Eficiencia de la biorremediación de suelos
contaminados con Diesel B5 mediante
Microorganismo Eficaces (EM)
Bioremediation efficiency of contaminated soils with B5 Diesel by special
microorganims
Recibido: mayo 15 de 2018 | Revisado: junio 18 de 2018 | Aceptado: julio 24 de
2018
Frank Loroña Calderón1 Walter Gomez
Lora Evilson Jaco Rivera Carol Reynaga
Loayza Miluska Guiño Sinarahua Jhonny
Gamarra Torres Fiorella Díaz Huaman
Noemi Huaman Buitron Pamela Rafael
Gutierrez Jesús Mayte Quispe Monica
Moran Carhuapoma Luz Clara
Carhuancho Alzamora
1 Universidad Nacional Federico
Villarreal. florona@unfv.edu.pe
Ab s t r act
The present investigation has the objective of evaluating the efficiency of
the bioremediation through the application of the effective microor-
ganisms (EM) in the types of land uses contaminated with Diesel B5, of
agricultural, coastal, urban and riverside origin. The methodology should
consist, first, of activating the Microorganism EM for 9 days and then
applying it to the contaminated soil. One liter per week of EM
Microorganisms activated in the area for 28 days was applied per week in
the four types of land uses. The results allowed to determine the ef-
ficiency of the bioremediation in the four types of land uses; Obtaining
for the urban use floor an efficiency of 41.60% with a decrease of 51 221
mg / kg to 29 911 mg / kg of HTP; for soil for agricultural use, a
bioremediation efficiency of 40.06% with a decrease from 35 674 mg / kg
to 21 383 mg / kg of HTP; for the land for riverside use an efficiency of
35.05% with a decrease of 7 604 mg / kg to 4 939 mg / kg of HTP and
finally the land for coastal use an efficiency of 15.29% with a decrease of
12 973 mg / kg to 10 989 mg / kg of HTP. Likewise, the correlation
coefficients between the percentage of organic matter (M.O) and the
apparent density (D.A) of the soil were determined with the results of the
bioremediation efficiency, obtaining a value of 0.9984 and 0.9496,
respectively; Observing a direct and indirect relationship between the
variables.
Key words: Bioremediation, Effective Microorganisms (EM), Diesel
B5, soil, organic matter, bulk density and Total Oil Hydrocarbons
Re su m e n
La presente investigación tiene el objetivo de evaluar la eficiencia de la
biorremediación mediante la aplicación de los microorganismos efica-
ces (EM) en cuatro tipos de usos de suelo contaminados con Diésel B5,
de origen agrícola, costero, urbano y ribereño. La metodología utilizada
consistió, primero en activar los Microorganismo EM durante nueve
días para luego aplicarlo al suelo contaminado. Se aplicó por aspersión
un litro por semana de Microorganismos EM activados sobre el área
afectada durante 28 días en los cuatro tipos de usos de suelo. Los re-
sultados permitieron determinar la eficiencia de la biorremediación en
los cuatro tipos de usos de suelo; obteniendo para el suelo de uso urba-
no una eficiencia del 41.60 % con una disminución de 51 221 mg/kg a
29 911 mg/kg de HTP; para el suelo de uso agrícola, una eficiencia de
biorremediación del 40.06 % con una disminución de 35 674 mg/kg a
21 383 mg/kg de HTP; para el suelo de uso ribereño una eficiencia de
35.05 % con una disminución de 7 604 mg/kg a 4 939 mg/kg de HTP y
finalmente el suelo de uso costero una eficiencia de 15.29 % con una
disminución de 12 973 mg/kg a 10 989 mg/kg de HTP. Asimismo, se
determinó los coeficientes de correlación entre el porcentaje de materia
orgánica (M.O) y la densidad aparente (D.A) del suelo con los resulta-
dos de la eficiencia de biorremediación, obteniendo un valor de 0.9984
y 0.9496, respectivamente; observando una relación directa e indirecta
entre las variables.
Palabras clave: Biorremediación, Microorganismos Eficaces
(EM),Diésel B5, suelo, materia orgánica, densidad aparente e
Hidrocarburos Totales de Petróleo
DOI: http://dx.doi.org/10.24039/cv201862278
| Cátedra Villarreal | Lima, perú | V. 6 | N. 2 | 189- 209 | julio - diciembre | 2018 | issn 2310-4767 189
En el Perú, el derrame de hidrocarburos y
las actividades propias de la industria ha ge-
nerado impactos ambientales negativos en el
suelo o cuerpos de agua, sobre todo en la sel-
va peruana ocasionando efectos nocivos en
los ecosistemas. Desde el 2000 hasta el 2016,
el Perú ha sufrido 60 derrames de petróleo
crudo en el Oleoducto Norperuano (Honty,
2016) generando impactos negativos en el
suelo con daños irreversibles o con dificultad
para ser rehabilitados. Por otra parte, se sabe
que la contaminación con hidrocarburos en
diferentes ecosistemas se ha incrementado en
los últimos años debido al aumento en la
actividad de exploración y producción de la
Industria Petrolera. En ese sentido, existe un
interés por determinar las mejores técnicas
disponibles para realizar el tratamiento de los
suelos contaminados con hidrocarburos.
En la actualidad, existen numerosas y di-
ferentes tecnologías de remediación de suelos
contaminados (Volke, T & Velasco, A, 2002)
y se pueden agrupar en 3 tipos: a) biológicos
(biorremediación, bioestimulación, fitorreme-
diación, biolabranza, etc.); b) fisicoquímicos
(electrorremediación, lavado, solidificación/
estabilización, etc.); y c) térmicos (incinera-
ción, vitrificación, desorción térmica, etc.). En
la mayoría de los casos, la biorremediación es
la mejor alternativa para el tratamiento de este
contaminación (Arroyo, 2001), es decir usan
diferentes organismos (plantas, levadu-ras,
hongos, bacterias, etc.) para neutralizar
sustancias toxicas, convirtiéndolas en inocuas
para el medio ambiente y la salud humana
(Guzmán, 2007), también pueden emplear or-
ganismos autóctonos del sitio contaminado o
de otros sitios (exógenos), puede realizarse in
situ o ex situ, en condiciones aerobias (en pre-
sencia de oxígeno) o anaerobias (sin oxígeno).
