Desulfuración microbiana
María Teresa Álvarez Aliaga PhD. - Lic. Joaquin Soliz Gutierrez
La desulfuración microbiana o biodesulfuración (BDS) es una alternativa en que se aprovecha la ventaja de la especificidad de las enzimas y los bajos costes de las biotransformaciones, que se llevan a cabo en condiciones muy suaves de presión y temperatura, para la eliminación selectiva del azufre lo cual resulta en un ahorro energético y un mayor potencial de eliminación del azufre.
En la biodesulfuración se emplean microorganismos para la desulfuración de compuestos como el triturado llantas en desuso. Se basa en la capacidad de ciertos microorganismos de oxidar los compuestos reducidos del azufre que son transformados en compuestos solubles de fácil eliminación.
La desulfuración microbiana de neumáticos de caucho triturado (NCT), será por un consorcio de bacterias oxidadoras del azufre (BSO. El consorcio bacteriano será aislado de aguas provenientes de drenajes ácidos de minas (DAM) y cultivadas en medios de cultivos como ser: medio 9k y medio Solt durante 25 días.
El consorcio bacterias se identificaran por método de Hibridación Fluorescente In Situ (FISH). La desulfuración se realizara en un matraz de 250 mL con 100 ml de medio solt y un inoculo de 15 ml del consorcio de cepas oxidadoras del azufre, incubados a 30 ºC durante 24 hrs. luego se añadirá 27g de neumático de caucho triturado. Si bien en el proceso de la desulfuración microbiana las principales cadenas del polímero del caucho no se romperán, los puentes S-S en la superficie de caucho serán parcialmente oxidado a SO4-2 esto se evidenciara por el aumento continuo de SO4 -2 en el medio de cultivo.
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Biotecnología Ambiental
Diseño de un sistema de biodegradación proteolítica-lipolítico para el tratamiento de aguas residuales de industrias lácteas
(IIDEPROG-IIFB) María Teresa Álvarez Aliaga PhD. - Cristhian Carrasco Villanueva PhD. - Univ. Marianela Flores Condori
El presente proyecto se enfoca esencialmente en el pre-tratamiento de los efluentes a través de consorcios bacterianos lipoliticos y proteolíticos provenientes de los lodos de las aguas residuales de industrias lácteas, los cuales serán encargados de la hidrolisis de la materia orgánica contenida en los mismos.
Dichos consorcios actualmente se los encuentra robusteciéndolos y masificándolos en un medio AMM11 (medio anaeróbico mineral), posterior a ello se realizara el diseño de un medio de cultivo el cual utilizara el efluente como parte del sustrato y finalmente, se los llevara a un reactor de lecho fijo de flujo ascendente, adheridos en el soporte o lecho filtrante, formando colonias en los intersticios de los mismos, por el cual a travesará el efluente a tratar.
Los productos obtenidos esencialmente serán ácidos grasos de cadena corta o también denominados ácidos grasos volátiles (Ácido Acético, Acido Propionico, Acido butírico, Acido Valerico, Acido Fórmico, entre otros), los cuales serán de mucha utilidad para un uso posterior en bioreactores UASB por consorcios metanogénicos y tenderán a producir una mayor concentración de biogás la cual será para uso energético interno de la misma empresa.
Bioaumentación y Bioestimulación
Simulación en labotaroio de efluentes de la industrias de derivados lácteos. Nótese producción de compuestos azufrados (color negro) y aglutinación de derivados de ácidos grasos (acúmulos blancos), ambos son producto del metabolismo microbiano.
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Biotecnología Ambiental
Optimización del proceso de biohidrometalurgia para recuperación de metales pesados a partir de rocas minerales
María Teresa Álvarez Aliaga PhD. - Univ. Juan Pablo Tonconi Balboa
El presente trabajo consiste en el estudio de procesos de biohidrometalurgia para la recuperación de metales pesados por la acción bacteriana, uno de los problemas es la identificación de metales como Fe; Cu; Au, principalmente.
Se propone identificar por métodos biológicos por lo cual utilizamos un consorcio bacteriano donde se encuentran Acidiothiobacillus ferroxidans, Acidithiobacillus thiooxidans y Leptospirillum ferrooxidans, siendo estas bacterias oxidadoras de hierro y azufre.
