Reciclado en suelos de lodos de refineríanuevas aproximaciones para la biodegradación de hidrocarburos mediante el manejo de enmiendas orgánicas.

Resumen

RESUMEN Los lodos procedentes de las plantas de refino del petróleo, son residuos con una elevada concentración de hidrocarburos, que son unas moléculas altamente tóxicas para las plantas y los microorganismos e invertebrados que habitan el suelo donde se encuentran, y constituyen un riesgo potencial para la salud. Una de las prácticas de gestión de los mismos ha sido su vertido a suelo en zonas controladas y su posterior tratamiento mediante técnicas de biorremediación de bajo coste, como son el landfarming y la fitorremediación, entre otras. En un suelo, la presencia de hidrocarburos provoca la alteración e inhibición de la microbiota del suelo. Es esta microbiota la principal encargada de degradar los contaminantes del suelo, por lo que es de vital importancia conocer su estructura a nivel funcional y molecular, para incentivar a las colonias microbianas encargadas de degradar los hidrocarburos y asegurar así el éxito de las técnicas de biorremediación aplicadas. Para este fin se adicionarán enmiendas orgánicas como son el biosólido de depuradora (fresco granulado o compostado), que mejorará las condiciones del suelos para albergar a los microorganismos a la vez que permitirá reciclar los biosólidos en el suelo. Teniendo en cuenta estas premisas, se establece como objetivo general de este trabajo la evaluación de la eficacia de técnicas de biorremedición tales como el landfarming y la fitorremediación cuando se emplean en suelos semiáridos contaminados con hidrocarburos (procedentes de lodos de refinería), como de la utilidad de la adición a estos suelos de biosólidos (frescos o compostados) como estrategia para incrementar la eficacia de estos procesos de descontaminación, consiguiendo acortar los tiempos necesarios para la degradación de dichos hidrocarburos y una mayor degradación de los más recalcitrantes. También se planteó como objetivo, profundizar en el conocimiento de la estructura y funcionalidad de la comunidad microbiana de estos suelos. Metodología Durante los ensayos realizados en este trabajo de Tesis se analizarán algunos factores físico-químicos, principalmente el tipo de horizonte y su profundidad, aireación, pH, presencia de metales pesados y sales, condiciones ambientales (temperatura y hmnedad), contenido de nutrientes y materia orgánica, y otros factores biológicos como la presencia de microorganismos y la adaptación de estos microorganismos al medio contaminado con los hidrocarburos a través de técnicas moleculares independientes de cultivo (PCR, DGGE, secuenciación del ADN). El perfil fisiológico para la utilización de las distintas fuentes de C de las comunidades microbianas se realizó mediante la tecnología BIOLOG-CLPPs. Como conclusión general de esta memoria de Tesis Doctoral podemos decir que el uso de landfarming, seguido de fitorremediación, como técnicas complementarias de biorremediación, resulta eficaz para el tratamiento de suelos con hidrocarburos recalcitrantes procedentes del reciclado en los mismos de lodos de refinería. Además, la adición de enmiendas orgánicas, en particular biosólido granulado y compost de biosólido, mejora la eficacia de estas técnicas debido principalmente, al aporte de fuentes carbonadas al suelo que incentivan el desarrollo de las poblaciones microbianas autóctonas del mismo, adaptadas a la presencia del hidrocarburo y por tanto responsables de la metabolización del mismo, con la consecuente reducción de su presencia en los suelos tratados. Hemos comprobado, asimismo, que la presencia de hidrocarburos en el suelo y el proceso de landfarming con y sin enmienda, tiene un efecto potenciador de la actividad microbiana del suelo en general, que ha sido revelado por la medida de algunos parámetros bioindicadores de la calidad microbiológica del suelo como la actividad deshidrogenasa, algunas actividades hidrolasas, ATP, etc., también afecta a la diversidad microbiana de estos suelos siendo las Actinobacterias y miembros Ascomycota los principales grupos bacterianos y fúngicos, respectivamente, responsables de la metabolización de los hidrocarburos recalcitrantes presentes en el suelo. SUMMARY Refinery sludge originates as a residue with a high concentration of hydrocarbons. One of the most widespread refinery sludge management practices is that of discharging the sludge into the soil in controlled areas and then treating it using inexpensive bioremediation techniques (landfarming). Hydrocarbons are molecules that are highly toxic to plants, microorganisms and invertebrates that live in the soil where the molecules are found. They also pose a potential health risk, which increases when there is greater resistance to hydrocarbon degradation. One of the main consequences of the presence of hydrocarbons in a particular soil is the inhibition and alteration of the soil microbiota, which plays a key role in breaking down soil contaminants. It is therefore of vital importance to understand the genetic and functional diversity of the microbiota in the soil and to succeed in activating the microbial colonies responsible for degrading hydrocarbons, therefore ensuring the success of the bioremediation techniques applied. Given these assumptions, the general objective of this work is therefore to evaluate the effectiveness of bioremediation techniques like landfarming and phytoremediation when used in semi-arid soils with a high hydrocarbon content (from refinery sludge). The goal is also to assess the utility of adding biosolids (granules or composted) to such soils as a strategy for increasing the efficiency of these bioremediation processes, thus reducing the time required for hydrocarbon degradation and increasing the degradation of the most recalcitrant hydrocarbons. Also is objective in this work, deepen your knowledge of the structure and function of the microbial community of these soils. Metodology During assays in this Thesis Work, It is therefore necessary to monitor these properties by analysing certain physico-chemical factors, mainly the type of horizon and its depth, aeration, pH, the presence of heavy metals and salts, environmental conditions (temperature and humidity), nutrient content and organic matter. It is also necessary to track other biological factors such as the presence of microorganisms and their level of adaptation to the environment with hydrocarbons using molecular techniques independent of cultivation (PCR, DGGE, DNA sequencing). Furthermore, physiological profiles were analysed using the BIOLOG-CLPPs method in order to use the different sources of C in the soil microbial communities. As a general conclusion of this Thesis memory, we can say that the use of landfarming, followed by phytorremediación, bioremediation as complementary techniques, effective for the treatment in soil with recalcitrant hydrocarbons for recycling of its of refinery sludge. Also organic amendments addition, including fresh or composting sewage sludge, improve the effectiveness of these techniques, mainly due to the contribution of carbon sources to soil that incentivize the development of aoutochthonous microbial populations, adapted to the presence of hydrocarbons and therefore responsible for metabolization, and consequently responsible for the reduction of its presesnce in soils treated. We also cheked, that the presence of hydrocarbons in soil and landfarming process with and without amendment, has a potentiating effect on soil microbial activity, has been releaved by some parameters bioindicators of soil microbiological quality as dehydrogenase activity, some hydrolases activity, ATP, etc., also affects microbial activity of theses soils, with the Actinobacteria and members Ascomycota, major bacterial and fungal groups, respectively, responsible for the metabolism of recalcitrant hydrocarbons present in the soil.