Aunque no todos los compuestos orgánicos
son susceptibles a la biodegradación, los pro-
cesos de biorremediación se han usado para
tratar suelos, lodos y sedimentos contamina-
dos con hidrocarburos del petróleo, solventes,
explosivos, clorofenoles, pesticidas, conserva-
dores de madera e hidrocarburos aromáticos
policíclicos, en procesos aeróbicos y anaeróbi-
cos (Martínez, A., Pérez, E., Pinto, J.,
Gurrola, B. & Rodríguez, A. 2010).
Al respecto existen varias alternativas de
biorremediación, dentro de ellas tenemos a los
microorganismos eficaces(EM), que vienen a
ser un inoculante microbiano, que reestablece
el equilibrio microbiológico del suelo, mejo-
rando sus condiciones fisicoquímicas (Apro-
lab, 2007). Fueron desarrolladas en la Univer-
sidad de Ryukyus, Okinawa, Japón, por el Dr.
Teruo Higa en los años ochenta; básicamente
constituyen una mezcla de microorganismos
benéficos; es decir, que no dañan al hombre ni
el ambiente que lo rodea (Kyan, Shintani,
Kanda, Sakurai, Ohashi, Fujisawa, & Pongdit,
1999). El Dr. Higa encontró que se creaba un
efecto potenciador al mezclar microorganis-
mos con diversas características metabólicas
(Cardona & García 2008).
Los principales microorganismos que los
componen son las bacterias Rhodopseudomo-
nas spp, que mediante la fotosíntesis sintetizan
sustancias útiles de secreciones de raíces, ma-
teria orgánica y gases dañinos (Hughes, 2007);
las bacterias acido-lácticas (Lactobacillus spp),
que fermentan los hidrocarburos produciendo
una amplia variedad de sustancias con acción
antimicrobiana (Muñoz, 2010); y las levaduras
(Saccharomyces spp), facilitan la degradación
de hidrocarburos por parte de otros grupos
microbianos, jugando así un rol importante en
estos procesos. Estos también pueden ser
utilizados como inoculantes para incremen-tar
la capacidad microbial de suelos y plantas
mediante el uso de Bokashi (biofertilizante
sólido), EM-Compost, pulverizando EM di-
rectamente al suelo o aplicándolo en el agua de
riego (OISCA-International, 2009); con la
finalidad de degradar hidrocarburos en cade-nas
carbonosas más simples y la consecuente
volatilización de estos, reduciendo los impac-
tos negativos mencionados anteriormente.
Dichos microorganismos transforman y
metabolizan aeróbicamente los hidrocarburos y
otros compuestos orgánicos como el dióxido de
carbono, agua y fuentes de alimento para
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Eficiencia de la biorremediación de suelos contaminados con Diesel B5 mediante Microorganismo Eficaces (EM)
sustentar su crecimiento y reproducción, es
decir, la biodegradación ocurre naturalmente. Es
conocido que los microorganismos tienen la
capacidad de adaptarse y eventualmente
degradar cualquier compuesto orgánico na-tural
sin asistencia del hombre; sin embargo, esta
adaptación requiere la presencia de con-diciones
ambientales apropiadas tales como el pH,
temperatura, el aceptor final de electro-nes (que
en procesos aeróbicos es el oxígeno),
concentraciones de contaminante no tóxicas
para los microorganismos y adecuadas condi-
ciones de humedad y conductividad del me-dio,
entre las más importantes. La ausencia de
alguna o varias de las anteriores condiciones
puede limitar parcial o totalmente la actividad
biológica y es cuando la mano del hombre jue-
ga un papel fundamental en la optimización del
proceso, ya sea mejorando estas condicio-nes
para aumentar la población de microorga-
nismos (Bioaumentación) y/o manipulando
genéticamente los microorganismos para la
degradación específica de algunos compues-tos
químicos (Torres & Zuluaga, 2009).
En el presente trabajo de investigación se
evaluó la eficiencia de la biorremediación de
los microorganismos eficaces (EM) en cua-tro
tipos de usos de suelo contaminados por
Diésel B5, el cual es un combustible derivado
del petróleo usado generalmente en motores
de vehículos para el transporte terrestre (auto-
móviles, camiones, ómnibus, etc.), en plantas
de generación eléctrica, en equipos para la in-
dustria general (minería, pesquería, construc-
ción, etc.) y entre otros más (Petroperú, 2018).
Para ello se construyó cuatro prototipos que
permiten simular un derrame de hidrocarbu-ro
Diésel B5, el cual consistió en un contene-dor
de vidrio de iguales características donde se
vertió suelo de origen urbano, agrícola, ri-
bereño y costero en sus respectivos prototipos.
Esta investigación nos permitió observar el ni-
vel de dispersión del contaminante en el sue-lo,
además de realizar la medición del pH (de
manera semanal), temperatura (cuatro veces al
día), y determinar la eficiencia del bioreme-
diciación mediante bacterias EM, evaluando la
concentración inicial y final del parámetro
hidrocarburos totales (mg/kg MS) antes y des-
pués de la aplicación de los microorganismos
eficaces (EM). Asimismo, con dichos resulta-
dos se determinó los coeficientes de correla-
ción entre el porcentaje de materia orgánica y la
densidad aparente del suelo con el porcenta-je
de eficiencia de biorremediación obtenido.
Método
En el presente apartado se describen los
materiales utilizados, así como el desarrollo
de la metodología aplicada por fases; desde el
diseño del contenedor, vertimiento del Diésel
B5, hasta la aplicación de las bacterias EM.
Materiales
Recolección de muestras
Las herramientas utilizadas para la reco-
lección de las muestras de los cuatro tipos de
usos de suelo seleccionados fueron: 16 unida-
des de costales de 50 kg, ocho picotas, cuatro
palas rectas y cuatro unidades de wincha mar-
ca Stanley de 50 m.