Para esto, se realizan procesos de viabilizacion del consorcio en medios determinados para su reproducción uno de estos métodos es el medio 9k contiene originalmente hierro ferroso como fuente de energía para los
microorganismos que es un medio líquido, luego también se realiza en medio solido donde se pretende asilar las bacterias como cepas puras, por diferentes métodos estandarizados a diferentes concentraciones del consorcio.
Una vez aislados se pretenden obtener metales presentes en determinados minerales como el cobre en el caso de la bacteria A. ferrooxidans por la oxidación del hierro.
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Biotecnología Ambiental
Biotecnología Ambiental
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Los efluentes ácidos de minas han cobrado importancia en la actualidad, esto a raíz de su elevado grado de toxicidad afectando por igual al medio ambiente así como a las personas, quienes llegan a consumir aguas contaminadas y cuyo impacto en la salud puede llegar a tener consecuencias con pronósticos desfavorables.
La biorremediación es una alternativa nueva para el tratamiento de aguas contaminadas que tienen alto contenido de metales pesados, tales como el hierro oxidado que confiere un color naranja a dichos los efluentes, los cuales presentan un carácter altamente ácido, además se observa que en el medio ambiente que se encuentra en contacto con estos efluentes existe una escasa presencia de vegetación y que animales como peces no llegan a sobrevivir en estas condiciones.
El tratamiento de efluentes ácidos mediante el uso de bacterias mostró ser un proceso más efectivo debido a que estas son de fácil mantenimiento y presentan un alto desarrollo si cuentan con una apropiada fuente de carbono.
Las bacterias sulfato reductoras producen sulfuro de hidrogeno que se conjuga con los metales divalentes precipitando a los mismos. El hierro presente en estos efluentes es previamente reducido por baterías hierro reductoras, ocasionando en este proceso un incremento del pH aproximándolo a la neutralidad, conduciendo que los efluentes estén libres de metales, hierro y puedan ser utilizados para el riego y el consumo de animales y humanos.
Este tratamiento también es efectivo debido a que existe una mayor recuperación de los metales, favoreciendo a la industria minera.
Biorremediación de Efluentes Mineros con Bacterias Sulfato Reductoras y Bacterias Hierro Reductoras
María Teresa Álvarez Aliaga PhD. - Univ. Condori Surco Mary Inés
Bacterias Sulfato Reductoras
Este trabajo fue elaborado con el objetivo de convertirse en una opción dentro del campo de la Biorrefinería para el aprovechamiento de los residuos agrícolas procedentes de la producción de quinua (tallos de quinua) en Bolivia y desechos industriales como el caso de la levadura residual de la industria cervecera, a fin de que sean materia prima para la producción de ácido butírico a partir de la fermentación realizada por bacterias anaeróbicas mesófilas: Clostridium algarum sp. y Clostridium bolivense sp. especies nativas de Bolivia caracterizadas por producir cantidades de diferentes ácidos volátiles grasos como el ácido butírico que podría emplearse como plataforma para la producción de biopolímeros presentando propiedades termoplásticas y biodegradables.
Es así que se efectúan fermentaciones butíricas con cepas de Clostridium; las mismas pueden fermentar tanto carbohidratos como proteínas, por lo que se pretende aprovechar el contenido de material lignocelulósico de la quinua para la producción de azúcares fermentables y también el aprovechamiento de residuos de la industria cervecera, como la levadura para el aprovechamiento del alto contenido de nitrógeno que será utilizado en la biosíntesis de proteínas, ácidos nucleicos y polímeros de la pared celular de las bacterias.
Aprovechamiento de los tallos de quinua y levadura de cerveza para la producción de ácido butírico como plataforma de biopolímeros utilizando Clostridium algarum sp. y Clostridium boliviense sp.
