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7/26/2019 Avance Piloto Tecno
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLGICA DE
LIMA SUR
TECNOLOGA AMBIENTAL PARA RECUPERACIN DE SUELOS
Biorremediacin de suelos contaminados por
hidrocarburos mediante compost (rastrojos -
guano de cuy) y estircol vacuno.
DOCENTE
Ing. Marcelino Tarmeo Edgar
INTEGRANTES
Duran Torres Katherine
Gonzales Berrocal Andy
Paredes Salome Frank Machaca Venturo Yoselin
Villegas Lopez Yulissa
PERIODO
2016- I
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TABLA DE CONTENIDOI. RESUMEN ............................................................................................................................................ 4
II. ABSTRACT ............................................................................................................................................ 4
III. INTRODUCCIN ............................................................................................................................... 5
IV. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................................................. 6
GENERAL ................................................................................................................................................. 6
ESPECFICOS ............................................................................................................................................ 6
V. OBJETIVOS ........................................................................................................................................... 6
GENERAL ................................................................................................................................................. 6
ESPECFICOS ............................................................................................................................................ 6
VI. HIPTESIS ........................................................................................................................................ 6
GENERAL ................................................................................................................................................. 6
ESPECFICOS ............................................................................................................................................ 6
VII. MARCO TERICO ............................................................................................................................ 7
7.1. EL SUELO .......................................................................................................................................... 7
7.1.1. Introduccin .................................................................................................................................. 7
7.1.2. Funciones del suelo. ...................................................................................................................... 8
7.1.3. Composicin del suelo. ................................................................................................................. 8
Minerales. .........................................................................................................................................11
Aire agua. .......................................................................................................................................11
Materia orgnica. ..............................................................................................................................11
Perfil del suelo. .................................................................................................................................11
Propiedades del suelo .......................................................................................................................12
Relacin carbono: Nitrgeno (C/N). .................................................................................................14
Microbiologa del suelo. ....................................................................................................................14
7.2. CONTAMINACIN DEL SUELO CON HIDROCARBUROS ..................................................................16
7.2.1. Generalidades. ............................................................................................................................16
7.2.2. Fuentes de generacin de contaminacin del suelo con hidrocarburos. ...................................19
7.2.3. Clasificacin de las fuentes de contaminacin de acuerdo al origen. ........................................19
7.2.4. Efectos de los hidrocarburos en el suelo. ...................................................................................20
7.2.5. Efectos de los hidrocarburos en los seres vivos. ........................................................................23
Efectos de la contaminacin por hidrocarburos en el ser Humano. ................................................24
Daos a la fauna y flora. ...................................................................................................................26
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Hidrocarburos Totales de Petrleo (TPH). ........................................................................................26
7.3. BIORREMEDIACIN ........................................................................................................................27
7.3.1. Antecedentes ..............................................................................................................................27
7.3.2. Tcnicas de remediacin biolgicas. ..........................................................................................27
7.3.3. Degradacin natural (Atenuacin Natural). ................................................................................29
7.3.4. Biorremediacin in situ. ..............................................................................................................30
7.3.5. Compostaje. ................................................................................................................................30
7.3.6. Fitorremediacin.........................................................................................................................30
7.4. BIORREMEDIACIN DE HIDROCARBUROS .....................................................................................32
7.4.1. Definicin y generalidades. .........................................................................................................32
7.4.2. Bacterias degradadoras de hidrocarburos. .................................................................................35
VIII. MATERIALES Y MTODOS ............................................................................................................... 1
IX. ANTECEDENTES ............................................................................................................................... 2
X. PROCEDIMIENTO ................................................................................................................................ 4
XI. PRESUPUESTO ................................................................................................................................. 7
XII. BIBLIOGRFIA ...................................................................................Error! Marcador no definido.
XIII. ANEXOS ............................................................................................Error! Marcador no definido.
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I. RESUMEN
La biorremediacin de suelos contaminados por hidrocarburos es una tcnica que consiste en usar
organismos vivos para el consumo de los hidrocarburos de petrleo en el suelo. Para descartar la
disminucin de Hidrocarburos Totales de Petrleo del suelo de los talleres mecnicos, ubicados en elcruce de la avenida Separadora Industrial y la avenida Las Lomas, distrito de Villa el Salvador, provincia
de Lima. Se instal el experimento en la chacra urbana de la Universidad Nacional Tecnolgica de Lima
Sur, aplicndose el modelo estadstico de Diseo Experimental Completamente al Azar (DCA), con dos
repeticiones y cuatro tratamientos para las plantas indicadores de girasol (Helianthus annuus)y pasto
(Paspalum notaste), sumando un total de 16 macetas experimentales para lo cual se emple estircol
de vaca y compost de cuy, que sern sembradas y controlados por un periodo de 2 meses.
Palabras claves: biorremediacin, hidrocarburos, estircol de vaca y compost de cuy.
II. ABSTRACT
Bioremediation of contaminated soils by hydrocarbons is a technique which consists of using living
organisms for petroleum hydrocarbons consumption. An experiment was carried out at bio test level for
discarding Total Petroleum Hydrocarbons in soil of the mechanics workshops, located at the intersection
of Separadora Industrial Avenue and Las Lomas Avenue, Villa El Salvador district, Lima province. The
experiment was installed in the urban farm in the National Technological University of Lima South,
applying the statistical model used is called Experimental Design Completely Random (DCA) with two
repetitions and four treatments for indicators sunflower (Helianthus annuus) and grass plants
(Paspalum notatum), adding up to a total of 16 experimental. For this purpose, cow manure andcompost cuy compost, which will be planted and monitored for a period of two months, was used.
Keywords:bioremediation, hydrocarbons, cow manure and compost cuy compost.
https://es.wikipedia.org/wiki/Paspalum_notatumhttps://es.wikipedia.org/wiki/Paspalum_notatumhttps://es.wikipedia.org/wiki/Paspalum_notatumhttps://es.wikipedia.org/wiki/Paspalum_notatumhttps://es.wikipedia.org/wiki/Paspalum_notatumhttps://es.wikipedia.org/wiki/Paspalum_notatumhttps://es.wikipedia.org/wiki/Paspalum_notatum7/26/2019 Avance Piloto Tecno
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III. INTRODUCCIN
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IV. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
GENERAL
Es posible remediar o recuperar un suelo contaminado por Hidrocarburos totales de Petrleo,usando compost de estircol de cuy y vacuno; empleando como plantas indicadora pasto(Paspalum notatum) y girasol (Helianthus annuus), sembrados y controlados por un periodo de3 meses en Villa el Salvador - Lima?
ESPECFICOS
Cunta es la variacin del crecimiento de pasto (Paspalum notatum) y girasol (Helianthusannuus) en relacin a los diferentes tratamientos?
Cunta es la concentracin de hidrocarburos en el suelo despus de haber sido cultivado conlas plantas pasto (Paspalum notatum) y girasol (Helianthus annuus)?
V. OBJETIVOS
GENERAL
Determinar la recuperacin de un suelo contaminado con Hidrocarburos totales de Petrleo,usando compost de estircol de cuy y de vacuno; empleando como plantas indicadora a el pasto(Paspalum notatum) y girasol (Helianthus annuus), sembrados y controlados por un periodo de2 meses en Villa El Salvador-Lima.
ESPECFICOS
Evaluar la eficiencia de cada uno de los tratamientos respecto a la reduccin de la concentracinde hidrocarburos.
Evaluar las variaciones del crecimiento de el pasto (Paspalum notatum) y girasol (Helianthusannuus) con relacin a diferentes tratamientos.
Identificar la concentracin de hidrocarburos en el suelo despus de haber sido cultivado con elpasto (Paspalum notatum) y girasol (Helianthus annuus).
VI. HIPTESIS
GENERAL
Las concentraciones de TPH redujeron, recuperndose de esta manera el suelo afectado porlos talleres mecnicos ubicados en Villa El Salvador.
ESPECFICOS
Las macetas que contienen compost de cuy y estircol vacuno redujeron en mayores cantidadessu concentracin de TPH.
En las macetas que contiene compost de cuy y estircol vacuno las plantas presentaron unmayor crecimiento.
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VII. MARCO TERICO
7.1. EL SUELO
7.1.1. Introduccin
La palabra suelo se deriva del trmino latn Solum que significa tierra slida, los primeros estudio s
cientficos del suelo son del siglo XIX en la escuela geogrfica rusa, donde se realiz varios estudios, en
los cuales se reconoca por primera vez que los suelos estn formados por varias capas. Luego se
manifest la relacin que existe entre las propiedades de los suelos y los factores ambientales (clima y
la vegetacin). Las ciencias encargadas de estudiar al suelo se conocen como ciencias del suelo, entre
las que se distingue la Edafologa, esta ltima estudia la composicin del suelo, funciones, formacin y
el entorno que le rodea.