Diseño del contenedor
Se diseñó un contenedor de vidrio con
las medidas de 70 x 50 x 60 cm de largo,
ancho y alto respectivamente, un grosor
de 5 mm y un agujero de 3 cm de
diámetro a una altura de 47 cm en uno de
los lados menores del con-tenedor.
| Cátedra Villarreal | V. 6 | No. 2 | julio - diciembre | 2018 | 191
Tabla 1
Materiales para el diseño e instalación del prototipo
Materiales
5 Láminas de vidrio
Tubo de PVC
Botella
Conectores
Pegamento
Balde
Galoneras
Balanza
Descripción
- 60 x 70 cm (2 unidades)
- 60 x 50 cm (2 unidades)
- 70 x 50 cm (1 unidad)
Se usó 20 cm del tubo ¾ de agua para cada contenedor.
Cantidad: 1
Capacidad: 700 ml
Material: plástico
Cantidad: 4.
Diámetro: ¾ pulgadas
Cantidad: 4
Cantidad: 4 frasco
Capacidad: 20 litros
Cantidad: 1
Cantidad: 8
Capacidad: 8 galones (3.78 l. C/u)
Capacidad de 6 kg.
Resolución 0,1 g
Cantidad: 4
Vertimiento del Diésel B5
Se realizó el vertimiento de un (1) galón
de Diesel B5 por cada tipo de uso de suelo, es
decir un total de cuatro (4) galones para los
cuatro tipos de uso de suelo contaminados.
Preparación y Activación de EM
Insumos y materiales utilizados en la
pre-paración y activación de los
microorganis-mos EM, para su aplicación
en las muestras de suelo.
Tabla 2
Insumos y materiales para la preparación y activación de EM
Materiales
Cantidad
Unidad
Microorganismos eficaces (EM-compost)
1
Litro
Melaza
1
Litro
Agua
18
Litro
Balde
20
Litro
Agitador
1
Und.
Jarra graduada
2
Litro
Galoneras
4
Unid.
Aplicación de Microorganismos EM
los microrganismos EM en los suelos conta-
Materiales utilizados para la aspersión de
minados.
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Eficiencia de la biorremediación de suelos contaminados con Diesel B5 mediante Microorganismo Eficaces (EM)
Tabla 3
Materiales para la Aplicación de EM
Materiales
Cantidad
Unidad
Botella
4
Unid.
Aspersor
4
Unid.
Microorganismos EM activados
20
Litros
Instrumentos y materiales de Laboratorio nitoreo de los parámetros evaluados (tem-
peratura, pH, dispersión) en las muestras de
Materiales utilizados en el control y mo- suelo.
Tabla 4
Instrumentos y materiales de laboratorio
Materiales
Cantidad
Unidad
Material
Marca
Luna de reloj
4
Unid.
Vidrio
-
Tamizador
4
Unid.
-
-
Balanza analítica
1
Unid.
-
Balanza digital Cavory
Vaso precipitado
4
50 ml c/u
Vidrio
-
Agua destilada
400
Mililitros
-
-
Potenciómetro portátil
1
Unid.
-
pH meter Incertidumbre:
+/- 0.1 pH +/- 1 °C
Probeta
100
Mililitros
Vidrio
-
Agitador magnético
1
Unid.
-
Boeco Serie MMS-300
Muestreo de suelo
Se realizó el muestreo del suelo
contami-nado con Diesel B5, mediante el
método de cuadrícula para tener una
muestra aleatoria representativa del suelo
contaminado y poste-riormente se realice
el análisis de laboratorio respectivo.
Tabla 5
Materiales para el muestreo de suelo
Materiales
Cantidad
Unidad
Frasco ámbar
8
Unid.
Cadena de custodia
8
Unid.
Ice Pack
8
Unid.
Papel aluminio
8
Unid.
Guantes
8
Unid.
Caja Tecnopor
8
Unid.
Metodología
Primera fase
Instalación del contenedor
El Diseño del prototipo (Figura 1) consis-
tió en elaborar un contenedor de 70 x 50 x 60
cm de largo, ancho y alto respectivamente, en
el cual se pueda realizar el vertimiento de sue-
lo sin contaminación , donde posteriormente
se verterá el combustible Diesel B5, y evaluar
la eficiencia de tratamiento de los microorga-
nismos EM en diferentes tipos de usos de sue-
lo como urbano, agrícola, ribereño y costero,
el diseño se muestra a continuación:
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Figura 1. Diseño del prototipo de origen
de contaminante
Figura 2. Contenedor en proceso de insta-
lación
Una vez que se elaboró el vidrio se proce-
dió a verter el suelo sin contaminación como
se muestra en la Figura 4, con el propósito de
que al momento de verter el combustible Die-
sel B5 este cubra gran parte de la superficie
del suelo.
Obtención de la muestra de suelo no
conta-minada
La obtención de las muestras de suelo no
contaminada se obtuvo en lugares que no pre-
sentaban evidencia de haber sido impactado
por derrames de combustibles u otra sustancia
Figura 3. Calicata realizada para la ob-
tención de suelo. Suelo agrícola
peligrosa, la ubicación de los puntos de
recojo del suelo se muestran a continuación:
Tabla 6
Puntos de toma de suelos no contaminados
Tipo de uso
Coordenadas UTM WGS 84
Zona 18L
de Suelo
Este (m)
Norte (m)
Agrícola
321 856
8 604 968
Ribereño
314 662
8 679 437
Costero
265 081
8 686 361
Urbano
275 389
8 681 244
Figura 4. Llenado del suelo en el contenedor
En la Tabla 6 se muestra las coordenadas UTM
WGS 84 Zona 18L de los puntos de calica-ta, para
los cuatro tipos de usos de suelo (Guía del
Ministerio de Ambiente MINAM, 2014).
Llenado del contenedor
Antes de colocar la muestra de suelo en el
contenedor, se quitará algunas malezas o rocas
de gran dimensión y se pesará la tierra. La can-
tidad tipo de suelo es variada, por su densidad.
