Bio-remediación de suelos contaminados con hidrocarburos en

Pepsico FritoLay Simba Isando

Elaborado por G King, Consultoria de BluePlanet, Agosto 2010

Introducción

Se descontinuó el uso del área de talleres para vehículos de la planta Frito-Lay Simba Isando debido a que se subcontrató la cadena de distribución. Un sitio en la parte frontal del área de lavado rodeado por los talleres y por muros estaba fuertemente contaminado con hidrocarburos. Estos contaminantes eran una mezcla de petróleo y diesel orgánico [PRO (siglas en inglés para material de refinería purificado) y DRO (siglas en inglés para material de refinería no purificado)]. El área total contaminada cubría aproximadamente 300 metros cuadrados y la contaminación se distribuía en tres sitios principales, las cuales eran DRO en aproximadamente 30 metros cuadrados debajo del tanque de diesel que se retiró; una mezcla de PRO y DRO que abarcaba aproximadamente 120 metros cuadrados frente al área de lavado y un área de aproximadamente 90 metros de tierra estaba cubierta por marcadán. El área de lavado estaba contaminada con una mezcla de petróleo, diesel, aceites, alcaloides y queroseno. Durante el muestreo inicial, se descubrió que la profundidad promedio era de 150 mm por debajo de la superficie, y por tanto, la profundidad que debía remediarse se estableció en 250 mm por debajo de la superficie. Con el fin de re utilizar este suelo, la Compañía necesitaba bio-remediar éste a un valor por debajo del valor de los hidrocarburos totales (TPH por sus siglas en inglés) de 2000 mg/kg. Este valor se eligió en base al hecho de que el sitio era industrial y, en el futuro cercano, no era posible usarlo para agricultura o para uso habitacional humano. Otro factor que afectaba esta meta era que el Departamento de Asuntos del Agua y Forestales (Department of Water Affairs and Forestry – DWAF-) había en el pasado recomendado una meta similar para tratamiento de hidrocarburos en otro sitio industrial (Snyman, 1996).

Tres lados del área se cerraron con paredes de concreto, con una pared de ladrillos en el lado restante, dejando así un estado en el cual la bio-remediación en sitio era el método más recomendable debido a los siguientes beneficios:

No era necesario hacer una remoción costosa del sito contaminado para despejarlo

No era necesario hacer una descarga en el sitio con sus consecuentes gastos en tierra

No era necesario hacer obra civil para retirar y reemplazar las paredes

No era necesario un reemplazo extensivo de la tierra y una reconstrucción general del sitio.

Método

Debido a las auditorías ambientales llevadas a cabo por la oficina local de EPA, la Compañía buscaba una rápida solución a su problema del suelo contaminado. En una base experimental, la bio-remediación se seleccionó como el protocolo de tratamiento con una meta a 12 semanas. Este era un lapso corto de tiempo, pero el método era el adecuado para la evaluación. Con el fin de facilitar y crear las condiciones favorables para la tener éxito en la bio-remediación de hidrocarburos en la tierra, fue necesario considerar ciertos factores:

1. La bio-remediación de hidrocarburos es un protocolo de tratamiento perteneciente a BluePlanet en los Estados Unidos. Se seleccionaron sus productos y su personal técnico reviso el proyecto y recomendó el plan de tratamiento usando su producto AquaClean ACF – 32 y AquaClean-HYDRO. Estos productos se eligieron debido a la probada efectividad de los consorcios bacteriales que contienen y al excepcional respaldo técnico que tanto BluePlanet, como el fabricante, Ecological Laboratories, ubicado en Florida, Estados Unidos, ofrecen.

2. Con el propósito de airear el suelo para proporcionar las condiciones adecuadas para el crecimiento de las colonias de bacterias, era necesario usar la fresadora con regularidad para llegar a la parte profunda del área contaminada.

3. Era necesario probar la relación carbón:nitrógeno:fosfato (C 100/N5/P1) de la tierra, y si se requería, corregirla para proporcionar los nutrientes más adecuados para el crecimiento de las colonias de bacterias.

