METANOGENESIS

METANOGENESIS

•          Es uno de los más importantes procesos de biodegradación sobre la tierra.

•          Naturalmente producida en estómago de rumiantes

•          En áreas pantanosas

•          En rellenos sanitarios

•          Es interesante desde el punto de vista económico y ambiental

•          Es un proceso anaerobio

Las condiciones anóxicas en hábitat microbianos son predominantemente causadas por el rápido consumo de oxígeno por microorganismos aeróbicos y anaeróbicos facultativos en la superficie del hábitat.

Metanogénesis se produce en una variedad de ambientes

•          Se produce metanogénesis en:

•           medios psicrófilos

•           medios mesófilos

•           medios termóficos

•           aguas frescas

•           aguas de mar

•           ecosistemas hipersalinos

REACCIONES INVOLUCRADAS

•          Vías metabólicas de fermentación con fosforilación a nivel de sustrato durante las transformaciones de la materia orgánica.

Vías de oxidación anaeróbicas de los compuestos mas reducidos de carbón con aceptores de electrones distintos al oxigeno

•          Todas ellas cubren rangos de potenciales redox desde –300 + 400 mv.

•           Reducción de CO₂ a acetato

•           Reducción de co₂ a metano

•           Reducción de sulfatos y compuestos oxidados de  S a sulfuros

•           Reducción microbiana de Fe(III)

•          Reducción de fumarato a succinato

Reducción de NO₃^-/NO₂^- ® NH₄⁺

CONTEXTO METABÓLICO Y ECOFISIOLÓGICO

La digestión anaeróbica en ausencia de sulfatos o nitratos ocurre generalmente en tres pasos biodegradativos secuenciales representados por tres grupos tróficos separados, de microorganismos que producen: hidrólisis fermentativa (Grupo I), reacciones acetogénica (Grupo II) y metanogénesis (Grupo III).

REACCIONES MICROBIANAS IMPORTANTES EN ECOSITEMAS METANOGÉNICOS

•          Reacciones fermentativas:         êG :KJ/Reacción                         

•          C₆H₁₂O₆ + 3 H₂O ® 3CH₄ + 3HCO₃^- + 3H⁺                       -403

•          C₆H₁₂O₆ + 2 H₂O ® 2 etanol+ 2HCO₃^- + 2H⁺               -225

•          C₆H₁₂O₆ ® 2 lactato + 2H⁺                                            -198

•          C₆H₁₂O₆ + 2 H₂O ® butirato + 2HCO₃^- + 3H⁺                                                                                                                                                          +H₂                                    - 254

•          C₆H₁₂O₆  ® 3 acetato + 3H⁺                                                             -310

3 lactato  ® 2 propionato + acetato + HCO₃^-  + H ⁺ - 164

PRINCIPALES AGENTES CONTAMINANTES

Se pueden establecer los siguientes grupos: Contaminantes químicos, contaminantes biológicos y contaminantes radioactivos

Los contaminantes químicos son muy variados y se pueden clasificar en iones normales, iones nitrogenados, materia orgánica, metales pesados y compuestos tóxicos.

El principal efecto de la dureza en las aguas de uso doméstico es el incremento en

el gasto de jabón, detergentes o productos de ablandamiento de las aguas para evitar

incrustaciones, aparte de las dificultades en la cocción de verduras y otros alimentos.

En cuanto a los iones nitrogenados, sobre todo se trata de los nitratos derivados de la

utilización de fertilizantes. Los principales inconvenientes que puede causar la materia orgánica en aguas destinadas al consumo humano son los de color, olor y sabor, la posibilidad de existencia demicroorganismos patógenos que se nutren de ella y la presencia de ciertas sustanciasorgánicas no biodegradables que permanecen en el agua y cuyos efectos sobre la salud humana aún no son suficientemente conocidos.

Entre los compuestos tóxicos y trazadores, los plaguicidas organoclorados son los más

peligrosos por su elevada toxicidad, por ser acumulativos y difícilmente degradables. Los

organofosforados y carbonatados presentan en general menos peligro aunque los posibles

efectos de todos ellos son escasamente conocidos.

Los detergentes comunican espuma y mal sabor.

El cianuro es altamente tóxico a elevadas concentraciones.

