microorganismos

Fuente: datos tomados de Rockne y Reddy (2003) y Das y Chandran (2010).

La biodegradación de un contaminante es un proceso complejo y su resultado dependerá de la interacción de diferentes factores, como la estructura química del compuesto, las condiciones ambientales, los microorganismos y su abundancia, la absorción, movilidad, disponibilidad y solubilidad del compuesto, la interacción con otros compuestos en el suelo, el metabolismo, cometabolismo y el efecto de aclimatación (Gavrilescu, 2005).

Escalamiento del laboratorio al campo

Para aplicar la tecnología de biorremediación en campo, es indispensable llevar a cabo la caracterización inicial de los parámetros fisicoquímicos del suelo y determinar el tipo de acondicionamiento requerido en el desarrollo microbiológico del sitio contaminado. Asimismo, es necesario realizar una exploración microbiológica a partir de la cuantificación de los microorganismos presentes, la cual incluye pruebas de biofactibilidad, así como los estudios de biodegradabilidad en laboratorio. En su conjunto, esta información predice el tiempo que tomará la biodegradación en campo y si existen potenciales especies degradadoras de los contaminantes objetivo (Hernández et al., 2006). Además, con estas pruebas, se sabría si se complementarían los tratamientos del suelo mediante otras técnicas de remediación, como bioventeo, bioaumentación, composteo o adición de compuestos, como surfactantes, para facilitar la degradación.

Una de las dificultades para crear estrategias de biorremediación radica en obtener buenos resultados en el campo y en el laboratorio (Juhasz et al., 2000). Sin embargo, mediante bases teóricas, pruebas previas en laboratorio y a nivel piloto, seguimiento del tratamiento y experiencia, incrementaría el éxito de la biorremediación en sitio reales contaminados. Se debe tomar en cuenta que los procesos biológicos, en algunas ocasiones, son lentos, por lo que la biorremediación no es la primera opción en aquellos sitios donde, por razones económicas, políticas o ambientales, es necesaria una rápida limpieza del lugar contaminado (Garzón et al., 2017). Además, se requiere precaución en la gestión y uso de esta técnica cuando se usan productos microbianos que alteran el sistema ecológico del suelo (Nueva Ley DOF, 2005; de Lorenzo, 2015).

Elekwachi et al. (2014) mencionan que, a nivel mundial, hay casos de éxito de restauración de sitios contaminados con microrganismos como primera alternativa, por lo que diversas empresas internacionales se dedican a la restauración ambiental, a través del uso de microorganismos en su tratamiento. De acuerdo con la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat, 2020), México tiene un total de 210 empresas acreditadas por las autoridades ambientales, dedicadas a servicios de remediación de suelos contaminados mediante tratamientos biológicos (biopilas, bioventeo y landfarming), además de universidades e instituciones educativas públicas autorizadas para diseñar proyectos o asesoramientos en la aplicación de estas tecnologías biológicas. En ex Talleres de Ferrocarriles y ex Refinerías de Petróleos, con miles de metros cúbicos de suelo contaminado, se restauraron áreas y sitios degradados mediante la biorremediación, los cuales se recuperaron y sirvieron para construir espacios en la localidad cercana, como hospitales, zonas recreativas y áreas verdes (Schmidt et al., 2013).

Caso de éxito de biorremediación

En México, la restauración de suelo y subsuelo de la ex Refinería 18 de marzo, ubicada al noroeste de la Ciudad de México, fue uno de los casos de éxito más conocidos de remediación ambiental, pues, se recuperaron 3 000 000 m3 de suelo contaminado con hidrocarburos (Schmidt et al., 2013). Después de su cierre, en 1991, se convirtió en un pasivo ambiental dentro una zona urbana, con el 80 % de su predio contaminado con hidrocarburos de petróleo y BTEX (García-Villanueva y Fernández-Villagómez, 2014). Esto excedió los límites permitidos en el uso del suelo de tipo residencial y recreativo establecidos en su restauración (cuadro 3). Entre el 2007 y el 2010, se realizaron proyectos de remediación (Schmidt et al., 2013), en los que participaron 17 instituciones del sector privado, público y académico, las cuales implementaron metodologías de remediación del suelo a través del tratamiento biológico con biopilas y bioventeo. Trataron 1 441 787,66 m3 aproximados en el mismo predio (figura 4).