El recurso suelo constituye el 29 % de la superficie del planeta y se define como el medio poroso formado
en la superficie terrestre mediante el proceso de meteorizacin durante largos perodos, aportados por
los fenmenos biolgicos, geolgicos e hidrolgicos.
Los suelos se consideran como sistemas biogeoqumicos, multicomponentes y abiertos, sometidos a los
flujos de masa y energa con la atmsfera, la bisfera y la hidrsfera, su composicin es altamente
variable. Siendo este un sistema dinmico de 3 componentes: partculas minerales, detritos y
organismos que se alimentan de estos1.
En el suelo existe gran cantidad de microorganismos (bacterias, actinomicetos, hongos, algas y
protozoos) los mismos que pueden ser beneficiosos, para recuperar este cuando haya sufrido algn tipo
de contaminacin. Para lo cual es importante conocer las caractersticas del suelo desde el punto de
vista biolgico, siendo estas su composicin qumica, estructura, porosidad y permeabilidad.
Ilustracin 1: El suelo
1 TULAS, Libro VI, anexo 2, Norma de calidad ambiental del recurso suelos y criterios de remediacin para
suelos contaminados, 2.49, p. 6.
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7.1.2. Funciones del suelo.
Cumple tres funciones, muy relacionadas pero diferentes.
Recurso natural: es el sustrato de una amplia variedad de plantas, animales y microorganismos,
resulta bsico para la produccin primaria de los ecosistemas terrestres, siendo el factor de
productividad primario por excelencia. Se considera al suelo como un recurso no renovable y
social, su uso depende de sus caractersticas que lo hacen ms o menos atractivo para
realizar distintas actividades agrarias, forestales y como en su proyeccin para proporcionar
biodiversidad y diferenciacin paisajstica.
Soporte de vida: es un sistema complejo en el que interaccionan materiales orgnicos e
inorgnicos, agua, vegetales, animales superiores y multitud de microorganismo en evolucin,
cambio y regulacin contina.
Receptor de efluentes: ejerce un papel de tapn, se comporta como filtro y elemento
transformador entre la atmsfera y la capa fretica, permite retener y procesar los
contaminantes que lleguen a l evitando su paso directo al agua, a los ecosistemas o al hombre.
Las actividades humanas provocan efectos positivos y negativos en el recurso suelo, los efectos
negativos como la contaminacin produce el deterioro de las caractersticas de este, lo que conlleva a
la degradacin de una o ms de sus funciones.
7.1.3. Composicin del suelo.
La matriz de un suelo est compuesta principalmente por:
Ilustracin 2: Composicin del Suelo
Fuente: Modificado de Cepeda Juan, Qumica de Suelos, 1.991
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Minerales.
Son el principal componente estructural del suelo representan el 45 % del volumen total, el mineral
predominante es el dixido de silicio (SiO2), adems estn presentes en menor cantidad el aluminio (AL)
y el hierro (Fe), tambin se encuentran en menor cuanta el calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K),
titanio (Ti), manganeso (Mn), nitrgeno (N), azufre (S), sodio (Na) y fsforo (P)2.
Aireagua.
Estos componentes constituyen el volumen de poros, ocupando el 25 % el agua y 25 % el aire, del
volumen total del suelo. La proporcin aireagua vara considerablemente con la humedad del suelo.
Materia orgnica.
Representa el 5 % del volumen del suelo, proviene de los residuos de vegetales y animales, clulas
microbianas y productos del metabolismo microbiano (humus), siendo este ltimo la fraccin ms
estable de la materia orgnica. En el humus existe gran cantidad de microorganismos que ayudan a
descomponer ciertos elementos (ciclo natural de degradacin), segn esto se puede emplear
microorganismos para transformar compuestos especficos presentes en un suelo contaminado.
Perfil del suelo.
Entre las caractersticas del suelo existe una comn entre todos, la aparicin de una serie de capas
(horizontes) desde la superficie hacia abajo, el conjunto de los horizontes se llama perfil del suelo.
En la mayora de suelos se distingue tres horizontes principales, los mismos que desde arriba hacia abajo
son:
Horizonte A: conocido tambin como zona de lavado vertical, es la capa ms superficial en
donde la actividad de las plantas y animales es mayor, su color es oscuro debido a la abundancia
de materia orgnica (humus), razn por la cual est sujeta a lixiviacin.
Horizonte B: conocido como zona de precipitado, en este horizonte se encuentran las races ms
profundas de los rboles y arbustos, carece de humus, su color es ms claro, y en l se depositan
materiales arrastrados desde arriba entre los cuales estn, materiales arcillosos, xidos e
hidrxidos metlicos.
Horizonte C: o subsuelo, formado por rocas ms o menos alteradas, que sirven de soporte a los
dos horizontes anteriores, es la zona de contacto entre el suelo y la roca madre.
2ALEXANDER, M. Introduccin to soil m icrobiology, edisiones Wily, 1991, Nueva York, tomado de WCB/MCGRAW-HL, Principios de biorrecuperacin, p 28.
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Ilustracin 3: Horizontes del suelo
Fuente: Suelo,http://es.wikipedia.org/wiki/Suelo
Propiedades del suelo
Textura del suelo: La textura es la porcin en la que se encuentran los elementos que lo
constituyen (arena, limo y arcilla), y depende de la naturaleza de la roca madre y de los
procesos de evolucin del suelo. La textura del suelo determina la capacidad de absorcin,
retencin de agua, la cantidad de aire que contiene el suelo, su capacidad portante y
parcialmente su fertilidad, la textura se puede determinar desmenuzando el suelo entre
los dedos.
Ilustracin 4: Diagrama triangular para determinar la textura del suelo.
Fuente:www.pr.nrcs.usda.gov, tomado de Crosara Alicia, textura del suelo,
http://edafologa.fcien.edu.uy/archivos/Practico%203.pdf
http://xn--edafologa-n5a.fcien.edu.uy/archivos/Practico%203.pdfhttp://es.wikipedia.org/wiki/Suelohttp://www.pr.nrcs.usda.gov/http://www.pr.nrcs.usda.gov/http://xn--edafologa-n5a.fcien.edu.uy/archivos/Practico%203.pdfhttp://xn--edafologa-n5a.fcien.edu.uy/archivos/Practico%203.pdfhttp://www.pr.nrcs.usda.gov/http://es.wikipedia.org/wiki/Suelo7/26/2019 Avance Piloto Tecno
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A continuacin se presentan los elementos que conforman el suelo.
Arena: Se subdividen en (arena muy gruesa, arena gruesa, arena media, arena fina, arena muy fina),
estos agregados forman los suelos arenosos, las partculas son las de mayor tamao y tienen poca
capacidad de retencin de agua.
Arcilla: Las partculas que contienen arcilla forman los suelos arcillosos, son las que mayor efectoproducen sobre las propiedades de los suelos, las partculas son de naturaleza coloidal, poseen carga
superficial negativa y presenta forma plana, adems son buenos absorbentes de agua, iones y gases.
Limo: Los limos son suelos de granos finos y estn constituidos por materiales heredados en l y las
transformaciones son mayores.
Tabla 1: Clasificacin de las partculas del suelo
Tipo de partcula Sistema Americano
Dimetro (mm)
Sistema Internacional
Dimetro (mm)
Arena
Arena muy gruesa 2,00-1,00 -----------Arena gruesa 1,00-0,50 2,00-0,20
Arena media 0,50-0,25 ---------
Arena fina 0,25-0,10 0,20-0,02
Arena muy fina 0,10-0,05 -------
Limo 0,05-0,002 0,02-0,002
Arcilla
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factores que afectan el pH son, la naturaleza del material original, el factor bitico, las
precipitaciones y el complejo adsorbente.
El pH del suelo puede afectar significativamente la actividad microbiana y los procesos de
biorremediacin, el crecimiento de muchos microorganismos est dentro de un rango de
pH de 6 a 8, condiciones altamente alcalinas o bsicas generalmente inhiben la actividad
microbiana.
Salinidad del suelo. Un suelo salino es aquel que contiene exceso de sales solubles, esto
se puede dar de manera natural (suelos bajos y planos) y antropognica. Cuando este
proceso tiene origenantropognico,se asocia a sistemas de riego, contaminacin del
suelo por hidrocarburos. Generalmente la sal dominante es elcloruro de sodio (NaCl), una
consecuencia de la salinizacin del suelo es la prdida de fertilidad, lo que perjudica el
cultivo agrcola.