MECANISMOS DE INTRODUCCION Y PROPAGACION DE LA CONTAMINACION

EN EL ACUIFERO

Los principales mecanismos de llegada de contaminantes son los de propagación a partir de

la superficie, que incluyen los casos de arrastre de contaminantes desde la superficie del

terreno por las aguas de infiltración (vertidos sobre el terreno, uso de fertilizantes, etc..) y los de

infiltración de aguas superficiales contaminadas desde ríos, acequias, etc.

CAUSAS DE CONTAMINACIÓN

- por actividades urbanas

- por actividades agrícolas

- por actividades industriales

- por aguas salinas

- por actividades mineras

- por vertidos de origen urbano

- otros

MIGRACIÓN DE CONTAMINANTES

Es el conjunto de procesos de transporte, almacenamiento, intercambio y transformación

(transferencia), que por causas físicas, químicas y biológicas afectan a los solutos en el suelo

y las aguas subterráneas

TRANSPORTE DE SOLUTOS EN EL ACUÍFERO

Las sustancias disueltas, contaminantes o no, una vez incorporadas al sistema de flujo del

acuífero, pueden ser transportadas bien por el propio movimiento del agua bien por difusión

molecular, o por ambos medios simultáneamente.

Advección

El transporte advectivo o flujo másico advectivo se refiere al movimiento pasivo de solutos

disueltos en el agua. La ecuación unidimensional de este flujo es:

                                                                    F q C A = ×

Donde:

q es el flujo de Darcy y C es la concentración en disolución

Difusión

El transporte difusivo es debido al movimiento de iones disueltos y moléculas debido a la

existencia de gradientes de concentración y a la agitación térmica de las moléculas.

Este proceso puede ser descrito mediante la Ley de Fick:

donde q es el contenido volumétrico de agua, Dm es el coeficiente de difusión del medio poroso

y x es la distancia Dm es siempre más pequeño que el correspondiente a la difusión molecular en agua pura Da, debido a la tortuosidad del medio:

La tortuosidad (t) entre dos puntos se define como el recíproco de la relación existente entre la

trayectoria real entre los puntos y la trayectoria rectilínea.

TRANSFERENCIA DE MASAS_

Durante el transporte de las sustancias disueltas, potencialmente contaminantes, a lo largo del

flujo subterráneo, éstas están sometidas a una serie de procesos que tienden a atenuar sus

efectos (autodepuración del agua subterránea).

Procesos físicos

Dispersión. Provoca la dilución de contaminantes. La capacidad de dispersión de un medio

depende de su grado de heterogeneidad, velocidad del agua subterránea,.. En general, es

inversamente proporcional a la porosidad.

Procesos geoquímicos

Formación de complejos y fuerza iónica. Los complejos y pares iónicos se forman en su

mayoría por combinación de iones polivalentes. La fuerza iónica es una medida del total de

iones disueltos. tanto una como otra hacen aumentar la cantidad de especies disueltas que

estarían limitadas por oxidación, precipitación o adsorción.

Neutralización - reacciones ácido-base. La mayoría de los constituyentes de las aguas

subterráneas son más soluble y, por tanto, más móviles cuando el pH es bajo. En la mayoría de

los casos este efecto no es importante si el pH de efluentes etc.. oscila entre 6 y 9, pero es muy

importante cuando se trata de residuos muy ácidos o muy básicos.

CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE LOS PLAGUICIDAS

Y SU TRANSPORTE EN EL AMBIENTE

Para entender como se comporta un plaguicida en el ambiente se necesita conocer cierta información sobre las propiedades físico-químicas de la molécula y su mecanismo de transporte, así como las características medio ambientales y la geografía del lugar en el que se le encuentra.

CARACTERÍSTICAS MEDIO AMBIENTALES

Son los lugares en que puede estar presente el plaguicida como: materiales o sustancias de desecho, agua subterránea o superficial, aire, suelo, subsuelo, sedimento y biota.

MECANISMOS DE TRANSPORTE AMBIENTAL DE LOS PLAGUICIDAS

Es la forma en que se mueven los plaguicidas en el medio ambiente, desde la fuente emisora del plaguicida hasta los puntos donde existe exposición para el ser humano o biota El transporte ambiental involucra los movimientos de gases, líquidos y partículas sólidas dentro de un medio determinado y a través de las interfaces entre el aire, el agua, sedimento, suelo, plantas y animales.