Segunda fase
Activación de los Microorganismos EM
Los grupos microbianos EM están concentra-
dos en estado latente (inactivo) en un medio de
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cultivo, para su conservación a largo plazo, por lo
tanto, antes de usarlo, hay que activarlo, quiere
decir obtener “productos secundarios” de los mi-
croorganismos EM. El cual puede obtener mayor
población de microorganismos benéficos y tam-
bién puede minimizar el costo (Emprotec, 2012).
Para su elaboración se vertió un litro de
melaza, un litro de microorganismos EM y 18
Litros de agua en un recipiente de 20 litros de
capacidad máxima. Posteriormente, se realizó
la mezcla siguiendo las medidas de seguridad
correctas (guantes, bata, mascarilla, lentes de
protección, etc.), empleando una vara de 1.5
metros de largo para mezclar la solución.
Para finalizar se vació la mezcla en bido-
nes de cuatro litros con tapa hermética y se
dejó fermentar a una temperatura ente 25°C
y 40°C, según el manual técnico, también
se monitoreó el pH de la mezcla hasta que
al-cance un valor de cuatro o menos, lo que
in-dicará que los microorganismos están en
eta-pa de crecimiento utilizando como
sustrato activador a la melaza.
Antes de aplicar la solución de microorga-
nismos EM se midió el pH (Figura 7) para ve-
rificar si ya se encontraba activado, dándonos
un valor de 2,77de pH aproximadamente. Con
el resultado del pH verificamos que las bacte-
rias se encuentran activadas para realizar la
aspersión en el suelo contaminado y realizar
la biorremediación. (Microorganismos
Eficaces TM, 2018)
Figura 5. Activación de Mi-
Figura 6. Bidones como Microor-
croorganismo EM
ganismo EM en proceso de acti-
vación
Figura 7. Medida de pH.
Se obtuvo 2,77 en el quinto
día a su preparación
Tercera fase
Vertimiento de Diésel B5
Previo al vertimiento, se utilizaron los
equipos de protección personal como son los
guantes, mascarillas y guardapolvo, para evitar
cualquier contacto directo con el combustible o
inhalar vapores. Posterior a ello, se procedió a
verter el combustible por el ducto de la tubería del
prototipo, el volumen vertido fue de un (1) galón
de combustible Diésel B5. En las siguien-tes
fotografías se aprecia el vertimiento del com-
bustible en los diferentes tipos de usos de suelo:
Figura 8. Vertimiento del Diesel B5 en
el suelo de origen agrícola
Figura 9. Vertimiento del Diesel B5 en
el suelo de origen costero
| Cátedra Villarreal | V. 6 | No. 2 | julio - diciembre | 2018 | 195
Figura 10. Vertimiento del Diesel
B5 en el suelo de origen urbano
Dispersión de combustible Diésel B5 en
el suelo
Inmediatamente después del vertimien-
to del combustible, se observó el comporta-
miento del contaminante Diésel B5, a través
Figura 12. Dispersión del Diésel B5.
Los cuatro primeros días, suelo agrícola
Figura 14. Dispersión del Diésel B5.
Los 4 primeros días, suelo ribereño
Figura 11. Vertimiento del Diesel
en el suelo de origen ribereño
de la dispersión, en el suelo impactado.
Se-guidamente, se comenzó a realizar las
me-diciones de dispersión, para cada lado
del prototipo (A, B, C, D), tomando en
cuenta el punto más bajo, con respecto a
cada lado co-rrespondiente.
Figura 13. Dispersión del Diésel B5.
Los 4 primeros días, suelo urbano
Figura 15. Dispersión del Diésel B5. Los
4 primeros días, suelo costero
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Eficiencia de la biorremediación de suelos contaminados con Diesel B5 mediante Microorganismo Eficaces (EM)
Cuarta fase
Muestreo de suelo
Los muestreos de suelo se realizaron por el
método del cuarteo según indica la Guía para
el Muestreo de Suelos Contaminados del
Ministerio del Ambiente (Minam, 2014), para
el cual se tomó porciones de suelo en seis
puntos del prototipo (Figura 16) de aproxima-
damente 6 cm de profundidad y ¼ de kg por
cada uno, teniendo en cuenta la profundidad
de penetración del combustible, luego se pro-
cedió a mezclar y cuartear para obtener una
muestra representativa del suelo contaminado
(Figura 18). Las porciones de muestra resul-
tantes del cuarteo fueron destinadas al labo-
ratorio con el fin de determinar la cantidad de
Hidrocarburos Totales de Petróleo y el pH
como se muestra.
Tabla 7
Fechas del muestreo de suelo
Parámetro
Hidrocarburo Total de Petróleo
Fechas de
Muestra inicial
Muestra final
medición
13/10/18
10/11/2018
La determinación del pH se realizó con una
frecuencia de una vez por semana antes de la
aplicación de cada las dosis de EM al suelo con-
taminado, teniendo como resultado final cinco
mediciones durante los 28 días de tratamiento.
El muestreo de suelo inicial se realizó antes
de aplicar la dosis correspondiente de lo mi-
croorganismos EM . Por otro lado, la muestra
final corresponde a una muestra al término del
plazo de tratamiento determinado para el
presente trabajo, la secuencia de la toma de
muestreo de suelo se muestra a continuación:
Figura 16. Puntos de
muestreo de suelo
Figura 17. Obtención de la mues- Figura18. Traslado para
tra su posterior análisis
Aplicación de los microorganismos EM
El procedimiento utilizado fue la aspersión
de manera homogénea (Figura 20). La fre-
cuencia de aplicación fue de una (1) vez por
semana durante cuatro (4) semanas de tra-
tamiento, siendo en total cuatro (4) dosis de
microorganismo EM. La dosis de microorga-
nismos EM aplicada al suelo contaminado se
determinó utilizando la siguiente ecuación:
Donde:
= Peso del suelo contaminado
Volumen EM activado
= Peso tierra total removida
| Cátedra Villarreal | V. 6 | No. 2 | julio - diciembre | 2018 | 197
Figura 19. Envase con 1 litro
de microorganismos EM para
la aspersión en el área
afectada de suelo
Figura 20. Aspersión de los microorganis-
mos EM en el área afectada, suelo urbano
Figura 21. Aspersión de los
micro-organismos EM en el
área afectada, suelo costero
Figura 22 . Aspersión de los microorganismos
EM en el área afectada, suelo agrícola
Figura 23. Aspersión de los
mi-croorganismos EM en el
área afectada, suelo ribereño
Control de temperatura del suelo
Para medir las temperaturas, se dispuso de
un termómetro de alcohol para suelo. La me-
dición de temperaturas se dio después del ver-
Figura 24. Medición del pará-
metro pH de suelo contaminado
timiento. Se registró las temperaturas a lo
lar-go de cada día, en intervalos de cuatro
horas, siendo las horas predilectas 6:30 a.m.