Relacin carbono: Nitrgeno (C/N).
Es la relacin que existe ente la materia orgnica y el contenido de nitrgeno del suelo, las variaciones
de esta relacin estn influenciadas por las condiciones climticas, temperatura cantidad y distribucin
de lluvias.
Microbiologa del suelo.
La microbiologa del suelo es una rama de la edafologa que estudia los microorganismos que en el
habitan, sus funciones y actividades. En el suelo se desarrollan tanto microorganismos Eucariotas (algas
hongos y protozoos) y Procariotas (bacterias y arqueas). La actividad biolgica depende de algunas
propiedades del suelo, como la estructura, el volumen de poros y la permeabilidad, adems la
comunidad microbiana favorece al suelo en su fertilidad, ciclos biogeoqumicos y as como tambin el
uso potencial de microorganismos especficos (bacterias) para aplicaciones ambientales.
Las bacterias y hongos son los encargados de reciclar el carbono en la naturaleza, esto les confiere
capacidades para degradar compuestos txicos o xenobiticos por medio de su actividad metablica.
Las bacterias llegan a presentarse en poblaciones de miles por gramo de suelo4.
Bacterias: exceden la poblacin de todos los otros grupos de microorganismos presentes en el suelo,
podemos encontrar todo tipo de bacterias desde autotrficas, heterotrficas, aerobias y anaerobias. Las
bacterias son un grupo muy diverso de organismos con variaciones extensivas de las propiedades
morfolgicas, ecolgicas y fisiolgicas, y son los principales degradadores de compuestos orgnicos y
xenobiticos.
Presentan tres formas generales, esfricas (cocos), forma de bastn (bacilos) y forma de espiras
(espirilos), su estructura est constituida por una capa exterior poco organizada compuesta
principalmente de polisacridos, una pared celular rgida, una membrana celular, la cual encapsula el
citoplasma donde se dan todas las reacciones necesarias y la regin nuclear compuesta del material
gentico de la clula.
http://es.wikipedia.org/wiki/Antropog%C3%A9nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Riegohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cloruro_de_sodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Agriculturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Agriculturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cloruro_de_sodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Riegohttp://es.wikipedia.org/wiki/Antropog%C3%A9nico7/26/2019 Avance Piloto Tecno
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Existe un grupo conocido como actinomicetos, son microorganismos intermedios entre las bacterias
procariotas ms primitivas y los hongos eucariotas, taxonmicamente son clasificados como bacterias.
Capaces de crecer en un rango de pH de 4 y 10, se desarrollan en suelos alcalinos o neutros, son
intolerantes a condiciones de anegamiento, existen especies que crecen a altas temperaturas, son
capaces de degradar muchas sustancias y son los principales productores de un sin nmero de
antibiticos, tambin ayudan a aumentar las estructura del suelo5.
Hongos: Son protistas, poseen pared celular no tienen movimiento y emplean materia orgnica como
fuente de energa, se encuentran principalmente en suelos bien aireados, algunos suelen ser patgenos
de plantas, otros son importantes al degradar compuestos orgnicos, favorecen la estructura del suelo
al unir las partculas para formar agregados estables. Los hongos toleran generalmente pH cidos6.
Algas: Son inmviles altamente protistas, con pared celular, mayormente encontramos algas verdes y
diatomeas en la superficie o cerca de sta ya que necesitan luz para llevar a cabo fotosntesis. Estas
juegan un papel importante en suelos erosionados o desrticos, ya que como son fotosintticos inician
la acumulacin de materia orgnica en esa rea.
Protozoarios: Pueden ser mviles y no, unicelulares carecen de pared celular se alimentan por
predacin, ingestin de bacterias o de otros organismos como las levaduras, esporas de hongos y de
otros protozoos.
4 CEPEDA Juan, Qumica de suelos, Editorial Trillas, Mxico, 1991, p. 44
5 ARBOLEDA, Viviana, BRVO, Vernica, Biorremediacin del suelo contaminado con Hidrocarburos de la central
hidroelctrica del campamento secoya mediante landfarming, 2008,
http://repositorio.eppetroecuador.ec/handle/20000/102
6 HENDRIZ P, Components of Sustainable Agroecosystems: Sustainable Agricultutal Systems, 2 ed, Soil and Water Commun, Toronto, 1.990, p
696
http://repositorio.eppetroecuador.ec/handle/20000/102http://repositorio.eppetroecuador.ec/handle/20000/102http://repositorio.eppetroecuador.ec/handle/20000/1027/26/2019 Avance Piloto Tecno
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Ilustracin 5: Microorganismos del suelo
La superficie de las partculas slidas del suelo, es el lugar donde se forman las colonias de
microorganismos, los principales factores que influyen en el desarrollo de los microorganismos son:
El agua.
La presencia suficiente de oxgeno en la atmsfera del suelo.
La riqueza de nutrientes.
El pH, la Humedad y la temperatura.
7.2. CONTAMINACIN DEL SUELO CON HIDROCARBUROS
7.2.1. Generalidades.La contaminacin por hidrocarburos es una problemtica de carcter mundial y amplia distribucin
geogrfica, teniendo en cuenta que independiente de la zona afectada (lagos, suelos, zonas freticas,
ros y playas) por procesos biolgicos y fsicos, los hidrocarburos tienen como destino final los mares y
ocanos7.
7 Shahidul Md, Tanaka M, 2.004. Impact of pollution on coastal and marine ecosystems including
coastal and marine fisheries and approach for management tomado de Silvia Narvez-Flrez, Martha L.
Gmez y Mara M. Martnez; Seleccin de bacterias con capacidad degradadora de hidrocarburos
aisladas a partir de sedimentos del Caribe Colombiano, 2008;http://www.scielo.unal.edu.co/scielo.
http://www.scielo.unal.edu.co/scielohttp://www.scielo.unal.edu.co/scielo7/26/2019 Avance Piloto Tecno
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En la actualidad existe un creciente inters por la contaminacin del suelo con hidrocarburos, por parte
de los pases dedicados a la explotacin de petrleo, organizaciones e instituciones afines al medio
ambiente, debido a los riesgos directos que ocasionan a la salud humana y el entorno, adems los altos
costos que implican los procesos de limpieza y mitigacin de los lugares afectados. Los antecedentes
descritos estn direccionando sus polticas hacia la disminucin y la remediacin de la contaminacin
por hidrocarburos.
As un suelo contaminado se define como todo aquel cuyas caractersticas fsicas, qumicas y biolgicas
naturales, han sido alteradas debido a actividades antropognicas y representa un riesgo para la salud
humana o el medio ambiente8.
Ilustracin 6: Suelo contaminado con hidrocarburos en la central termoelctrica el Descanso
Fuente: ELECAUSTRO S.A. 2.009
8 TULAS, Libro VI, anexo 2, Op. Cit. p. 6.
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La contaminacin de suelo por hidrocarburos es dinmica, los componentes individuales pueden
separarse de la mezcla original como se detalla a continuacin:
Los Compuestos Orgnicos Voltiles (COVs) se evaporan.
Algunos se solubilizan gracias a la polaridad de sus molculas.
Otros se absorben en la superficie de la fase slida del suelo por reacciones qumicas o debido
a fuerzas fsicas, (siendo la primera la que fija los contaminantes, limita el transporte y disminuye
la biodisponibilidad para los microorganismos).
Mientras otros son degradados por microorganismos en el suelo.
Como resultado de estas transformaciones los hidrocarburos se enriquecen en compuestos pesados,
ms difciles de degradar9.
9 EWEIS, J., ERGAS, S., CHANG, D., SCHROEDER, E., Principios de biorrecuperacin. Mc Graw-
Hill/Interamericana, Madrid 1999, p 132
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7.2.2. Fuentes de generacin de contaminacin del suelo con hidrocarburos.
Las fuentes de contaminacin son aquellas instalaciones, procesos o actividades que provocan
contaminacin ambiental, la contaminacin del suelo debido a la presencia de los hidrocarburos puede
ser puntual y difusa.
Fuentes puntuales: Son aquellas en que los contaminantes llegan al medio receptor desde un
punto de descarga fijo y definido, o ubicacin geogrfica particular, que se puede determinar de
forma precisa, como pueden ser los sistemas de tratamiento residuales, las industrias,
hospitales, edificios pblicos y canales.
Fuentes difusas: Cuando los contaminantes llegan a los medios receptores desde zonas amplias
y extendidas, geogrficamente disgregadas y difcilmente identificables, como pueden ser los
escurrimientos agrcolas, mineros y urbanos.