Difusión

Es el movimiento de moléculas debido a un gradiente de concentración. Para medir la difusión de un compuesto en el suelo hay que considerar la interacción conjunta de parámetros tales como la porosidad, los procesos de adsorción, la naturaleza del compuesto, etc.

Lixiviación.

Es el parámetro más importante de evaluación del movimiento de una sustancia en el suelo.

Evaporación

. La tasa de pérdida de un plaguicida por volatilización depende de su presión de vapor, de la temperatura, de su volatilidad intrínseca y de la velocidad de difusión hacia la superficie de evaporación

INFLUENCIA DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL SITIO EN EL TRANSPORTE DE PLAGUICIDAS

Las características físicas y las condiciones climáticas del sitio de estudio contribuyen al transporte de los contaminantes. Por consiguiente, es necesaria la información acerca de la topografía, tipos de suelo y ubicación, tipo de cubierta del suelo, precipitación anual,

FACTORES FÍSICO-QUÍMICOS QUE INFLUYEN EN EL DESTINO DE LOS CONTAMINANTES Y EN EL TRANSPORTE AMBIENTAL

Volatilización

La volatilidad representa la tendencia del plaguicida a pasar a la fase gaseosa. Todas las sustancias orgánicas son volátiles en algún grado dependiendo de su presión de vapor, del estado físico en que se encuentren y de la temperatura ambiente.

Presión de Vapor

Es una medida de volatilidad de una sustancia química (plaguicida) en estado puro y es un determinante importante de la velocidad de volatilización al aire desde suelos o cuerpos de agua superficiales contaminados.

CONCLUSIONES

Las propiedades de algunas sustancias químicas, tales como los plaguicidas, implican cierto nivel de riesgo tanto al medio ambiente como a la salud humana. Debido a esto, es necesario contar con un mejor conocimiento de los plaguicidas, con la finalidad de prevenir y minimizar los riesgos asociados a un uso indiscriminado de estos.

resumen de Solucionando grandes problemas ambientales con la ayuda de pequeños amigos: las técnicas de biorremediación

Solucionando grandes problemas ambientales con la ayuda de pequeños amigos: las técnicas de biorremediación.

 Podemos definir biorremediación como la utilización de seres vivos para solucionar un problema ambiental, tales como suelo agua subterránea

contaminados. En un ambiente no contaminado, las bacterias, los hongos, los protistas, y otros microorganismos heterotróficos degradan constantemente la materia orgánica disponible, para obtener energía.

La biorremediación trabaja proveyendo a estos organismos de nutrientes, oxígeno,

y otras condiciones que favorezcan su rápido crecimiento y reproducción. Estos organismos entonces podrán degradar el agente

contaminante orgánico a una velocidad mayor, proporcionando una técnica para limpiar la contaminación, realzando los mismos procesos de biodegradación que ocurren naturalmente en el medio ambiente. Dependiendo del sitio y de sus contaminantes, la biorremediación puede sermás segura y menos costosa que soluciones alternativas tales como la incineración o el enterramiento de los materiales contaminados.

El uso de microorganismos por el hombre, para los más diversos fines y objetivos, se remonta a tiempos antiguosProductos fermentados como el yogurt, quesos, kéfir, salsa de soja, cerveza, vino y cientos de otros productos han sido preparados con la ayuda de bacterias y hongos, aún en el completo desconocimiento de su existencia.

sabemos que 600 años antes de Cristo ya los romanos utilizaban estos sistemas que podríamos llamar “cloacales”, si el lector disculpa el anacronismo. Los historiadores actuales suponen que los romanos sabían que la depuración de las aguas servidas dependía directamente de su tiempo de retención en el sistema de canales y lagunas.

microorganismos continúan utilizándose en la elaboración de una gran variedad de alimentos, a lo cual debe agregarse el uso en la producción de antibióticos, vacunas, productos químicos (ácido cítrico, ácido láctico, diversos aminoácidos, plásticos, yotros)

Biorremediación puede definirse como la respuesta biológica al abuso ambiental (Levin y Gealt, 1997). Esta definición permite distinguir entre el uso de microorganismos para recuperar áreas contaminadas y para tratamientos de residuos tantoindustriales como domiciliarios

Es necesario establecer previamente cuáles son los niveles de contaminación que pueden ser admitidos en un ecosistema sin que por ello se provoquen daños a los seres vivos que viven en él (Moreno, 2003; Collie y Donnely, 1997). En este sentido debe tenerse en cuenta el destino del área que desea descontaminarse. El objetivo de la

biorremediación es eliminar, o al menos disminuir la concentración de sustancias potencialmente tóxicas, dispersadas accidentalmente o no en suelos y/o cuerpos de agua superficial o subterránea, utilizando como parte fundamental del proceso a los microorganismos

¿Cómo Obtienen Energía los Microorganismos?