– 10:30 a.m.- 2:30 p.m. – 6:30 p.m. – 10:30
p.m. No se consideró las horas nocturnas.
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Determinación del pH del suelo
En el laboratorio se tamizó la muestra para
separar pequeñas rocas u otros componentes,
y se pesó 10 gramos de suelo tamizado para
mezclarlo con 25 ml de agua destilada en un
vaso precipitado. Para liberar iones del sue-lo,
la mezcla se lleva a un agitador magnético
por 20 minutos, cumplido el tiempo se deja
reposar la mezcla por cinco minutos para se-
parar la parte líquida de la sólida, para luego
ser atraída en un vaso precipitado pequeño, y
proceder a medir el pH.
Antes de utilizar el potenciómetro se acon-
dicionó con agua destilada, eliminando cual-
quier otra sustancia del sensor que influya
en la medición. Como se muestra en la
Figura 24. Finalmente se colocó el sensor
del potenció-metro dentro de la solución
acuosa y se esperó unos minutos hasta
que arroje un valor cons-tante.
Resultados
Hidrocarburos totales de petróleo (HTP)
En la Tabla 8 se muestran los resultados ob-
tenidos de análisis del parámetro Hidrocarbu-ro
Total de Petróleo (HTP) durante el inicio y final
del proceso de remediación ambiental del suelo
contaminando con Diesel B5.
Tabla 8
Resultado del parámetro Hidrocarburo Total de Petróleo ( HTP) concentración al
inicio y fin de la biorremediación.
HTP (mg/kg)
ECA Suelo Fracción de hidrocarburo F3
Eficiencia
(C28-C40)
(1)
Suelo
Uso de Suelo
Textura
del trata-
Suelo Res-
Muestra
Muestra
Suelo
Comercial/
miento (%)
idencial/
inicial
final
Agrícola
Industrial/
Parques
Extractivo
Urbano
Arcilla limosa
51 221
29 911
41.60%
Agrícola
Franco limoso
35 674
21 383
40.06%
Ribereño
Franco arcillo
7 604
4 939
35.05%
3000
3000
6000
limosa
Costero
Franco arenoso
12973
10 989
15.29%
Fuente: Informe de ensayo N° 125888-2018 y 126410-2018; Informe de ensayo N° 125904-
2018 y 126894-2018; Informe de ensayo N° 125902-2018 y 126461-2018 ; Informe de ensayo
N° 126024-2018 y 126436-2018 , realizado en un Laboratorio debidamente acreditados por
Instituto Nacional de Calidad en el Perú (INACAL) con registro N° LE-047. (1)Estándar de
Calidad Ambiental para Suelo aprobado mediante Decreto Supremo N° 011-2017-MINAM.
En la Tabla 8 se observa la concentración
de Hidrocarburos Totales de Petróleo (HTP)
presente en las muestras de suelo, tanto en la
muestra de inicial y después de la biorreme-
diación. Respecto al resultado se observa que
el suelo urbano tiene una concentración de
HTP de 51 221 mg/kg antes de aplicar los mi-
crorganismos EM, respecto al suelo ribereño
evidenció menor concentración de TPH con
un valor de 7604 mg/kg. Posteriormente, se
explicará cómo se determinó la eficiencia en-
contrada en la biorremediación.
| Cátedra Villarreal | V. 6 | No. 2 | julio - diciembre | 2018 | 199
Figura 25. Concentración de HTP (mg/Kg), inicial y final, en los diferentes tipos de usos de suelo.
En la Figura 25 se muestra los resultados
de los Hidrocarburos de Petróleo Totales
(HTP) en los distintos tipos de usos de suelo
estudia-dos adaptada a la información que
brinda el informe de análisis del Laboratorio.
Eficiencia y materia orgánica
A continuación, se describe la eficiencia de
la biorremediación de los microorganis-mos EM
en los distintos tipos de usos de suelo
analizados, de acuerdo al porcentaje materia
orgánica estimado por tipo de usos de suelo.
Tabla 9
Resultados de la eficiencia de la biorremedia-
ción y valores de la Materia orgánica (M.O.)
presente en cada tipo de usos de suelo
Uso de suelo
M.O. (%)
Eficiencia (%)
Urbano
2.09%
41.60%
Agrícola
2.12%
40.06%
Ribereño
1.76%
35.05%
Costero
0.69%
15.29%
Fuente: Sistema Unificado de
Clasificación de
Suelos – SUCS.
Al respecto, se determinó una correlación
lineal entre la eficiencia (E%) de biorremedia-
ción de los microorganismos eficaces (EM) y
la materia orgánica, dicha ecuación es la que
se muestra a continuación.
E(%)= 18.058 * M.O(%) + 0.0293
Donde:
E (%): Eficiencia de biorremediación
M.O (%): Porcentaje de Materia
orgánica aprox
Este indica que, a mayor cantidad de ma-
teria orgánica, mayor eficiencia habrá en la
remoción biológica de Hidrocarburos Totales
de Petróleo, como se muestra a continuación:
200 | Cátedra Villarreal | V. 6 | No. 2 | julio - diciembre | 2018 |
Eficiencia de la biorremediación de suelos contaminados con Diesel B5 mediante Microorganismo Eficaces (EM)
Figura 26. Correlación entre la eficiencia de la biorremediación (%) y la
Materia orgánica (%) por tipo de uso de suelo.
