Autors: Judith Arbat, Iker Armendariz, Victor Badillo, Nabil Bouallala
ELS MICROORGANISMES I EL PETROLI
Introducció
El petroli és
un combustible fòssil, líquid, que es troba a sota de plaques sedimentaries del
terra. Aquest està format per una barreja de hidrocarburs i unes traces de
nitrogen, oxigen, etc. Es considera que està en els tres estats físics i es
força energètic ~42MJ/Kg (informació extreta de Erij, V, N. et al).
Com que su
localització és molt dispersa, s’ha de transportar, cosa que comporta certs
riscs, com abocaments, marees negres (que poden portar a canvis als
ecosistemes), etc. Per a solucionar-ho, els científics estan investigant
diferents mètodes per a la neteja del petroli fent servir microorganismes que
el metabolitzin, com les del gènere Alcanivorax.
Formació
del petroli
La formació del
petroli es recolza en la hipòtesi de l’origen orgànic del petroli (explicada al
llibre de Gray, James,
H. et al). L’essència
d’aquesta hipòtesi consisteix en que el petroli i el gas es formen a partir de
la matèria orgànica que es troba en diversos estats en les roques
sedimentaries. Els principals materials orgànics que es troben són la
microflora i microfauna que es desenvolupaven en el mar i es barrejaven amb la
resta d’organismes animals i vegetals, que una vegada morts i sedimentats formen
el sapropel.
Les capes
superiors es sotmeten a l’acció de l’oxigen i les bactèries descomponedores,
fent que un grau considerable de la matèria orgànica es descompongui formant
gasos com CO2, NH3, CH4 entre d’altres. A més, produeixen líquids solubles en
dissolvents polars com l’aigua. Tota la resta del material que no es pot
descompondre queda sedimentat.
Durant milions
d’anys, la matèria orgànica es va submergint a molta profunditat (d’entre 1,5 i
3 km) a través de les roques sedimentàries, sotmetent-se a elevades
temperatures de fins a 150 ºC. També es sotmeten a pressions d’entre 10-30 MPa
i a l’acció catalítica de les roques encaixants. Durant aquesta etapa les
substancies orgàniques es transformen en hidrocarburs de petroli.
Degut a la seva
naturalesa fluïda, són capaços de moure’s pels estrats porosos verticalment per
influència de factors gravitacionals i tectònics. En conseqüència, el petroli
s’acaba acumulant en les anomenades trampes de petroli, que són estructures
geotectòniques formades per una capa superior de roques impermeables, que
evita la fuga del petroli i el gas.
Transport
El cru, abans
de ser utilitzat ha de ser transportat a la refineria per a la formació de
productes derivats, i aquests, distribuir-se. Als primers anys, el cru
s’empaquetava en barrils, avui dia s’utilitzen mitjans com oleoductes, el
transport terrestre i buncs-tancs per al transport marítim.
Un oleoducte
és simplement un llarg canal de diàmetre màxim d’uns 70cm que s’expandeix per
centenars de kilòmetres fins arribar a la refineria.
El transport
del cru o dels seus derivats a nivell de comerç marítim es dona per petrolers.
Antigament eren construïts amb un sol casc, però actualment la majoria
presenten doble casc, el que incrementa la seva resistència front a accidents
que acabin en l’abocament de la càrrega que porten. Lamentablement, segueixen
ocorrent incidents que comporten la contaminació del medi per hidrocarburs, i
en aquest blog ens centrarem en les diferents estratègies que permeten
minimitzar els danys mitjançant els microorganismes. És el que es coneix com a bioremediació.
Bioremediació
En el cas que
es produeixi un vessament de petroli, és imprescindible una ràpida
actuació. Hi ha diferents mètodes (físics, químics, biològics) de tractament front
a aquests accidents, però ens focalitzarem en els últims, els biològics. Molts
microorganismes són capaços de metabolitzar una gran varietat de contaminants
que es puguin trobar a la zona afectada, degradant-los a compostos menys
tòxics. Poden ser agents natius o exògens, i s’addiciona una gran quantitat de
fertilitzants per permetre un creixement massiu dels bacteris, és el que es
coneix com a bioestimulació. Si el vessament es dona en alta mar, hi ha menys
risc per la fauna i l’ecosistema, i s’intenta recuperar-ne part o cremar els
residus.
El tractament
dels contaminants és in situ, es dona en el mateix espai en el que es
troben per bioestimulació (aportació de nutrients i bombeig d’aire). L’ex
situ és la bioremediació en bioreactors o plantes de tractament, que
permeten un major control de les condicions i per tant la optimització del
procés però amb major cost econòmic (informació extreta de Ferrera R.
et al i Vallejo V. et al).
La
bioremediació in situ es fa quan el volum a tractar és molt important o
si el contaminant es troba en baixes concentracions i de manera difusa, com el
cas del petroli. Això presenta un cost baix, un menor impacte ambiental, més
possibilitats de restaurar el medi en la seva totalitat i en un temps més curt
en comparació a mètodes físics. També s’ha de tenir en compte que pot provocar
efectes no desitjats com un creixement microbià excessiu i canvis permanents en
la població microbiana del medi. Això es pot evitar amb un estudi previ del cas
i un tractament concret segons les característiques del medi i del contaminant.
No hi ha un mètode o microorganisme millor, es requereix un estudi localitzat
per al disseny d’un pla d’actuació que permeti contrarestar la propagació dels
contaminants i, si és possible, la recuperació d’una part (informació extreta
de. Rodríguez, J.L., et al i Vallejo V et al.).