Hay diversas formas por las cuales los organismos son capaces de producir la energía necesaria para su crecimiento y reproducción:

1. Fotosíntesis

2. Oxidación de compuestos inorgánicos

3. Oxidación de compuestos orgánicos

En este artículo nos referiremos específicamente a la tercera categoría, formada por organismos heterotróficos, capaces de degradar materia orgánica y tóxicos orgánicos.

La implementación del proceso de biorremediación (luego de una limpieza por métodos físicos, si esto fuera necesario) en una situación de este tipo podría involucrar los siguientes pasos:

1-Retirada de la fase líquida no acuosa (NALP). Si existe una fase no acuosa de hidrocarburo (NALP en la terminología anglosajona), debe procederse a su remoción, ya que es una fuente concentrada del material peligroso.

2- Estudios hidrogeológicos. El agua subterránea transporta los contaminantes, y si se considera necesario eliminarlos de ella, será necesario realizar estudios hidrogeológicos que permitan establecer el tamaño de la “pluma”, la dirección y la velocidad de flujo de las aguas subterráneas en esa zona. Para esto deben perforarse pozos de inspección, que permitan muestrear el grado y extensión de la contaminación.

3- Estudios hidrogeológicos. El agua subterránea transporta los contaminantes, y si se considera necesario eliminarlos de ella, será necesario realizar estudios hidrogeológicos que permitan establecer el tamaño de la “pluma”, la dirección y la velocidad de flujo de las aguas subterráneas en esa zona. Para esto deben perforarse pozos de inspección, que permitan muestrear el grado y extensión de la contaminación.

Futuro de las Técnicas de Biorremediación

Las aplicaciones más importantes de la biorremediación han sido aquellas que modifican el ambiente para estimular la actividad de los organismos que allí se encuentran. El empleo de cultivos de microorganismos (muchas compañías venden preparados de éstos, ya sea como esporas, liofilizados u otros formulados, para favorecer la degradación de distintos contaminantes) parece no producir ninguna ayuda o ventaja en el proceso.

El uso de microorganismos mejorados genéticamente, que pueden ser protegidos bajo patente, puede optimizar algunos procesos de degradación de moléculas especialmente resistentes (como los PAHs o compuestos muy clorados), pero debido a que las legislaciones aún no establecen el procedimiento a seguir o bien prohíben la liberación masiva de microorganismos recombinantes al medio ambiente, las compañías no han desarrollado estrategias para su uso en biorremediación

In-situ

El modelado matemático es una herramienta de gran ayuda para la predicción de los procesos de biorremediación Existe en la actualidad una gran variedad de software, tanto de libre distribución como

comerciales. Cabe mencionar entre los programas de libre distribución a Bioplume III y Bioscreen v. 1.4, que han demostrado su valor en muchas situaciones en las que los procesos de biorremediación han sido utilizados.

respuesta de preguntas

1-Enumere algunas de las tecnologías mencionadas para la disposición de desechos, sus ventajas y desventajas.

Tecnologías:
· Incineración a altas temperaturas
· Descomposición química
Desventajas:
· Son métodos complejos
· No son económicos

2-¿En qué lugares o sitios se aplica la fitorremediación?
Se lleva a cabo en:
Ø Aguas superficiales
Ø Sólidos
Ø Aguas subterráneas
Aire

3-¿De qué o de quién depende principalmente el proceso de biorremediación?
Depende principalmente de los microorganismos que enzimáticamente atacan a los contaminantes y los convierten en productos inocuos.

4-¿Cuáles factores o parámetros limitan el crecimiento microbiano?· Los factores son:
· Influencia del pH
· Temperatura
· Oxigeno
· Estructura del suelo
· Humedad
· Empobrecimiento del contaminante
· Presencia de otros compuestos tóxicos

5-¿Qué son las enzimas? ¿Las apoenzimas? ¿Los grupos prostéticos?