De la correlación lineal observada entre
la eficiencia de la biorremediación y el
porcen-taje de materia orgánica presente en
cada tipo de suelo, se observa una
correlación de 0.9984 un coeficiente de
correlación próximo al uno, que asegura una
correlación matemática muy próxima a un
comportamiento real de dicha relación.
Eficiencia y densidad aparente
La densidad aparente es la relación entre la
masa del suelo secado en horno y el
volumen global, que incluye el volumen de
las partícu-las y el espacio poroso entre las
partículas. Es dependiente de las densidades
de las partícu-las del suelo (arena, limo,
arcilla y materia or-gánica) y de su tipo de
empaquetamiento. Esta propiedad varía con
la condición estructural del suelo, pudiendo
ser alterada por cultiva-ción; pisoteo de
animales; maquinaría agrí-cola; y clima, por
ejemplo, por impacto de las gotas de lluvia.
Tabla 10
Clases texturales del suelo (USDA) y su densidad aparente ideal (g/cm3)
Clase textural
D.A. (g/cm3)
Clase textural
D.A. (g/cm3)
Arenosa
1.60 – 1.70
Franco arcillo arenosa
1.45 – 1.55
Areno francosa
1.55 – 1.70
Franco arcillosa
1.40 – 1.50
Franco arenoso
1.50 – 1.60
Franco arcillo limosa
1.45 – 1.55
Franco
1.45 – 1.55
Arcillo arenosa
1.35 – 1.45
Franco limoso
1.45 – 1.55
Arcilla limosa
1.40 – 1.50
Limoso
1.40 – 1.50
Arcilla
1.25 – 1.45
Fuente: Adaptado de USDA, “General Guide for Estimating Moist Bulk Density”
En este apartado se muestra los resultados
de la eficiencia de remoción de HTP para los
cuatro tipos de usos de suelo y la comparación
con sus respectivas densidades aparentes.
| Cátedra Villarreal | V. 6 | No. 2 | julio - diciembre | 2018 | 201
Tabla 11
Resultados de la eficiencia de la biorremediación y la densidad aparente (g/cm3) en los
distintos tipos de usos de suelo analizados.
Usos de
Clase textural
Densidad aparente (g/)
Eficiencia (%)
suelo
Urbano
Franco Limoso
1.48
41.60%
Agrícola
Franco Arcillosa
1.45
40.06%
Ribereño
Franco Arcillo Limosa
1.50
35.05%
Costero
Franco Arenosa
1.55
15.29%
Para indicar la eficiencia (E%) de biorre-
mediación de los microorganismos eficaces
(EM) se utilizó la siguiente ecuación:
E (%) = −2.477 ∗ D. A (cmg3) + 4.0455
Donde:
E (%): Eficiencia
D.A: Densidad aparente
Se puede apreciar que la eficiencia de re-
moción del hidrocarburo es menor con el
au-mento de la densidad aparente del suelo
en los diferentes tipos de usos de suelo.
Figura 27. Eficiencia (%) Vs Densidad aparente (g/cm3)
Elaboración propia
Correlación fuerte de la eficiencia de re-
moción de Hidrocarburo y la Densidad Apa-
rente, detallada en la línea de tendencia de
orden lineal que es próxima al coeficiente de
determinación con valor a la unidad.
Temperatura media diaria
Se registraron las temperaturas durante
un intervalo de cuatro semanas, de las
cuales se tomó las medias diarias a las
profundida-des de 5cm, 10cm y 15cm. Los
datos obteni-dos coinciden con las medias
diarias durante el periodo de estudio en los
tipos de usos de suelo, los resultados
obtenidos se muestran a continuación:
202 | Cátedra Villarreal | V. 6 | No. 2 | julio - diciembre | 2018 |
Eficiencia de la biorremediación de suelos contaminados con Diesel B5 mediante Microorganismo Eficaces (EM)
Figura 28. Temperatura media diaria durante el tratamiento por tipo de suelo
Potencial de hidrógeno (pH)
Se observa que en el suelo de uso ribere-ño
a medida que pasaban las semanas el pH
disminuyó a diferencia que los otros tipos de
usos de suelos. Los otros tipos de usos de
sue-los tuvieron un pH que se mantenía
en el valor de 6,78 en la primera semana y
de pH 7, 15 en la última semana. Los
resultados se muestran a continuación:
Tabla 14
Resultados del pH y la temperatura media semanal (°C) tomados en los días 14, 21,
28 de octubre y 4 de noviembre del 2018, en los distintos tipos de usos de suelo.
Tipos de usos
14-oct
21-oct
28-oct
04-nov
de
pH
°T
pH
°T
pH
°T
pH
°T
suelo
Costero
6.83
25.27
6.16
24.96
7.27
24.95
7.15
24.97
Agrícola
6.78
22.69
7.14
26.19
7.36
26.63
7.55
26.28
Urbano
7.06
21.74
8.49
21.81
8.56
22.20
8.57
22.68
Ribereño
7.07
16.40
7.02
17.13
6.58
17.30
6.18
18.25
Figura 29. Monitoreo del pH y la temperatura media (°C) en los diferentes
tipos de usos de suelo
Elaboración propia
| Cátedra Villarreal | V. 6 | No. 2 | julio - diciembre | 2018 | 203
La Figura 29 muestra los resultados del
monitoreo del pH y la temperatura media
se-manal (°C) tomados en los días 14, 21,
28 de octubre y 4 de noviembre del 2018,
en los dis-tintos tipos de usos de suelo.
En las Figuras 30, 31 y 32 se observan que
las muestras, de acuerdo al tipo de usos de
suelo, han cambiado la coloración oscura
que tenían al inicio del tratamiento. En los
28 días de biotratamiento vuelven a tener
la misma textura que tenían antes del
vertimiento de Diésel B5.