Ilustracin 7: Fuentes fijas y puntuales de contaminacin
Fuente: Carmen C. Terry Berro; Contaminacin Ambiental;
http://www.medioambiente.cu/uptpml/files/Clase2.pdf.
7.2.3. Clasificacin de las fuentes de contaminacin de acuerdo al origen.
Las fuentes de contaminacin pueden ser de origen natural y antropognico, representando ste ltimo
el de mayor trascendencia debido a que este tipo de contaminacin supera todos los procesos de auto
recuperacin natural de los suelos.
Entre las fuentes naturales se encuentran, la erosin, erupciones volcnicas, deslizamientos, losterremotos, Tsunamis, inundaciones y dems desastres naturales que de una u otra manera provocan
la contaminacin del suelo. Las fuentes de contaminacin de origen antropognico comprenden todas
las actividades en las que interviene de una u otra manera el hombre como:
Fuentes tecnolgicas
Fuentes industriales
Fuentes agrcolas
http://www.medioambiente.cu/uptpml/files/Clase2.pdfhttp://www.medioambiente.cu/uptpml/files/Clase2.pdf7/26/2019 Avance Piloto Tecno
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Fuentes pecuarias
Fuentes domsticas y municipales
La industria que ms genera contaminacin del suelo por hidrocarburos es la industria petrolera, adems
la mayora de actividades en las que se utiliza los derivados del petrleo, producen contaminacin, las
causas ms comunes generalmente son:
Los derrames
Fugas
Atentados terroristas
Negligencia operacional
La falta de normativas ambientales ms rigurosas por parte de las autoridades
correspondientes.
En la Tabla 2 se presentan las industrias que generan contaminacin del suelo por hidrocarburos.
Tabla 2: Industrias que generan contaminacin de suelos con hidrocarburos
TIPO DE INDUSTRIA PRINCIPALES CONTAMINANTES DEL SUELO
INDUSTRIA PETROLERA HIDROCARBUROS AROMTICOS Y ALIFTICOS
FBRICAS DE GAS ALQUITRN, BENCENO FENOLES,
INDUSTRIA TEXTIL HIDROCARBUROS Y METALES PESADOS
ESTACIONES DE SERVICIO HIDROCARBUROS Y DERIVADOS DEL PETRLEO
CENTRALES TERMOELCTRICAS HIDROCARBUROS, DERIVADOS DEL PETRLEO Y
MINERA HIDROCARBUROS AROMTICOS, METALES
INDUSTRIA AGROPECUARIA HIDROCARBUROS, PESTICIDAS, PLAGICIDAS
FLORICULTURA PESTICIDAS, PLAGUICIDAS E HIDROCARBUROS
LAVADORAS DE VEHCULOS HIDROCARBUROS
MECNICAS AUTOMOTRICES HIDROCARBUROS, ACEITES
Fuente: Propia
7.2.4. Efectos de los hidrocarburos en el suelo.
Los efectos tienen una variedad de escenarios potenciales, debido a la difusin lenta de los
contaminantes, los cuales se redistribuyen por toda la superficie del suelo y hacia el interior de este.Cuando los hidrocarburos se filtran, se produce una separacin natural de los distintos constituyentes,
por la exposicin de la fase no acuosa a las fases, slida, gaseosa y acuosa del suelo, permaneciendo los
compuestos de alto peso molecular cerca de la fuente, debido a que tienen menor movilidad, mientras
que los compuestos ms livianos migran hacia porciones profundas del perfil por su mayor solubilidad
en agua.
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Cuando la cantidad de hidrocarburos disminuye ya sea por disolucin u otro mecanismo de remocin,
se reduce la fraccin del espacio poroso ocupado por los hidrocarburos, los conductos de comunicacin
entre los poros se tornan ms pequeos y tortuosos, reduciendo la capacidad de la fase orgnica de
desplazarse y cuando ya no existe suficiente volumen para que continu la migracin, la fase no
acuosa en el suelo se denomina saturacin residual10.
Los espacios degradados pierden algunas de sus funciones, caractersticas fsico qumicas y por lo tanto
un manejo inadecuado de los hidrocarburos puede causar problemas de gran envergadura socio-
ambiental.
Los principales efectos que los hidrocarburos causan en el suelo, dependen del tipo, volumen de
hidrocarburo, caractersticas fsicas, qumicas y microbiolgicas del suelo, y los factores ambientales
(humedad, temperatura, factores climatolgicos), todas las variables en su conjunto definen el tamao
en la distribucin de la contaminacin en una zona especfica, entre los efectos ms perjudiciales que
sufre el suelo tenemos:
Disminucin del rendimiento de los cultivos y prdida de calidad de los productos obtenidos. Impide o retarda el crecimiento de lavegetacin en el rea contaminada.
Alteraciones en la poblacin microbiana del suelo.
Contaminacin de aguas superficiales a travs de la escorrenta.
Contaminacin de aguas subterrneas a travs de lixiviados.
Contaminacin del aire por combustin, evaporacin, sublimacin o arrastre por el viento.
Envenenamiento a travs de la cadena alimenticia.
Cuando la concentracin de los contaminantes sobrepasa la capacidad de aceptacin del
suelo, se produce una disminucin o anulacin de su poder autodepurante.
Impacto paisajstico en el sector en que se encuentra la matriz contaminada.
Se impide el intercambio gaseoso con la atmsfera iniciando una serie de procesos fsicosqumicos simultneos.
Los elevados desniveles de salinidad pueden destruir la estructura terciaria de las protenas,
desnaturalizar enzimas y deshidratar clulas.
10 API; 2003.Answers to Frequently Asked Questions About Managing Risk at LNAPL Sites. API Soil and
Groundwater Research Bulletin Number 18. American Petroleum Institute, Washington, DC. US.
http://www.monografias.com/trabajos30/vegetacion-hidrografia/vegetacion-hidrografia.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos30/vegetacion-hidrografia/vegetacion-hidrografia.shtml7/26/2019 Avance Piloto Tecno
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Ilustracin 8: Comportamiento de los hidrocarburos en el ambiente
Fuente: Modificado de Brady, Identificacin de fuentes contaminantes de hidrocarburos en el
suelo,http://www.monografias.com/trabajos54/identificacin-fuentes-contamiantes2.shtml
Los hidrocarburos ligeros penetran ms en suelo llegando a las capas freticas y resultan txicos para la
microflora del suelo, en cambio los ms pesados son menos txicos a corto plazo pero permanecen en el
ambiente por mucho ms tiempo. Los compuestos solventes se filtran y los slidos, permanecen en la
superficie o son llevados hacia tierras ms bajas. En la siguiente tabla se presentan los parmetros que
influyen en el transporte de los contaminantes.
Tabla 3. Parmetros que influyen en el transporte de contaminantes en el suelo
Parmetros que influyen en el transporte de contaminantes en suelo
Parmetros del Contaminante Parmetros del Suelo Parmetros Ambientales
Solubilidad Contenido y retencin de agua Temperatura
Presin de vapor Profundidad, densidad y
permeabilidad
Precipitacin
Nmero y tipo de gruposfuncionales
Contenido de arcilla Evotranspiracin
Polaridad Contenido de materia orgnica
Profundidad de agua subterrnea
Fuente: ORTINEZ Oscar, IZE Irina, GAVILAN Arturo, La restauracin de suelos contaminados con
hidrocarburos, 2003,http://www.ine.gob.mx/publicaciones/gacetas/422/restauracin.html
http://www.ine.gob.mx/publicaciones/gacetas/422/restauraci%C3%B3n.htmlhttp://www.monografias.com/trabajos54/identificaci%C3%B3n-http://www.monografias.com/trabajos54/identificaci%C3%B3n-http://www.ine.gob.mx/publicaciones/gacetas/422/restauraci%C3%B3n.htmlhttp://www.ine.gob.mx/publicaciones/gacetas/422/restauraci%C3%B3n.htmlhttp://www.monografias.com/trabajos54/identificaci%C3%B3n-7/26/2019 Avance Piloto Tecno
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7.2.5. Efectos de los hidrocarburos en los seres vivos.
Debido a la variedad de la composicin de los hidrocarburos, los efectos en los seres vivos son muy
diversos, y dependen de factores como, el tipo de compuesto qumico, la cantidad vertida y el tiempo de
exposicin. Segn el tipo de hidrocarburo se puede estimar la intensidad de los daos y efectos, as
combustibles ligeros como la gasolina y el queroseno resultan ms txicos que los medianos y pesados
como el Diesel o Fuel Ol, debido a que contiene grandes cantidades de hidrocarburos saturados y bajo
contenido de compuestos polares11, ya que su mayor volatilidad aumenta el contacto fsico entre el
contaminante y las clulas microbianas12.
