Remediación de un suelo crónicamente contaminado con hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH) combinando la oxidación química y la inoculación de un hongo ligninolítico

Abstract

La actividad petrolera en nuestro país genera grandes volúmenes de residuos que impactan negativamente en suelos, agua y aire. Estos residuos se depositan como barros oleosos en los fondos de tanques de almacenamiento de crudo y se generan en grandes cantidades en la etapa final de su refinación, en separadores gravitacionales API (American Petroleum Institute). Los barros oleosos son considerados residuos peligrosos según la normativa vigente en Argentina, la cual exige tratamiento previo a su disposición final. En este contexto, la presente tesis tuvo como objetivo general remediar matrices sólidas complejas contaminadas con un barro petroquímico proviene del fondo de pileta API (FP), utilizando procesos combinados de oxidación química y bioaumento con un hongo ligninolítico. Para el desarrollo de la presente tesis se utilizó persulfato de amonio (PSA) como oxidante y al hongo ligninolítico Coriolopsis rigida LPSC 232. Es conocida la habilidad de este hongo para degradar hidrocarburos alifáticos y aromáticos provenientes del petróleo o suelos contaminados, involucrando complejos sistemas oxidativos que incluyen a enzimas extracelulares, siendo necesario que los contaminantes están biodisponibles. El pretratamiento con PSA tuvo la finalidad de oxidar los compuestos orgánicos presentes en los barros, a especies químicas eventualmente menos tóxicas con mayor solubilidad y biodisponibilidad. Por lo que la aplicación de estrategias combinadas potenciaría las ventajas de las técnicas individuales a fin de minimizar sus limitaciones. Inicialmente el barro FP fue caracterizado en función de sus propiedades físicas, químicas, microbiológicas y toxicológicas, revelando un efecto fitotóxico con una alta concentración de hidrocarburos totales (HT), representada principalmente por resinas. La abundancia relativa de representantes del phylum Proteobacteria, con miembros reconocidos degradadores de hidrocarburos sugiere la existencia de una microbiota bacteriana con un potencial metabólico para la degradación. La aplicación del PSA sobre el barro FP redujo un 31±5% el contenido de HT, actuando principalmente sobre la fracción de resinas, acompañado de la disminución de la concentración bacteriana. El análisis taxonómico (secuenciación masiva del gen 16S rARN) reveló la selección de representantes del orden Pseudomonadales, con miembros potencialmente degradadores de hidrocarburos, y representantes de Lactobacillales, reconocidos como generalistas. El impacto negativo también fue evidenciado sobre la comunidad fúngica nativa, con la consecuente dominancia de representantes del género Penicillium (Eurotiales). Dicho efecto indicaría que el pretratamiento con PSA reduce las posibilidades de competencia de la biota nativa con el inoculante fúngico. Paralelamente se evaluó la habilidad del hongo candidato para tolerar y/o transformar hidrocarburos modelos y del barro FP antes y después de la oxidación. Los resultados demuestran que C. rigida LPSC 232 posiblemente a través de procesos cometabólicos, tiene capacidad de tolerar bajo ciertas condiciones determinados PAH, incluyendo los más complejos disponibles en el barro FP. Bajo ciertas condiciones, se comprobó que hidrocarburos específicos alteran los procesos de glucólisis y la síntesis de ácidos grasos por el hongo, así como su habilidad para remover y/o mineralizar compuestos tóxicos. Bajo condiciones de fermentación en estado sólido se evidenció la capacidad fúngica de mineralizar componentes del barro FP, sin alterar la actividad de los microorganismos autóctonos del residuo. Sobre un suelo contaminado con barro FP al 10%, LPSC 232 removió eficientemente HT en presencia de la microbiota nativa luego de 90 días, disminuyendo su fitotoxicidad respecto del tratamiento control. En sistemas con barro FP al 25%, la estrategia de inoculación de LPSC 232 condicionó el alcance del proceso, siendo prometedor la aplicación de una suspensión miceliar en adición a un sustrato lignocelulósico en comparación a la utilización de este último como un simple vehículo de inoculación. Se sugiere que esto puede tener relación con los niveles de actividad lacasa detectados en los sistemas de estudio. Se comprobó que el tratamiento combinado de oxidación del barro FP seguido de bioaumento con C. rigida LPSC 232 promueve la recuperación de las comunidades bacterianas y fúngicas nativas del sistema. Además de generar cambios sobre los hidrocarburos del barro FP luego de 60 días, asociados a la formación de quinonas y a la desorganización de los núcleos aromáticos. Dichos cambios fueron evidenciados tempranamente en presencia de la microbiota nativa. De esta manera se demuestra que C. rigida LPSC 232 genera cambios en la microbiota asociada a matrices contaminadas con un barro FP API y promueve una activa degradación de hidrocarburos. No obstante, el proceso de remediación de una matriz contaminada como un barro FP es complejo, siendo aún necesarios estudios adicionales para confirmar la eficiencia del bioaumento a posteriori del tratamiento con un oxidante químico.