Figura 30. Suelo agrícola, el
día 28 del monitoreo. Donde se
ob-serva como quedó luego de
los 28 días de biotratamiento
Figura 31. Suelo agrícola, el día
28 del monitoreo en el cual se
observa como quedó luego de
los 28 días de biotratamiento
Figura 32 . Suelo ri-
bereño, el día 28 del
monitoreo. Donde se
observa como quedó
luego de los 28 días
de biotratamiento
Discusión
Los resultados indican que la eficiencia de
remoción de Diésel B5 es mayor en el suelo de
uso urbano (41.06%), seguido por el agríco-la
(40.06%), ribereño (35.05%) y por último, el
suelo costero (15.3%), cabe resaltar que los
cuatro tipos de usos de suelos contaminados
fueron sometidos a 28 días de biotratamien-to
con microorganismos eficaces (EM), con-
cordando con los resultados de Cardona, S. et al
(2009) que obtuvo una eficiencia de re-ducción
en la concentración de los Hidrocar-buros
Totales de Petróleo (HTP) del 64.92 % en un
periodo de 90 días para un tratamiento por
bioaumentación en un suelo contaminado con
una mezcla de gasolina – Diésel y Colca (2017),
que aplicó en 30 días Microorganis-mos EM en
suelo con aguas residuales oleosas en
Huarochiri – Jicamarca, agregando 50% de
hidrocarburos, 5 ml de EM, 1 g de nutrientes y
10 ml de sales al suelo redujo el contenido de
HTP en un 51.15 %.
De lo expuesto se puede inferir que la efi-
ciencia obtenida en los tres primeros tipos de
usos de suelo es acorde a lo antes expuesto,
sin agregar ninguna sustancia que fortalezca
la acción de los microorganismos se obtuvo
por-centajes considerables; sin embargo, no
logra-ron alcanzar los valores objetivos
establecidos en los Estándares de Calidad
Ambiental para suelo aprobado mediante
Decreto Supremo N° 011-2017-MINAM.
Además, Colca (2017) menciona que el
tiempo de tratamiento es fundamental ya que
la adaptación de estos microorganismos es
distinta según el medio al que ingresen y la
concentración del hidro-carburo que se tenga,
por lo tanto, será nece-sario un mayor tiempo
para obtener mejores resultados.
Comparando lo mencionado anterior-
mente se puede inferir que el suelo de uso
costero por tener propiedades fisicoquímicas
específicas requerirá un periodo de tiempo
más largo de tratamiento ya que se obtuvo
204 | Cátedra Villarreal | V. 6 | No. 2 | julio - diciembre | 2018 |
Eficiencia de la biorremediación de suelos contaminados con Diesel B5 mediante Microorganismo Eficaces (EM)
un porcentaje de remoción menor del 30%.
Respecto a la relación entre el contenido de
materia orgánica en los suelos de estudio y
eficiencia de remoción de HTP se encontró
un mayor contenido de materia orgánica en
el suelo de uso urbano (2.25%) seguido de
los suelos agrícola (2.07%), ribereño
(1.76%) y costero (0.93%), siguiendo la
misma tenden-cia de la eficiencia de
remoción de HTP en los respectivos suelos,
esto indica que al contener mayor cantidad
de materia orgánica el suelo obtendrá mayor
eficiencia en el proceso de biorremediación.
Respaldando lo mencionado, según Pie-
drabuena, P (2003), es una combinación de
microorganismos beneficiosos de cuatro gé-
neros principales: Bacterias fototróficas, leva-
duras, bacterias productoras de ácido láctico y
hongos de fermentación. Estos microorga-
nismos efectivos cuando entran en contacto
con materia orgánica secretan substancias be-
neficiosas como vitaminas, ácidos orgánicos,
minerales quelatados y fundamentalmente
substancias antioxidantes.
Además, mediante su acción cambian la
micro y macroflora de los suelos y mejoran el
equilibrio natural, de manera que los suelos
causantes de enfermedades se conviertan en
suelos supresores de enfermedades. Asimis-mo,
el autor indica que la aplicación de los mi-
croorganismos eficaces (EM) en el suelo retie-
ne más agua, este cambio implica una mejora de
los cultivos que incrementan su resistencia al
estrés hídrico en épocas de sequía o en sue-los
más arenosos, esta mejora viene dada tan-to por
el incremento de materia orgánica en el suelo,
reduciendo la porosidad, como con-secuencia de
la actividad microbiana, como por el equilibrio
iónico que aporta los EM al suelo, favoreciendo
así la interacción de las cargas superficiales de
la estructura física del suelo con las cargas
iónicas del agua. De esta manera se logró
ratificar la importancia que tiene la materia
orgánica reforzando la acción de los
microorganismos eficaces, sirviendo a estos
como principal fuente de alimento para su
desarrollo y establecimiento.
Según la FAO (2009), el valor de la Densi-
dad Aparente (D.A). estima el grado de com-
pactación de un suelo. Si este presenta valores
muy altos de densidad aparente es indicador
de un ambiente pobre para el crecimiento de
raíces, con muy poca aireación y con esca-sa
capacidad de infiltración del agua por el fuerte
grado de compactación que tiene. En la
presente investigación lo antes señalado se
encontraría acorde a los resultados obte-nidos
donde el suelo de uso urbano con una textura
franco limoso de una D.A de 1.48 g/ cm3
presentó una eficiencia de 41.60%; el sue-lo
agrícola con una textura Franco Arcillosa, de
una D.A 1.45 g/cm3 presentó una eficiencia de
40.06%; el suelo ribereño con una textura
Franco Arcillo Limosa, de una D.A 1.50 g/cm3
presentó una eficiencia de 35.05%; y por úl-
timo el suelo costero con una textura franco
arenosa, de una D.A 1.55 g/cm3 presentó una
eficiencia del 15.29 %.
A partir de lo mencionado anteriormente,
se colige que la eficiencia y la densidad
aparen-te (D.A) tienen una relación inversa.