(IIDEPROQ - IIFB) Cristhian Álvaro Carrasco Villanueva PhD. - María Teresa Álvarez Aliaga PhD. - Univ. Ximena Gabriela Aguilar Coria
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Biotecnología Ambiental
Recuperación biológica de fósforo de aguas residuales
María Teresa Álvarez Aliaga PhD. - Univ. Luz Verónica Pacheco
La acumulación de fósforo puede suponer problemas como la proliferación masiva de algas en lagos y en otros cuerpos de agua de superficie. A su vez, la proliferación de algas agota el oxígeno del agua, afectando al delicado equilibrio de la vida acuática. Se emplean distintos métodos para extraer el fósforo antes de la descarga del agua residual en el medio ambiente. Existen dos tipos de recuperación del fósforo: químico y biológico. En el método químico, la planta depuradora trata el fósforo disuelto en el agua residual. El fósforo se aparta entonces de la solución y puede ser retirado fácilmente. En el método biológico, bacterias introducidas en el agua lo recogen en un lodo que puede extraerse. El proceso biológico es de forma cíclica, donde las bacterias alternadamente liberan y toman fosforo (condiciones aerobias y anaerobias).
En condiciones anaerobias la materia orgánica fácilmente biodegradable es descompuesta por las bacterias acidogenicas a ácidos grasos volátiles de cadena corta. Estos ácidos son absorbidos por las bacterias acumuladoras y almacenadas como poli-hidroxi-butirato y y otros poli-hidroxi-alcalonatos. Dado que las bacterias acumuladoras no pueden ganar energía bajo condiciones anaerobias, la energía para el almacenamiento de los ácidos grasos, es obtenida de la descomposición de polifosfatos.
Bajo condiciones aerobias, las bacterias acumuladoras de fosfatos pueden utilizar el sustrato almacenado dando lugar a un crecimiento de estas bacterias. Así mismo, utilizan parte de este sustrato almacenado para acumular fosforo intracelularmente en forma de polifosfato, asegurando las reservas de energía necesarias para la etapa anaerobia. Este proceso permite un incremento en la eliminación de fosforo mayor que el producido por la sola síntesis celular de bacterias heterótrofas acumuladoras de polifosfatos.
En el presente trabajo se busca determinar un proceso biológico para recuperar fosforo de aguas residuales en una planta de tratamiento.
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Biotecnología Ambiental
Milluni es conocido como un valle glaciar de la Cordillera Real dentro de un complejo fluvio lacustre perteneciente a la provincia Murillo del departamento de La Paz, caracterizado por una serie de lagunas ubicadas en las faldas del nevado Huayna Potosi.
En la región se encuentran las cinco lagunas de la cuenca Milluni. Existen varias bocaminas en la zona. Por otro lado la actividad minera sin planificación en zonas no permitidas, puede desencadenar impactos negativos al paisaje, los suelos y las aguas.
En las lagunas Milluni Chico y Grande existen condiciones ácidas resultado de la oxidación de sulfuros de metales pesados que se puede observar en orden de concentración los siguientes metales (Cd>Zn>>As>>Cu-Ni>Pb>Sn)). La contaminación del ambiente con metales tóxicos surge como resultado de actividades humanas (minería), principalmente industriales. Los efectos de los metales sobre el funcionamiento de los ecosistemas varían considerablemente y son de importancia económica y de salud pública.
Aislamiento e identificación de microorganismos con capacidad de producir biopelículas de la Laguna Milluni y su aplicación en la biorremediación
María Teresa Álvarez Aliaga PhD. - Óscar Cárdenas MsCs. - Univ. Lizandro Guzmán Torrez
Así tenemos metales como el cadmio uno de los más tóxicos ya que reúne cuatro de las características más temibles:
1. Efectos adversos para el hombre y el medio ambiente.
2. Bioacumulación.
3. Persistencia en el medio ambiente.
4. “Viaja” grandes distancias con el viento y en los cursos de agua.
Los métodos convencionales para el tratamiento de aguas residuales con metales que incluyen: precipitación, oxidación, reducción, intercambio iónico, filtración, tratamiento electroquímico, tecnologías de membrana y recuperación por evaporación, resultan costosos e ineficientes, especialmente cuando la concentración de los metales es muy baja. En la búsqueda de tecnologías aplicables en nuestro país para remediar aguas contaminadas.
Con el presente trabajo se pretende dar un aporte en tecnología de biorremediación aportando una herramienta en el proceso de bioadsorción de metales pesados aprovechando la capacidad de producir biopelículas por microorganismos que provengan de este lugar de estudio, en este caso el cadmio es uno de los metales de elección ya que no hay procesos de remoción de este metal en el caso de tratamiento de aguas para el consumo humano.