Las enzimas son estructuras biológicas (proteicas) que cumplen un importante rol en toda especie viva. Las enzimas son las encargadas de acelerar cambios químicos, esto es, inducir complejas reacciones de transformación química con un gasto energético mínimo y con una elevada velocidad de reacción.

La apoenzima es una proteína sin actividad que constituye a la enzima activa. Es la parte proteica de la enzima desprovista de los cofactores o grupos prostéticos que pueden ser necesarios para que la enzima sea funcionalmente activa. La apoenzima es catalíticamente inactiva. Para que la apoenzima pueda catalizar debe haber una coenzima que generalmente es un vitamina.

Un grupo prostético es el componente no aminoacídico que forma parte de la estructura de algunas proteínas y que se halla fuertemente unido al resto de la molécula. Las proteínas con grupo prostético reciben el nombre de heteroproteínas o proteínas conjugadas.

6-Enumere las seis clases o familias de enzimas. ¿Que tipo de reacción cataliza cada una de ellas?
Oxirreductasas: Catalizan reacciones de oxidorreducción o redox. Precisan la colaboración de las coenzimas de oxidorreducción (NAD+, NADP+, FAD) que aceptan o ceden los electrones correspondientes; tras la acción catalítica, estas coenzimas quedan modificados en su grado de oxidación por lo que deben ser transformadas antes de volver a efectuar la reacción catalítica.

Transferasas: Transfieren grupos activos (obtenidos de la ruptura de ciertas moléculas) a otras sustancias receptoras. Suelen actuar en procesos de interconversión de monosacáridos, aminoácidos, etc.

Hidrolasas: Verifican reacciones de hidrólisis con la consiguiente obtención de monómeros a partir de polímeros. Actúan en la digestión de los alimentos, previamente a otras fases de su degradación.

Liasas: Catalizan reacciones en las que se eliminan grupos (H2O, CO2 y NH3)para formar un doble enlace o se añadirse a un doble enlace, capaces de catalizar la reduccción en un sustrato.

Ligasas: Realizan la degradación o síntesis de los enlaces denominados "fuertes" mediante al acoplamiento a sustancias de alto valor energético (como el ATP).
Isomerasas: Actúan sobre determinadas moléculas obteniendo de ellas sus isómeros de función o de posición. Suelen actuar en procesos de interconversión.

7-¿De dónde extraen la energía los microbios?
Extraen energía mediante reacciones bioquímicas y se adhieren a las enzimas para ayudar en la transferencia de electrones de una sustancia orgánica reducida (donador) a otro compuesto químico (aceptor).

8-¿Cómo actúan las oxigenasas y cuántas categorías hay de las mismas?
Las oxigenasas pertenecen al grupo de enzimas oxirreductasas. Participan en la oxidación de sustratos reducidos por transferencia de oxigeno molecular utilizando FAD/NADH/NADPH como co-sustrato. Existen dos grupos de estas las monoxigenasas y dioxigenasas en base al número de tomos de oxigeno utilizado para la oxigenación.

9-¿Qué tipo de enzimas tienen un uso potencial diverso en las
industrias alimenticia, de aditivos, ciencias biomédicas y química?

Dioxigenasas, lacasa, lignina peroxidasa, manganeso peroxidasa, lipasa, celulosa, proteasa, peroxidasa.

10-¿Cuál es la importancia de las enzimas microbianas?
Que cada una tiene cierta función en cuanto a producción o uso dentro de la biorremediacion así como dentro de la industria, debe conocerse sus características para aplicar su uso de manera correcta

tecnicas de biorremediacion

así es la historia en un momento de tu vida
cruce de caminos, punto de partida
Abrir los ojos a tu nuevo día
cerrar heridas, con esperanza contemplar la vida
Yo en mi mente, tiras parriba a pasar la noche
con mi filosofia escuchando dulces melodias
Trabajando la ironia, hablando falsos mesias
pero en la cama recuerdo lo que mi bella decía
"no quieras para nadie lo que no quieras para ti,
vive y deja vivir, disfruta y se feliz"

vive el regalo de un nuevo día con placer y veras que no hay nada que temer.

lo tipico es que los dias se bayan rapido y que olvides de notar que cada dia hay algo magico.