El suelo de uso costero presenta la menor
eficiencia por su alto grado de compactación y
por su baja porosidad, no permitiendo el
desplazamiento, aireación y libre desarrollo
de los microorga-nismos (EM) por lo tanto la
eficiencia de la biorremediación es menor que
en los tipos de usos de suelo que tienen un
menor grado de compactación.
Durante el periodo de biorremediación de los
tipos de usos de suelo contaminados, la os-
cilación de temperatura fue entre 15°C y 28°C,
presentando menores temperaturas el suelo de
uso ribereño (15°C – 19°C) y mayores en el
suelo de uso agrícola (20 – 28°C), según
estudios, la temperatura afecta significativa-
mente la actividad metabólica de los microor-
ganismos y la tasa de biodegradación siendo un
factor condicionante en las interacciones
biológicas y de supervivencia para que se de-
sarrollen con eficacia, además que el medio
debe mantenerse en condiciones mesófilas de a
20 a 30°C con un pH de 6.5 a 8.5, para el caso
los microorganismos EM se acepta la
| Cátedra Villarreal | V. 6 | No. 2 | julio - diciembre | 2018 | 205
temperatura entre 25°C - 40 °C (Bohórquez,
& Corredor, 2015) (Romero & Vargas,
2017) (Torres & Zuluaga, 2009) .
De acuerdo a lo expuesto, se confirma que la
temperatura registrada durante el periodo de
biorremediación ha sido óptima para el
desarrollo y crecimiento de los microorganis-
mos EM. Reforzando lo antes mencionado se
hace referencia al estudio realizado por Rodrí-
guez (2009), quien también aplica microorga-
nismos eficaces (EM) en suelos con derrame de
Diésel D2, conocido como ACMP (aceite
combustible para motor), en la quebrada de
Camaná y logra un porcentaje de 97.02% de
remoción en 4 meses de tratamiento, el autor
señala una relación importante en cuanto a la
temperatura, cuando esta sea mayor, se propi-
ciará un ambiente favorable para la actividad
bacteriana y se agilizará el proceso de consu-mo
de materia orgánica, en este caso del hi-
drocarburo. Por lo tanto, se puede admitir que
aplicar este tratamiento biológico en lugares más
calurosos favorecerá en el proceso natural de los
microorganismos EM y se verá reflejado en el
porcentaje de eficiencia de tratamiento.
Los valores de pH alcanzados durante el
proceso de biorremediación estuvieron dentro
un rango de 6 a 8, siendo este un dato óptimo
debido a que estos resultados favorecen a la
proliferación y crecimiento de bacterias, espe-
cialmente aquellas de naturaleza acido-láctica,
según el artículo “Bacterias anaerobias: proce-
sos que realizan y contribuyen a la sostenibi-
lidad de la vida en el planeta” elaborado por
Constanza, Antolinez, Bohórquez y Corredor
desarrollado en el 2015, sostiene que la pre-
sencia de materia orgánica y la temperatura
son fundamentales para el metabolismo de las
bacterias, siendo este último aspecto un factor
condicionante en las interacciones biológicas,
haciendo que se desarrollen con eficacia en un
rango de 20 a 30 °C y en un pH de 6,5 a 8,5,
aunque según Gurdián , M. & Johanning, T.
(2002) no se consideran buenos parámetros
para definir el desarrollo biológico en tipos de
suelos con baja tasa de microorganismos
particulares del mismo. Dible, J.&Bartha, R.,
(1979) explican que en general el máximo
cre-cimiento de la mayor parte de los
microorga-nismos es dentro de un intervalo
de pH entre 6 y 8, en consecuencia, cuando
mayor sea la diversidad de microorganismos
existentes, potencialmente mayor será el
rango de tole-rancia al pH.
En cuanto a los parámetros físicos con-
cordamos con Gurdián & Johanning (2002),
quienes evaluaron el uso de microorganismos
EM en desechos de lodos provenientes del re-
finamiento de petróleo, mencionan que aque-
llos mejoran física, química y biológicamente
el ambiente de los suelos, suprimiendo los
contaminantes, reduciendo los malos olores y
la textura que pasó de ser aceitosa a una con-
sistencia más natural.
Para una mejor comparación es recomen-
dable agregar una muestra testigo o en blanco
con el propósito de cuantificar cuánto de Dié-sel
B5 puede volatilizarse de forma natural.
Agregando a ello, sería adecuado extender el
tiempo del experimento para obtener mejores
resultados al igual que considerar la toma y
análisis periódico de las muestras para cono-cer
la velocidad de acción de estos microorga-
nismos. Y por los antecedentes podemos reco-
mendar el empleo de algún tipo de vegetación,
como un tercer ejemplar para comparar la re-
moción que tendrían en forma conjunta y se-
parada. Se debe tener en cuenta el control de la
humedad ya que al tener un aumento de tem-
peratura el sustrato irá perdiendo humedad y con
ello disminuirá la eficacia de la biorre-
mediación (Uribe & Estrada & Hernández &
Bedoya, 2001), si los valores de humedad ini-
ciales no son aceptables se recomienda utilizar
materiales fibrosos para la aireación.
Asimismo, para tener un análisis más de-
tallado en la eficiencia de la biorremediación
para la eliminación del parámetro Hidrocarbu-ro
Total de Petróleo, se recomienda el estudio de
los tipos de bacterias autóctonas presentes en el
suelo en estudio debido a que la eficiencia de
remoción va ligada directamente a la capa-cidad
de los organismos de degradar el conta-
206 | Cátedra Villarreal | V. 6 | No. 2 | julio - diciembre | 2018 |
Eficiencia de la biorremediación de suelos contaminados con Diesel B5 mediante Microorganismo Eficaces (EM)
minante y a la vez el tiempo en que lo pueden
remediar. La mezcla de microorganismos EM
se debe llevar a cabo usando agua libre de
cloro para evitar la destrucción de las células
micro-bianas atacando a la pared celular de
los mi-croorganismos evitando las funciones
vitales de la célula generándose así la muerte
y reduc-ción de los microorganismos EM.
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México: INE-SEMARNAT.
| Cátedra Villarreal | V. 6 | No. 2 | julio - diciembre | 2018 | 209