11 Dorn B. P, Vipond E. T., Salanitro P. J., Wisniewski L. H. , Assessment of the acute toxicity of crudeoils using earthworms, microtox, and plants. 1998, tomado de Prez E, Garrido P, Laca M, Indicadoresmicrobiolgicos como marcadores de la contaminacin y recuperacin de suelos contaminados conqueroseno, 2008,http://www.revistaecosistemas.net/articulo.asp?Id=55712 Xu, J. G., Johnson, microbial activity and phosphatase activity in oil contaminated, remediated anduncontaminated soils planted to barley and field pea, 1995 tomado de Prez E, Garrido P, Laca M,Indicadores microbiolgicos como marcadores de la contaminacin y recuperacin de suelocontaminados con queroseno, 2008,http://www.revistaecosistemas.net/articulo.asp?Id=557
http://www.revistaecosistemas.net/articulo.asp?Id=557http://www.revistaecosistemas.net/articulo.asp?Id=557http://www.revistaecosistemas.net/articulo.asp?Id=557http://www.revistaecosistemas.net/articulo.asp?Id=5577/26/2019 Avance Piloto Tecno
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Efectos de la contaminacin por hidrocarburos en el ser Humano.
Las vas de ingreso de los hidrocarburos al cuerpo de las personas pueden ser, por va respiratoria cuando
se los inhala y cuando se los ingiere con los alimentos (cadena trfica), a travs del agua y por contacto
directo. Cuando ingresan por va drmica los contaminantes son absorbidos ms lentamente que cuando
son inhalados o ingeridos.
Luego de ingresar estos son ampliamente distribuidos por la sangre y se transforman rpidamente en
compuestos qumicos, pudiendo resultar ms dainos as como menos peligrosos, esto en funcin de
factores como el tipo, composicin y la cantidad expuesta de hidrocarburos; la mayora de los
hidrocarburos abandonan el cuerpo a travs de la orina o con el aire exhalado.
Los constituyentes de los hidrocarburos, de bajo peso molecular (benceno, tolueno, xileno) afectan el
sistema nervioso central, causan irritacin de la piel, dolores de cabeza, nuseas, hormigueos en manos
y pies, cuando la exposicin es alta pueden provocar la muerte.
Los principales peligros provenientes de elevadas concentraciones de hidrocarburos en general, estn
relacionados a los hidrocarburos Aromticos Policclicos (HAPs) principalmente por sus efectoscancergenos. Se ha demostrado que el benceno es responsable de causar cncer (leucemia) en los seres
humanos, adems la gasolina y benzopirenos son considerados como cancergenos para humanos. El n-
hexano afecta el sistema nervioso central de una forma diferente, causando un desorden nervioso
llamado neuropata perifrica caracterizada por el entumecimiento de las extremidades y en casos
graves, parlisis.
Cuando se ingiere gasolina y kerosene, se produce irritacin en la garganta y estmago, depresin del
sistema nervioso central, dificultad para respirar y neumona. Compuestos como el Antraceno, Pireno,
Fenanteno, benzopirenos, causan la irritacin de la piel, cncer de piel, testculos y pulmones, siendo los
alcanos presentes en las gasolinas depresores del sistema nervioso central.
Los metales pesados (cadmio, cromo, plomo, magnesio, cobalto, cobre) pueden originar enfermedades
diferentes cada uno, se bioacumulan en los seres vivos y entran a formar parte de las cadenas
alimenticias, producen la irritacin de piel, problemas reproductivos y cncer. Es fundamental tener en
cuenta los procesos de intemperizacin, ya que estos cambian la composicin de los productos y pueden
afectar los resultados, la capacidad para biorremediar y la toxicidad del producto liberado al ambiente.
Segn algunos estudios realizados en las poblaciones aledaas a instalaciones petroleras y zonas donde
existe contaminacin por hidrocarburos en el Ecuador, se afirma que existe una relacin directa entre
la exposicin a los hidrocarburos con una mayor prevalencia de enfermedades, las mismas que se
pueden manifestar a corto y largo plazo en la poblacin. A continuacin se presentan los estudiosepidemiolgicos realizados.
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Tabla 4. Estudios epidemiolgicos de las enfermedades ocasionadas por los hidrocarburos, en las
poblaciones que habitan cerca de instalaciones hidrocarburferas en Ecuador.
Fecha Institucin uOr anizacin
Nombre, ttulo delestudio
Efectos sobre las personas
1993UPPSAE (Unin dePromotoresPopulares de Saludde la AmazonaEcuatoriana)
Culturas baadas enpetrleo
ndices ms altos de abortosespontneos,aquecas, nuseas, anemias, dermatitis y
micosis, problemas neurolgicos,intoxicaciones respiratorias, molestiasdigestivas, articulares y malestar general. Lastasas de mortalidad son el doble (la principal
1994CDES (Centro deDerechosEconmicosSociales, Ecuador)
Violaciones dederechos en laAmazona ecuatorianalas consecuenciashumanas del desarrollo
Reportaron numerosos problemas de piel(dermatosis), de la poblacin expuestas.
2000Instituto deEpidemiologa ySalud ComunitariaManuel Amunrriz
Informe Yana Cur:Impacto de la actividadpetrolera en la salud depoblaciones rurales dela Amazona
Indica que las mujeres del grupo expuestohaban sufrido mayor frecuencia de hongos enla piel, mayor frecuencia de los siguientessntomas como irritacin de la nariz y los ojos;dolor de cabeza y dolor de odo, diarrea y
2002Instituto deEpidemiologa ySalud ComunitariaManuel Amunrriz
Cncer en la Amazonadel Ecuador (1985-1998)
El estudio revelo que existe mayor riesgo depadecer cncer por parte de la poblacin quehabitan en cantones con explotacinpetrolera, el riesgo fue significativamenteelevado para los cnceres de estmago, recto,melanoma, el de tejido conectivo y el de rin
en los hombre y los de cuello de tero y
2003 Accin EcolgicaEcuador ni es, ni serya pas amaznico
El estudio arrojo que las enfermedades que lapoblacin atribuye a la contaminacin son el96% problemas de piel, le siguen problemas
2004
San Sebastin yHurtig, en elInternacionalJournal of
Incidencia de leucemiaen nios y explotacinde petrleo en laAmazona del Ecuador
Los resultados del estudio indican, que existerelacin entre la cercana a la explotacinpetrolera y la incidencia de leucemia en nios
Fuente: modificado de NATLIA MOINO AGUILERA, ANE GALDOS BALZATEGI, Exposicin a la
contaminacin por actividad petrolera y estado de salud de la Comuna Yamanunka (Sucumbos, Ecuador),2.003
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Daos a la fauna y flora.
La contaminacin por hidrocarburos afecta a los animales desde los mamferos, aves, peces, las almejas,
los moluscos e insectos, cuando los derrames de petrleo son sobre cursos de agua afectan de manera
especial a la avifauna acutica, impidindoles nadar, alimentarse y con frecuencia volar. Numerosos
estudios realizados tanto en animales (de laboratorio y animales libres) demuestran que la exposicin al
petrleo causa lesiones en distintos rganos, cncer, defectos en la reproduccin e incluso su muerte,en los estudios realizados a los animales se presentan los siguientes efectos.
En las aves se ha presentado efectos negativos sobre la capacidad reproductiva.
En estudios realizados en patos que han ingerido crudo se ha observado anemia
hemoltica.
Algunos estudios en ratas han confirmado la presencia de tumores en la piel, por la
exposicin al crudo, adems se han presentado cambios funcionales en las clulas
hepticas de las ratas.
Tambin se produce destruccin de los hbitats, de especies endmicas, prdida de la diversidad de las
comunidades faunsticas que habitan cerca de lugares contaminados con hidrocarburos. En cuando a la
afeccin a la flora se producen los siguientes daos:
Efectos negativos en la reproduccin y propagacin de la flora.
Destruccin de las fuentes alimenticias de las especies superiores.
Incorporacin de carcingenos en la cadena alimentaria.
La fauna puede verse afectada por varios factores: la persistencia de una mancha de
crudo limita el paso de la luz y por tanto reduce la actividad fotosinttica de muchas
plantas, si la mancha las cubre dificulta tambin su funcin reproductora y la fijacin.
Prdida de parajes con valor natural, recreativo o vacacional.
Los fueles ligeros y el gasoil forman parte de la fraccin intermedia de destilacin en el proceso de
refinado, lo que implica un rango de puntos de ebullicin entre 185- 345C, encontrando compuestos
de 10 a 25 tomos de carbono, siendo los ms abundantes los C15-C17.
Hidrocarburos Totales de Petrleo (TPH).