4. Para proporcionar un ambiente más adecuado para el crecimiento de las bacterias, el suelo debía conservarse todo el tiempo ligeramente húmedo, más no mojado (saturado). Debido a lo limitado del tiempo y del presupuesto, esto se hizo manualmente aplicando flujo de agua en lugar de usar una válvula de control con medidor del contenido de humedad.

5. Era necesario dosificar los productos de bio-remediación para contar con un reabastecimiento continuo de los consorcios de bacterias en el área para de esta forma crear la población bacterial más efectiva para la oxidación de los compuestos de hidrocarburos.

Las condiciones anteriores se satisficieron usando el siguiente método:

Los valores iniciales de la relación C:N:P se establecieron en 100:4:1, redondeando al número entero más cercano. Se consideró que este valor se acercaba lo suficiente a los valores requeridos de 100:5:1, por tanto, esta relación no se corrigió con la adición de fertilizantes.

Se colocó en el área un sistema de irrigación con un tubo irrigador de 25 mm que consistía de una tubería principal que corría 10 metros a lo largo del muro oeste y se alimentaba vía una bomba de agua de 1 kW alimentada a su vez por un tambor de 60 litros. El agua del tambor se reabastecía usando una válvula reguladora para mantener un volumen constante de agua. Separadas dos metros se colocaron cinco tubos en ramal que corrían en ángulos rectos hacia el oeste atravesando el área contaminada. Cada rama de 30 metros del tubo se conectaba a la tubería principal por medio de una pieza en forma de “T” y una válvula reguladora. Se colocaron irrigadores giratorios a intervalos de 2 metros a lo largo de cada ramal del tubo. Esta distribución creó un efectivo sistema de rejillas de 2 metros cuadrados que se alimentaba desde cada irrigador giratorio. La tasa de flujo de agua requerida se estableció manualmente.

El contenido de humedad del suelo se monitoreó durante dos días para confirmar la tasa de flujo requerida. Se roció en forma uniforme ½ kilo de AquaClean-HYDRO (ver detalles en Apéndice), repitiendo esta dosis cada dos días a partir de la fecha de inoculación.

Con el fin de dosificar AquaClean-ACF32 (Ver detalles en Apéndice), se vaciaron 12 litros del productos como dosis de inoculación en el tambor que alimentaba la bomba. El flujo de entrada de agua creaba la suficiente turbulencia para mezclar el producto con el agua. Este producto mezclado se bombeaba en el sistema de irrigación y se distribuía uniformemente a través de los rociadores giratorios de 360 grados. Se conservaron rociadores para reemplazar aquellos que se rompían cuando y como se requerían. Se repitió una dosis de 4 litros de AquaClean ACF-32 cada dos días a partir de la fecha de inoculación.

Este régimen se aplicó durante 44 días a partir del 15 de mayo de 2010 hasta el 28 de julio del mismo año. La cantidad total utilizada de producto fue de 1 kg de AquaClean-HYDRO y 36 litros de AquaClean ACF-32.

Cada dos semanas se aplicaba la fresadora al suelo a 260 mm.

Resultados

La siguiente tabla muestra los resultados del análisis de laboratorio:

La columna 1 muestra la fecha en que se tomaron las muestras.

La columna 2 es el número de muestra

La columna 3 muestra el valor de los hidrocarburos totales de la muestra tomada en el área contaminada

La columna 4 muestra el valor de los hidrocarburos totales tomados en el área no contaminada.

La columna 5 es el porcentaje de reducción en los hidrocarburos totales relativo a la muestra contaminada 1.

TPH – siglas en inglés para hidrocarburos totales

De la Serie 1 puede observarse que la contaminación se redujo de un TPH de 17630 mg/kg a 16012 mg/kg (muestra 2) durante las primeras 3 semanas posteriores a la inoculación. Esta reducción indica que el consorcio bacterial de AquaClean ACF-32 ha empezado a establecerse en la tierra. El crecimiento del consorcio alcanza un pico en el segundo mes cuando la colonia de bacterias ha crecido a un nivel en el cual la colonia/fuente de nutrientes optimiza la oxidación de los hidrocarburos en la tierra. La muestra 3, a 1684 mg/kg, indica una caída de aproximadamente 90 por ciento y se alcanza la meta. Este proceso de oxidación continúa a este nivel durante 4 semanas hasta que los nutrientes suministrados por los hidrocarburos empiezan a desaparecer al punto en que la colonia empieza a morir debido a la falta de fuente de nutrientes.