Cuadro 3. Caracterización del suelo de la ex Refinería 18 de marzo y valores de la NOM-138-Semarnat/SSA1-2012 sobre el suelo de uso residencial y recreativo

Contaminante	LMP NOM-138 (mg/kg base seca)	Número de muestras	Muestras mayores al LMP (%)	Profundidad de mayor concentración (m)
Hidrocarburos de fracción ligera (HFL)	200	831	40,31	2-5
Hidrocarburos de fracción media (HFM)	1200	813	27,31	0-5
Hidrocarburos de fracción pesada (HFP)	3000	368	5,98	0-1 y 5
Benceno	6	775	6,71	4
Etilbenceno	10	751	3,73	4
Tolueno	40	751	2,13	4
Xilenos	40	754	0,27	4

* LMP = límite máximo permitido

Fuente: datos tomados de Schmidt et al. (2013).

Figura 4. Tratamientos de remediación de suelos contaminados con HFL, HFM y HFP, en la ex Refinería 18 de marzo, Ciudad de México

Fuente: Parque Bicentenario Ciudad de México.

La biorremediación por biopilas se aplicó, en principio, en el tratamiento del suelo contaminado con HFM e HFP. Posterior a la excavación con maquinaria, se elaboraron bioceldas con el uso de aditivos orgánicos, nutrientes, agua y venteo mecánico, que establecieron las condiciones óptimas del tratamiento. La extracción de vapores y bioventeo se combinó en el suelo con HFL y BTEX (García-Villanueva y Fernández-Villagómez, 2014). Este proceso comenzó al instalar pozos de extracción o bioventeo en el sitio contaminado, el cual se conectó a ventiladores o extractores que, por medio de válvulas, se controlaron por unidades centrales automatizadas, mediante ciclos de inyección o extracción para aumentar su eficiencia (Schmidt et al., 2013). En ambos procesos, la degradación de los contaminantes se efectuó con microorganismos nativos del suelo (bioestimulación) o nativos aclimatados (bioaumentación), mientras se acondicionó el suelo con aireamiento, humedad y la relación C:N:P, para hacer más eficiente el proceso.

Posterior a las acciones necesarias en la remediación del predio que ocupó la ex Refinería 18 de marzo, se destinó a la construcción de una zona recreativa, conocida como Parque Bicentenario, que genera beneficios al medio ambiente de la Zona Metropolitana del Valle de México y es el segundo espacio de convivencia natural más grande de la ciudad.

Conclusiones

A nivel mundial, las autoridades ambientales señalan la importancia de disminuir el uso, aplicación y formulación de sustancias tóxicas en el ambiente. En este sentido, la recuperación de sitios contaminados, nombrados pasivos ambientales, debería ser una prioridad nacional para reducir el impacto de contaminantes orgánicos. El apoyo y la autorización de tecnologías responsables, como la biorremediación, por parte de las autoridades, debe ser prioritario en los sitios degradados. De igual forma, los responsables técnicos deben contar con respaldo científico y cumplir con los requerimientos de las autoridades ambientales para utilizar estas tecnologías y evitar efectos adversos en el ambiente.

Por otra parte, la biorremediación constituye una tecnología de tratamiento que resulta partidaria con el ambiente, debido a que incorpora contaminantes a los procesos bioquímicos de los organismos y los transforma a compuestos menos tóxicos. No obstante, para que un proceso de biorremediación sea exitoso, es necesario conocer las características fisicoquímicas y biológicas del suelo del sitio. En la actualidad, no existe una tecnología universal que limpie el suelo con alta eficiencia en todos los casos. Cada sitio es único; en consecuencia, para seleccionar una tecnología adecuada en la remediación, hay que conocer la información del sitio y las características del contaminante a tratar. A la par, saber la historia del siniestro determinará cómo y en qué medida ocurrió la migración de los contaminantes en el subsuelo y la aclimatación de las especies microbiológicas.

La aplicación de la biorremediación en sitios reales contaminados demuestra su viabilidad en la recuperación y reutilización de áreas contaminadas, al recobrar el valor de los sitios y su reintegración a los ciclos ambientales y ciclos económicos de las localidades cercanas, para que, gracias a los casos de éxito, autoridades, gobiernos, empresas e instituciones implementen estas tecnologías en la restauración ambiental con beneficios a la sociedad.

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1 Ph. D. Profesor investigador de la Facultad de Ciencias Químicas, Universidad La Salle, México. Correo: alejandro.islas@lasalle.mx.