El trmino TPH se usa para describir a un grupo de sustancias qumicas, derivadas del petrleo crudo,
debido al gran nmero de hidrocarburos involucrados generalmente no es prctico medir cada uno
de ellos, sin embargo es til medir la cantidad total del conjunto de hidrocarburos que se encuentran
en una muestra de suelo contaminada que sirve como indicador general del tipo de contaminacin del
sitio.
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7.3. BIORREMEDIACIN
7.3.1. Antecedentes
Fue a mediados del siglo XX donde se realizaron las primeras investigaciones, para estudiar el potencial
y la capacidad microbiolgica para degradar contaminantes, las primeras tcnicas se asemejan al
Landfarming y fueron desarrolladas por compaas petrolferas.
La primera biorremediacin In Situ (BIS) documentada, fue descrita por Jamison y Raymond en 1.975 al
este de Pensilvania, ellos afirman que posterior a la recuperacin del producto libre y la adicin de (58
toneladas de sulfato de amonaco, 29 toneladas de fosfatos momo y di bsicos y aire) se estim que se
haba degradado 172 m3 (1.080 barriles de gasolina) representado esto un tercio del derrame original
509 m3 (3.200 barriles)13.
Debido al trabajo pionero mencionado, la mayora de aplicaciones de biorremediacin se las han
utilizado para degradar los hidrocarburos presentes en matrices contaminadas. En la mayora de los
estudios incluyen descripciones de geologa, hidrogeologa, datos sobre concentraciones de
contaminantes y distribuciones entre las fases acuosas y slidas, as como resultados de los ensayos debiotratabilidad. Posteriormente en los aos 80 se generaliz el uso del aire y perxidos para suministrar
oxgeno a las zonas contaminadas mejorando la eficiencia de los procesos degradativos, al mismo tiempo
la implementacin en la prctica de aproximaciones experimentales en laboratorio permiti el
tratamiento de hidrocarburos clorados.
7.3.2. Tcnicas de remediacin biolgicas.
La remediacin mediante procesos biolgicos, constituye un campo de la ingeniera ambiental que est
evolucionando y expandindose rpidamente, se basan en la biodegradacin de los contaminantes
mediante, plantas, microorganismos (hongos, levaduras y bacterias), para degradar o transformar los
hidrocarburos a productos metablicos, realizndose est in situ o ex situ, en condiciones aerobias oanaerobias.
Una de las ventajas de la rehabilitacin biolgica, es que existe una menor alteracin de las
caractersticas naturales de los mismos, en comparacin a la mayora de las otras tcnicas. Adems de
su menor costo comparado con tratamientos fsicos y qumicos. Su inconveniente suele ser su lentitud
(proceso de degradacin natural), en el caso de procesos anaerobios, mientras que cuando se trata de
tratamientos aerobios el proceso es generalmente eficiente.
13 Jamison, V. W., R. L. Raymond and J.O. Hundson, Jr. 1975, Biodegration of High-Octane Gasoline in Groundwater, Dev Ind. Microbiol.
16:305-312. Tomado de LEVIN, Morris, GEALT, Michael, Biotratamiento de residuos txicos y peligros, ediciones McGraw-Hill, Espaa.
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Cabe indicar que se puede mejorar las condiciones de degradacin, implementando un proceso de
bioaumentacin conforme con las poblaciones nativas de microorganismos. La actividad degradativa de
poblaciones naturales de microorganismos es uno de los principales mecanismos por el cual se elimina
el petrleo y otros hidrocarburos contaminantes del ambiente14.
Como los organismos individualmente pueden metabolizar un limitado rango de hidrocarburos, estos se
asocian en poblaciones mixtas (consorcios) para adquirir una amplia y completa capacidad enzimtica,
suficiente para degradar complejas mezclas de hidrocarburos como el petrleo crudo en el suelo 15 .
A continuacin se detallan las tcnicas de biorremediacin ms importantes.
Ilustracin 15: Tcnicas de Biorremediacin
Fuente: propia.
14 Hidrocarburos "el petrleo, 2007, http://www.monografias.com/trabajos/petroleo2/petroleo2.shtml.
15 Microbiologa del petrleo y sus derivados,http://biblioweb.unam.mx/libros/microbios/Cap2/
http://www.monografias.com/trabajos/petroleo2/petroleo2.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/petroleo2/petroleo2.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/petroleo2/petroleo2.shtmlhttp://biblioweb.unam.mx/libros/microbios/Cap2/http://biblioweb.unam.mx/libros/microbios/Cap2/http://biblioweb.unam.mx/libros/microbios/Cap2/http://biblioweb.unam.mx/libros/microbios/Cap2/http://www.monografias.com/trabajos/petroleo2/petroleo2.shtml7/26/2019 Avance Piloto Tecno
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7.3.3. Degradacin natural (Atenuacin Natural).
La degradacin natural es de considerable importancia econmica y ambiental, se basa principalmente
en que el petrleo es rico en materia orgnica, los hidrocarburos que contiene son fcilmente atacados
en condiciones aerobias es decir en condiciones de aire y humedad16.
A diferencia de otros procesos de remediacin la degradacin natural no requiere de obras de ingeniera,
sino que la viabilidad de su implantacin debe estar garantizada por estudios previos exhaustivos
(Anlisis de factibilidad in vitro-laboratorio) que garantice el logro de objetivos de limpieza.
Los principales organismos degradadores de los hidrocarburos son las bacterias, levaduras y hongos,
cuando se produce un derrame de hidrocarburos las fracciones ms voltiles se evaporan con rapidez,
quedando los componentes alifticos y aromticos de cadena ms larga, los cuales son atacados por los
microorganismos nativos del suelo, los que oxidan parte del petrleo hasta dixido de carbono (CO2).
Todos los ecosistemas edficos del planeta, poseen en mayor o menor proporcin cepas de
microorganismos capaces de responder naturalmente, a los problemas de contaminacin por medio de
la biodegradacin de los contaminantes. Si bien estos procesos se dan de forma natural, la reducidacantidad de microorganismos hace que los tiempos de degradacin sean demasiado largos como para
observar un resultado que pueda ser considerado como positivo17.
16 CASTILLO Francisco, Op. Cit, p, 438
17 Varnam A & Evans M., Environmental microbiology. ASM Press, Washington, tomado de FONTURBEL RADA, Francisco, Uso de algunos
parmetros indicadores microbiolgicos y bioqumicos para la evaluacin de la contaminacin por hidrocarburos y la biodegradacin de los
mismos, en la zona del lago Titikaka, 2004,: mhttp://revistas.concytec.gob.pe/scielo.
http://revistas.concytec.gob.pe/scielohttp://revistas.concytec.gob.pe/scielohttp://revistas.concytec.gob.pe/scielo7/26/2019 Avance Piloto Tecno
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7.3.4. Biorremediacin in situ.
Consiste en la utilizacin de microorganismos (autctonos o de origen externo), el mtodo consiste en
potenciar la biodegradacin natural mediante el aporte e inyeccin de nutrientes, oxgeno y la
inoculacin de cultivos de bacterias, hongos y consorcios, adems que al mismo tiempo se modifican
factores ambientales como la humedad, la temperatura y el pH.
Los nutrientes se suministran mediante una corriente de agua y el oxgeno. Este tipo de tratamiento
normalmente es la opcin ms adecuada para la recuperacin de suelos, ya que no es necesario la
preparacin y excavacin del material contaminado. No obstante antes de decidir el tipo de tratamiento,
deben valorarse numerosos factores entre los que se destacan:
Impacto ambiental en la zona.
Actividades industriales que pueden verse afectadas.
Costos comparativos con otros tratamientos.
La dificultad de acceso a la zona contaminada para proveer de oxgeno y nutrientes.
La determinacin del porcentaje de tratamiento.
La velocidad del proceso.
7.3.5. Compostaje.
Es una tecnologa de biorrecuperacin aerobia similar al tratamiento en lechos, el suelo se mezcla con
algunos elementos (astillas de madera, paja u otro agente espesante) para proporcionar una porosidad
que permita un mejor flujo del aire. Esta tcnica puede llevarse a cabo en un biorreactor con el
suministro de aire forzado para proporcionar la aireacin, o en pilas abiertas (hileras) que se voltean
peridicamente para facilitar el contacto con el oxgeno.
Tambin se emplea la adicin de materiales espesantes para aumentar la actividad microbiana medianteel suministro de una fuente de carbono de fcil uso. El metabolismo de grandes cantidades de carbono
genera calor, por lo tanto los tratamientos de compostaje producen altas temperaturas.