El fenomen pel
qual una població de microorganismes mineralitzi compostos xenobiòtics del medi
amb reaccions metabòliques complementaries es coneix com a cometabolisme.
Aquests compostos, com el petroli, no seran utilitzats per a l’obtenció de
carboni però són oxidats com a cosubstrats. Amb el cometabolisme obtenim
compostos menys perillosos però que també es poden acumular. El medi a tractar
ha de presentar uns microorganismes adequats i en una elevada concentració; per
això són necessaris mètodes de bioestimulació i bioaugmentació (informació
extreta de García, M. et al).
Hi ha
microorganismes degradadors de petroli de diferents gèneres: Vibrio, Pseudomona,
Alkinovorax/Alcanivorax, Marinobacter, Thallasolituus,
Cycloclasticus, Oleispira. Avui en dia, l’esperança ecologista
està posada sobre els bacteris Alkinovorax borkumensis. Aquests tenen
una fisiologia que inclou un metabolisme que els permet destruir un gran rang
d’hidrocarburs alcans, fent-los servir com a font de carboni i energia.
Mitjançant la seqüenciació del seu genoma, es coneix la baixa prevalença
d’elements genètics mòbils i un excés de gens relacionats amb la degradació del
fuel. Aquests microorganismes continuen en procés d’intens estudi, i es
presenten com una de les millors solucions de futur en aquests casos.
En els darrers
11 anys han succeït dos grans accidents relacionats amb la contaminació per
fuga de petroli i la bioremediació. L’any 2002 el petroler Prestige es
va enfonsar a les costes gallegues durant el transport de 77.000 tones de
cru (veure el vídeo del prestige). Posteriorment a l’extracció d’una gran
part del cru, es va dissenyar un pla de biodegradació consistents en
l’estimulació de les pròpies bactèries del medi per l’addició de sals de
nitrògen, fòsfor, potassi i ferro. En conseqüència, es va aconseguir
multiplicar per 10.000 la seva capacitat de proliferació i, a més, com a
producte residual s’obté CO2 i aigua.
L’altre cas és
l’accident ocorregut al Golf de Mèxic, que representa el vessament de petroli
més important de la història. La plataforma petrolífera Deepwater Horizon
es va enfonsar el 22 d’abril de 2010 al golf de Mèxic 36 hores després de
l’explosió que va produïr el vessament. Es van aplicar dispersants químics que
no van ser capaços d’eliminar tot el petroli, però s’aconseguí una major
dispersió del contaminant amb la formació de gotes més petites. Això va
facilitar l’actuació dels microorganismes del medi. El problema de l’utilització
d’aquesta tècnica resideix en què els agents químics poden arribar a ser
tòxics per a la pròpia comunitat del
medi.
En resum,
podem concloure que els microorganismes són actualment una gran opció
d’actuació front als contaminants de petroli i dels seus derivats, i que la
bioremediació és la gran esperança en el camp de la biotecnologia aplicada a
desastres ambientals d’aquest tipus.
Bibliografia
-Llibres:
Erij, V, N., Rásina, M,G., Rudin, M, G. Química y tecnología del
petróleo y del gas. Moscú: Mir, 1988
Ferrari, M, D.,
Albornoz, C, Neirotti, E. Biodegradabilidad en suelo de hidrocarburos
residuales en fondos de tanques de almacenamiento de petróleo. Revista
Argentina de Microbiología- Nº 26: pág.157-170, 1994.
Ferrera, R.,
Rojas,N, G., Poggi, H, M. Procesos de biorremediación en suelo y agua.
Microbiologia. Vol 48 Nº2, 2006.
García, M.,
Peralta, M, R., Cometabolismo en la degradación de hidrocarburos.
Revista Mexicana de Ingeniería Química, Vol 7, 2008.
Gray, James, H. i Glenn, Handwerk, E, . Refino de petróleo: tecnología y
economía. Barcelona: Reverté, 1980
Lozada, M.,
Marcos, M., Dionisi H. La biorremediación de ambientes costeros contaminados
con hidrocarburos, 2012.
Pressutti, S,
R., Alvarez, H, M., Pucci, O, H. Dynamics of hydrocarbon-degrading
bacteriocenosis of an experimental oil pollution in Patagonian soil.
International Biodeterioration & Biodegradation, 52: pág.21-30, 2003.
Rodríguez J,
L., Sanchez, J. Aspectos tecnológicos y aplicación al vertido del Prestige.
Universidad de Ovideo,
Schroeder, R.H,
Adams, Dominquez, Rodríguez, V., García Hernández, L. Potencial de la
Biorremediación del Suelo y Agua Impactados por Petróleo en el Trópico Mexicano.
Universidad Autónoma de Tabasco, 1999.
Semple, K, T.,
Reid, B, J., Fermor, T, R. Biological Degradation of Organics. Tech
Trends:U.S. EPA, 1994.
Semple, K, T.,
Reid, B, J., Fermor, T, R. Impact of composting strategies on the treatment
of soils contaminated with organic pollutants. Environ. Pollution, 112:
pág.269 - 283, 2001.
Vallejo V,
Salgado L., Roldan F. Evaluación de la bioestimulación en la biodegradación
de TPHs en suelos contaminados con petróleo. Colomb. Vol VII Nº.2, 2005.
-Videos:
"prestige" Publicació en línia. YouTube. Youtube, LLC.,
20 d’agost 2007. Web. 1 març 2013.