Durante las tres últimas semanas de la remediación, la colonia de bacterias una alcanza una vez más un equilibrio con la fuente de nutrientes, aunque a un nivel mucho menor. Este es el resultado esperado de la curva de crecimiento natural de los organismos en presencia de una fuente finita de nutrientes.

La Serie 2 muestra una pequeña tendencia hacia arriba en el valor TPH alcanzando aproximadamente el mismo nivel de TPH dado por la serie 1. Esta tendencia hacia arriba se debe a la acción de la mezcla del producto con el agua que crea un efecto osmótico en la tierra en donde parte de la contaminación con hidrocarburos se distribuye en el área tratada.

Los resultados muestran que el valor TPH meta de 2000 mg/kg se alcanzó e incluso se excedió en 10 semanas, siendo el valor final de 1681 mg/kg. Esto es una reducción de 90.465%.

Conclusiones

A pesar del corto lapso de tiempo otorgado para la prueba de remediación de hidrocarburos en el área del taller de Frito-Lay Simba-Isando, la metodología elegida usando AquaClean para reducir en sitio la contaminación, probó su eficacia. El resultado requerido de reducir la contaminación a un nivel aceptable por debajo de los 2000 mg/kg se alcanzó en 10 semanas. El método probó ser extremadamente eficiente y económico al comparársele con otras alternativas, y muy efectivo para alcanzar las metas propuestas.

Una bio-remediación efectiva se alcanzó en el corto plazo usando el método propuesto por BluePlanet LLC y Ecological Laboratories. AquaClean ACF-32 y AquaClean-HYDRO probaron su capacidad para degradar los hidrocarburos DRO y PRO.

Este reporte proporciona un panorama general de los problemas de contaminación que se encontraron en el área del taller de Frito-Lay Simba-Isando y su remediación. Cada esfuerzo realizado para presentar estos datos se basa en los hallazgos reales y las conclusiones se basan en la experiencia adquirida en esta prueba. La bibliografía anexa muestra los materiales de investigación y los documentos que se usaron para preparar este reporte y la propuesta.

Créditos

El autor quisiera dar crédito a las siguientes personas por la ayuda prestada durante todo el proceso:

John Morrel Presidente de BluePlanet LLC

Plan de tratamiento y aplicación

Mark Kurpka Vicepresidente técnico de Ecological Laboratories

Diseño del método y análisis

Lesiba Kgoogo Frito-Lay Simba

Dosificación del producto en sitio y fresado del suelo

Bibliografía

Se utilizaron las siguientes fuentes en el proceso y compilación de este reporte:

H.I. Atagana – Bio-remediación en suelos contaminados con creosota por remediación de superficie en Sudáfrica. Escuela de Ciencias de la Tierra. Mangosuthu Technikon, Jacobs, Durban, South Africa, Octubre 2003.

M.J. Ayotamuno, R.N. Okparanma, E.K. Nweneka, S.O.T. Ogaji, S.D. Probert – Bio-remediación de lodo contaminado con hidrocarburos. Departamento de Agricultura e Ingeniería Ambiental, Universidad de Ciencia y Tecnología de River State, Escuela de Ingeniería, Universidad Cranfield, Mayo 2007.

Reuben N. Okparanma, Josiah M. Ayotamuno y Peremelade P. Araka – Bio-remediación de de suelos contaminados con hidrocarburos– Departamento de Agricultura e Ingeniería Ambiental, Universidad de Ciencia y Tecnología de River State, Mayo 2009.

Okoh, A. I. y Trejo-Hernández, M.R.- Remediación de sistemas contaminados con hidrocarburos: Explotando las estrategias de bio-remediación. Departamento de Bio-química y Microbiología, Universidad de Fort Hare. Diciembre, 2006.

Krishan Ramluckan – La Evaluación de la contaminación con hidrocarburos líquidos en el suelo alrededor de un tanque petroquímico en una refinería de Durban. 2004.