7.3.6. Fitorremediacin.
Consiste en el uso de plantas arbreas, arbustivas, herbceas y algas, las mismas que actuando solas o
en simbiosis, mediante sus procesos metablicos permiten almacenar y eliminar sustancias toxicas18.
Algunas especies de plantas probadas con xito en la fitorremediacin de suelos contaminados con
hidrocarburos del petrleo son: Zea mays L., Panicum maximun Jacq., Paspalum virgatum L.,
Echinochloa polystachya H.B.K., Sorghum vulgare L., Phaseolus vulgaris L., Phaseolus coccineus L.,
Chamaecrista nictitans (L.) Moench, Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich) Stapf, Triticum aestivum
L., Hordeum vulgare L19.
18 GMEZ Domingo, Op, Cit, p 229
19 Revista Latinoamericana de Microbiologa vol. 48, Abril-Junio de 2006
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Las plantas absorben el contaminante para metabolizarlo o almacenarlo, reduciendo y evitando la
liberacin de contaminantes en otras zonas del medio, con mucha frecuencia loscompuestos orgnicos
pueden ser degradados y metabolizados para el crecimiento de la planta eliminado la contaminacin.
La fitorremediacin comprende procesos dirigidos a liberar el contaminante de la matriz del suelo
(fitodescontaminacin), como los encargados de secuestrarlos en dicha matriz (fitoestabilizacin).
Fitodescontaminacin:Proceso por el cual se reduce la contaminacin del suelo a
niveles tolerables, a travs de la accin de plantas y su microflora asociada, adems
de las tcnicas agronmicas apropiadas. La fitodescontaminacin comprende los
siguientes mtodos o tcnicas:
Fitoextraccin: Captacin y absorcin directa de los contaminantes mediante plantas
(races y su acumulacin en tallos y hojas), existen plantas con ciertas facultades que
les permiten realizar la absorcin selectiva de metales y compuestos orgnicos. En la
zona afectada se siembra, las especies de plantas seleccionadas previamente, cuando
estas crecen se recolectan y se incineran, las cenizas se pueden lavar para recuperarlos metales o se confinan a un vertedero controlado.
Fitovolatilizacin: Proceso por el cual las plantas y la actividad microbiana asociada,
a travs de enzimas especializadas que transforman, degradan y volatiliza los
contaminantes del suelo. La volatilizacin puede ocurrir tanto desde el sistema
radicular como desde la parte superficial del suelo.
Fitodegradacin: Las plantas toman el contaminante y lo metabolizan
transformndolo en un material sin riesgos para el medio natural.
Rizodegradacin: Es el proceso por medio del cual las races de las plantas, sumicroflora asociada y/o los productos excretados destruyen el contaminante en la
zona radicular.
Fitoestabilizacin Proceso que est encaminado al secuestro y estabilizacin de los
contaminantes en los suelos, se emplea plantas tolerantes al contaminante, capaces
de estabilizarlo mecnicamente, y por tanto impiden su transporte a otros medios,
incluyendo el agua subterrnea.
http://wapedia.mobi/es/Compuesto_org%C3%A1nicohttp://wapedia.mobi/es/Compuesto_org%C3%A1nico7/26/2019 Avance Piloto Tecno
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Ilustracin 19: Fitorremediacin
Fuente: Fitorremediacin;http://comunicacin-aguas-
residuales.blogspot.com/2010/04/fitoremediacin.html
Los lmites de la fitorremediacin son, el tiempo debido al perodo de crecimiento de las plantas, adems
se limita a la superficie y a la profundidad ocupada por las races (algunos contaminantes se mantienen
en la capa superior).
Otra desventaja es que los contaminantes pueden llegar hasta el nivel fretico debido a que no se puede
evitar el paso de los contaminantes solamente con las plantas. En la aplicacin de estas tcnicas se debe
prever el tratamiento y disposicin final del material vegetal.
7.4. BIORREMEDIACIN DE HIDROCARBUROS
7.4.1. Definicin y generalidades.
La descomposicin microbiana dehidrocarburos es de mucha importancia econmica y ambiental, por
los perjuicios que ocasionan los hidrocarburos en la salud de las personas y el medio ambiente. La
actividad degradativa de poblaciones naturales de microorganismos es uno de los principales
mecanismos por el cual se elimina el petrleo y otros hidrocarburos contaminantes del ambiente20.
Segn la Agencia de Proteccin Ambiental de los Estados Unidos EPA, recomienda el uso de tcnicas de
remediacin de suelos que impliquen, en forma significativa y permanente, una reduccin del volumen,
toxicidad y movilidad de las sustancias peligrosas y contaminantes y define el trmino tecnologa detratamiento como cualquier operacin unitaria, o serie de operaciones unitarias, que altera la
composicin de una sustancia peligrosa o contaminante a travs de acciones qumicas, fsicas o biolgicas,
de manera que reduzcan la toxicidad, movilidad o volumen del material contaminado
http://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml#hidrohttp://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml#hidro7/26/2019 Avance Piloto Tecno
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En los ltimos aos se ha incrementado el inters en el uso de biotecnologas destinadas a restaurar o
recuperar suelos contaminados con petrleo, que complementen los mtodos qumicos y fsicos
tradicionales.
Esta tecnologa conocida como biorestauracin, se basa en el uso de microorganismos para degradar los
hidrocarburos presentes en el petrleo y otros combustibles, y representa uno de los principales
mecanismos por los cuales estos contaminantes se pueden eliminar del ambiente.
Ilustracin 20: Biodegradacin del petrleo
Fuente:http://www.ingenieroambiental.com/GUIA-REMEDIACION-SUELOS-.pdf
Como los organismos individualmente pueden metabolizar un limitado rango de hidrocarburos, estos se
asocian en poblaciones mixtas para adquirir una amplia y completa capacidad enzimtica suficiente para
degradar complejas mezclas de hidrocarburos como el petrleo crudo en el suelo.
Los microorganismos transforman y metabolizan aerbicamente los hidrocarburos y otros compuestos
orgnicos hasta, dixido de carbono, agua y fuentes de alimento para sustentar su crecimiento y
reproduccin, es decir la biodegradacin ocurre naturalmente, en la siguiente tabla se presentan los
compuestos que son ms degradables y los menos degradables.
Tabla 15: Biodegradacin de los contaminantes
http://www.ingenieroambiental.com/GUIA-REMEDIACION-SUELOS-.pdfhttp://www.ingenieroambiental.com/GUIA-REMEDIACION-SUELOS-.pdfhttp://www.ingenieroambiental.com/GUIA-REMEDIACION-SUELOS-.pdf7/26/2019 Avance Piloto Tecno
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Biodegradacin Ejemplo del Contaminante Producto en el que se
Ms Degradables
n-butano, n-pentano, n-octano Gasolina
Nonano Diesel
Metil butano, dimetilpenteno, metiloctano GasolinaBenceno, tolueno, etilbenceno, Gasolina, Diesel, KeroseneDecanos Diesel
Dodecanos KeroseneTridecanos Combustible
Tetradecanos Aceites lubricantes
Menos
Naftalenos Diesel
Flurantenos KerosenePrenos Aceite para quemar
Fuente: OCP ECUADOR S.A ESTUDIOS AMBIENTALES/PLAN DE MANEJO ABRIL 2.001
La velocidad y viabilidad de la degradacin del petrleo, se determina por las caractersticas estructurales
de cada grupo de hidrocarburos, la fraccin liviana se degrada ms rpidamente que las fracciones
pesadas. Siendo generalmente mineralizada es decir completamente convertida en dixido de (CO2)
carbono y agua. El factor limitante para que lo propio ocurra con las fracciones ms pesadas, suele ser el
escaso grado de solubilizacin del compuesto y su lenta liberacin desde los poros del suelo20.
20 Pellini Lenadro; Biorremediacin estimulada por efluentes cloacales tratados de suelos contaminados con hidrocarburos; Escuela Superior
de Salud y Ambiente, Universidad Nacional del Comahue
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7.4.2. Bacterias degradadoras de hidrocarburos.
La presencia de petrleo y sus derivados en el suelo mejora selectivamente la comunidad microbiana,
capaz de adaptarse y utilizar el nuevo sustrato, creando una situacin selectiva. Los llamados organismos
hidrocarburoclsticos son bacterias capaces fisiolgica y metablicamente de degradar petrleo, la
fraccin del total de organismos que metabolizan hidrocarburos es altamente variable, 0.13 % a 50 %
para bacterias de la tierra, y 0.003 % a 100 % para bacterias marinas21.
En ecosistemas no contaminados, los microorganismos degradadores de hidrocarburos constituyen
menos del 0.1 % de la comunidad microbiana; mientras que en ecosistemas contaminados con
hidrocarburos estos pueden constituir porcentajes ms altos de la comunidad microbiana.
