Permeable reactive bio-barriers for groundwater treatment

Resumo

En las últimas décadas, el incremento de la población mundial ha acarreado una expansión urbana e industrial que ha afectado en la misma medida a los recursos naturales. Actualmente, la mayoría de los países desarrollados consumen los recursos naturales más rápidamente de lo que pueden ser regenerados, siendo cada vez más destacable la preocupación de la sociedad causada por la problemática ambiental. Desde el punto de vista teórico esta contaminación es analizada sobre las diferentes fases que componen la biosfera, agua, aire y suelo, pero se podría decir que esta división solo tiene cabida desde un punto de vista teórico, ya que los contaminantes interactúan, la mayor parte de las veces, entre las diferentes fases, aunque debido a la deposición atmosférica y escorrentía los contaminantes terminan finalmente en el agua. La calidad de las aguas subterráneas y superficiales ha sido un factor determinante para el bienestar humano, la contaminación de las mismas origina la muerte de más de 10 millones de personas en todo el mundo cada año. En este contexto, en la presente Tesis se llevó a cabo diferentes estudios para el desarrollo de procesos físico-químicos y microbiológicos, capaces de eliminar contaminantes de diversa naturaleza en entornos acuáticos. Los principales procesos desarrollados en la presente Tesis, se basan en la aplicación de técnicas de adsorción y biorremediación; con el propósito de desarrollar tecnologías innovadoras para mitigar los efectos de la contaminación en estos entornos acuáticos; entre estas tecnologías una de las más prometedoras es la remediación mediante el uso de barreras permeables reactivas (BPR). Caracterizándose por su elevada efectividad y aplicabilidad, encuadrándose dentro de una estrategia europea de desarrollo sostenible. Para entender el propósito de los principales procesos desarrollados en la presente Tesis, debemos conocer el mecanismo de funcionamiento de las BPR, donde el agua subterránea contaminada fluye a través de la BPR cuyo material de relleno puede adsorber, precipitar o degradar los contaminantes mediante procesos físicos, químicos o biológicos. A menudo mezclas de contaminantes, orgánicos e inorgánicos, están presentes en las aguas subterráneas y en estos casos las BPR con un único medio reactivo son incapaces de eliminar la totalidad de la contaminación, surgiendo de esta manera, la necesidad del desarrollo de nuevas BPR para la limpieza de aguas subterráneas contaminadas. Para el desarrollo de un nuevo material reactivo de bajo coste se evaluó la capacidad de adsorción de diferentes residuos agroforestales como bioadsorbentes de una mezcla de metales en una disolución acuosa. A mayores con objeto de incrementar la eficacia una mezcla de tres residuos fue evaluada. El nuevo bioadsorbente obtenido fue analizado en profundidad, mediante estudios cinéticos e isotermas, finalmente su reutilización fue evaluada, así como también los mecanismos de adsorción analizados. Paralelamente a estos estudios, se realizó la búsqueda de nuevos microorganismos con capacidad de degradadora de diferentes contaminantes, seleccionando diferentes enclaves contaminados para la toma de muestra, una vez aislados nuevos microorganismos su capacidad fue testada a pequeña escala y frente a contaminantes de diferente naturaleza. La identificación de ambos microorganismos aislados con capacidad degradadora fue llevada a cabo, obteniendo que los dos microorganismos aislados correspondían con Bacillus thuringiensis y Serratia plymuthica, posteriormente estos microorganismos fueron analizados a escala biorreactor analizando también la ruta de degradación seguida frente a diferentes contaminantes. Por último, se ha seleccionado un microorganismo conocido con capacidad degradadora y se han empleado diferentes matrices con el fin de inmovilizar dicho microorganismo, desarrollando de esta manera un nuevo y potencial biomaterial reactivo, para inmovilizar Pseudomonas stutzeri CECT 930 (microorganismo seleccionado) se emplearon diferentes hidrogeles, seleccionando aquel que presentaba las mejores condiciones para simular una Bio-barrera Permeable Reactiva frente a un efluente acuoso contaminado con contaminantes de diferente naturaleza. Concluyendo que esta nueva tecnología de tratamiento in situ para aguas contaminadas es de bajo coste, respetuosa con el medio ambiente, sostenible y eficaz.