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Biotecnología Ambiental
Propuesta de un sistema de bioprecipitación de metales pesados con bacterias sulfato reductoras para reducir la contaminación del agua de interior mina
(UMSS-IIFB) María Teresa Álvarez Aliaga PhD. - Univ. Maribel Arcani Aguilar - Univ. Jenny Rocío Ayaviri Choque
Uno de los mayores contaminantes para el medio ambiente son los drenajes ácidos de mina (DAM), presentando elevadas concentraciones de metales pesados, sulfatos que contribuyen a la acidez del efluente.
El presente proyecto pretende establecer y controlar la producción biogénica de sulfuro de hidrogeno utilizando un consorcio de bacterias sulfato reductoras extraídas de minas, con ácidos grasos volátiles (donador de electrones y fuente de carbono), obtenidos de la hidrolisis enzimática de vegetales y frutas en descomposición; el proceso constará de dos birreactores uno de hidrolisis y sulfidogenesis conectados en continuo, del cual por revalse del reactor sulfidogenesis irán precipitando los metales divalentes por la producción del sulfuro de hidrogeno en una piscina para tratar el drenaje ácido (trampa de metales), para la determinación de los parámetros fisicoquímicos y biológicos serán cuantificados mediante técnicas analíticas, obteniendo de esta forma un drenaje limpio de metales pesados, alcanzando niveles de clase B de aguas de riego.
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Biotecnología Ambiental
El proyecto desarrollado por el Instituto de Investigaciones y Procesos Químicos tiene por objetivo eliminar el sulfuro de hidrógeno que es un residuo gaseoso del orden del 2% generado en los biodigestores anaérobicos del altiplano paceño, el mismo al ser liberado directamente a la atmosfera produce la lluvia ácida y es nocivo para la salud y el medio ambiente.
Se contempla tres ámbitos:
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La purificación del biogás eliminando sulfuro de hidrógeno mediante la reacción con el óxido ferrico a baja presión utilizando esponja de hierro, se trabaja en la producción de un generador de sulfuro de hidrógeno y se estudia los parámetros de diseño.
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La purificación utilizando el compost, para lo cual se investiga la relación a bajas presiones de la altura de sólido previo al diseño del reactor, utilizando nitrógeno como gas inerte. Para utilizar el reactor a bajas presiones se plantea el diseño de una colmna por platos y se estudia la altura del reactor en función a la misma.
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El uso de consorcios de bacterias: Ac. Thiobacillus Ferroxidans, Ac. Thiobacillus Thioxidan y Leptospirillum. Se estudia el desarrollo de las mismas en medios de cultivo 9K y ATCC en colaboración con el Instituto de Investigaciones Farmaco Bioquímicas, se analiza los soportes para el desarrollo de las bacterias y el posterior diseño del reactor.
(IIDEPROQ-IIFB) María Teresa Álvarez Aliaga PhD. - René Álvarez Apaza PhD. - Univ. Bruno Didier Rodríguez Plata
Purificación del biogas generado en biodigestores anaeróbicos del altiplano de La Paz
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Biotecnología Ambiental
Pruebas de efectividad: tratamiento de biorremediación de lodos empetrolados, mediante el aprovechamiento de la biodiversidad microbiana
(IIDEPROQ-IIFB) María Teresa Álvarez Aliaga PhD. - Cristhian Carrasco Villanueva PhD. - Univ. Verónica Nelma Delgado Ochoa
El proyecto consiste en realizar pruebas, para degradar hidrocarburos totales de petróleo con diferentes microorganismos tanto nativos como con los provenientes del cepario IIFB y observar cual es el más eficiente.
El proyecto se realizara en el Instituto de Investigación de Desarrollo de Procesos Químicos (IIDEPROQ) y el Instituto de Investigación Fármaco Bioquímicas (IIFB).
El desarrollo del proyecto se desglosa en las siguientes etapas:
ETAPA 1: Programa de muestreo
ETAPA 2: Preparación y caracterización físico química de las muestras (IIDEPROQ)
ETAPA 3: Aislamiento e identificación de consorcios microbianos nativos (IIFB)
ETAPA 4: Robustecimiento de microorganismos provenientes del cepario (IIFB)
ETAPA 5: Pruebas de biodegradación de los elementos contaminantes identificados (IIDEPROQ)