Las poblaciones dominantes en estas comunidades poseen caractersticas nutricionales relacionadas al
contaminante, y pueden ser tambin resistentes a muchas formas de estrs ambiental22.
Los microorganismos que se encuentran a menudo en el suelo son:
Las arqueobacterias (Matangenas, hipertermfilas).
Las bacterias Gram positivas con diferentes grados de ramificacin constituyen una
parte importante de la comunidad microbiana del suelo (comoArthrobacter,
Nocardioformes como Nocardia, Actinomicetos como Streptomyces),
Desempean un papel importante en la degradacin de los hidrocarburos, materiales vegetales viejos
y el humus26.
Las bacterias Gram negativas como las Pseudomonas, con gran cantidad de
nutrientes.
21 ARBOLEDA Viviana, BRAVO Vernica, Biorremediacin del suelo contaminado con hidrocarburos de la central hidroelctrica delcampamento secoya mediante landfarmig, 2008, http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/222/1/236T0006.pdf
22 Remediacin del pasivo ambiental en el pantano aledao a la estacin sacha central
www.biorremediacion.org/contenido/biorremediacion/docs.html
26 ESCORZA Juan, Estudio de inculos bacterianos como biorremediadores de suelos contaminados con petrleo, 2007,
http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/220/1/236T0001.pdf
http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/222/1/236T0006.pdfhttp://www.biorremediacion.org/contenido/biorremediacion/docs.htmlhttp://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/220/1/236T0001.pdfhttp://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/220/1/236T0001.pdfhttp://www.biorremediacion.org/contenido/biorremediacion/docs.htmlhttp://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/222/1/236T0006.pdf7/26/2019 Avance Piloto Tecno
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En la tabla 16 podemos observar los microorganismos que tienen capacidad degradadora del
petrleo.
Tabla 16. Gneros ms comunes de levaduras, hongos y bacterias que tienen la capacidaddegradadora del petrleo
Gneros de Gneros de Bacterias Gnero de Hongos
Cr tococcues Cor nebacterium M cobacterium As eri illus Gra hiumEndomyces Cytophaga Nocardia Aureobasidium Humicola
Hansen la Flavobacterium Proteus Beauveria MoniliaMycotorula Achromobacter Pseudomonas Botrytis Mortierela
Pichia Enwinia Sarcina Candida Paecelom cesRhodotorula Acinetobacter Serratia Chryisosporium Penicillium
Torulo is Alcali enes S irillum Clados rium RhodotorulaTrichsporon Arthrobacter Streptomyces Cladosporium Saccharomyces
Bacillus Vibrio Cochlobolus S icardiaBrevibacterium Xanthomonas Cylindrocarpon Tolypocladium
Actinom ces Beneckea Debar om ces ThrichodermaAeromonas Coryneforms Fusarium Verticillium
Arthrobcater Klebsiella GeotrichumLactobacullus Leumthrix
Moraxella Peptococcus
Spherotilus
Fuente: Murado y col., 1.996, Zhu y col., 2.001, Ferrer, 1.997
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Biorremediacin de suelos contaminados por hidrocarburos mediante compost (rastrojos -guano de cuy) y estircol vacuno.
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VIII. MATERIALES
16 Bolsas de vivero.
2 costales.
Pala plana Manta de polietileno
Semillas:
o Pasto.
o Girasol.
Estircol:
Estircol Vacuno
Compost de cuy.
Ilustracin 21:Toma de muestras
Semillas CostalCompost de cuy
Pala plana Bolsas de Vivero
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IX. ANTECEDENTES
En el Per, la normativa ambiental relacionada al manejo de los hidrocarburos de petrleo en
nuestro pas es propuesta por el Ministerio de Energa y Minas (MEM), autoridad ambiental
competente para las actividades del sector hidrocarburos competente para las actividades delsector hidrocarburos de acuerdo al D.S. N 053-99-EM del 28 de setiembre de 1999. La Ley
Orgnica de Hidrocarburos Ley # 26221 del 13 de agosto de 1993, y sus normas modificatorias
(Ley # 26734 del 31/12/96 y Ley # del 07/12/2000), es la norma base que regula las actividades
de hidrocarburos en el territorio nacional. El artculo 872 de esta ley establece que las personas
naturales o jurdicas que desarrollen actividades de hidrocarburos debern cumplir con las
disposiciones sobre proteccin al medio ambiente, las cuales se detallan en el Reglamento de
Proteccin Ambiental de las Actividades de Hidrocarburos - D.S. N 046-93-EM (12)11/93) y
normas modificatorias (D.S. # 009-95-EM del 13/05/95, D.S. # 053-99-EM del 27/09/99 y D.S. #
003-2002- EM del 27/01/02).
El MEM a travs de su Gua Ambiental para la Restauracin de Suelos en Instalaciones de
Refinacin y Produccin Petrolera y su Gua para el Manejo de Desechos de las Refineras de
Petrleo tambin recomienda el empleo de diferentes tcnicas para la recuperacin de suelos
contaminados con hidrocarburos, entre las que se encuentran las tcnicas biolgicas, como la
biorremediacin, fitorremediacin, as como la tcnica de landfarming
Volke y Velasco (2003) dice que la biorremediacin puede emplear
organismos autctonos del sitio contaminado o de otros sitios (exgenos),
puede realizarse in situ o ex situ, en condiciones aerobias o anaerobias.
Aunque no todos los compuestos orgnicos son susceptibles a labiodegradacin, los procesos de biorremediacin se han usado con xito para
tratar suelos, lodos y sedimentos contaminados con hidrocarburos del
petrleo.
Para nuestro proyecto hemos investigados fuentes relacionados con nuestro
tratamiento de biorremediacin donde todos los autores afirman que el
compost es un tratamiento de bajo costo y de fcil acceso.
USEPA (2003),recomienda que para la ejecucin de evaluaciones peridicas
sea necesaria para asegurar el avance del proceso de remediacin y ajustar
las principales variables del sistema. La medicin continua del oxgeno, la
concentracin de nutrientes, la concentracin de bacterias hetertrofas, elpH y el contenido de humedad permiten adecuar la frecuencia de las
aireaciones, la tasa de aplicacin de nutrientes, la frecuencia volumen de
riego y el pH. Dichas evaluaciones deben incluir tambin la medicin de las
concentraciones del contaminante para determinar el progreso del sistema
de tratamiento.
Hildrebrando Buenda Ros (2012), afirma en su tesis Biorremediacin de
suelos contaminados por hidrocarburos mediante compost de aserrn y
estircoles que si aplicamos estircoles orgnicos, como vacaza y cerdaza
ms aserrines de especies maderables del tipo suave (Bolaina y pino) reducir
la concentracin de los hidrocarburos totales de petrleo en el suelo. Adems
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Biorremediacin de suelos contaminados por hidrocarburos mediante compost (rastrojos -guano de cuy) y estircol vacuno.
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de que la planta que se sembr (maz) es un buen indicador para evaluar la
reduccin de la concentracin de hidrocarburos en los suelos contaminados
a travs de sus variables la altura de la planta, peso seco foliar y peso seco
radicular. Norma Perez (2010), afirma en su proyecto llamado biorremediacin en el
campo de un suelo contaminado con gasolina y disel mediante adicin de
composta que la disminucin en la concentracin de disel y gasolina se
debi a la actividad microbiana del suelo con composta, ya que la composta
ayudo a mantener la humedad en el suelo, adems que de que la composta
hace que el suelo sea ms rico en nutrientes y materia orgnica para el
crecimiento de las plantas.
San Cristbal Tchira (2014), recomienda en su tesis Biorremediacin de
hidrocarburos y restauracin de suelos con residuos y compost que el
compostaje abierto, con volteo, es la modalidad ms usada en la
biorremediacin de suelos y otros desechos contaminados con hidrocarburos
y como resultado del compostaje de desechos contaminados con
hidrocarburos se obtiene un material que en algunos resulta en un compost
o enmienda para suelos o un material que aunque no tenga la calidad de
abono, sirve como reparador de suelos erosionados, mejorador de
propiedades fsicas de un suelo, o como un material adsorbente en caso
derrames en tierra.
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X. PROCEDIMIENTO
Muestreo de suelos
Hemos tomado las muestras del suelo contaminado con hidrocarburos, de los talleres mecnicosubicados en el Distrito de Lurn, luego ya teniendo nuestros puntos de muestreo, se empez a
limpiar la capa superficial y con una pala plana se extrajo en forma de de V y en Zigzag,
depositando finalmente las muestras en una manta de polietileno para su homogenizacin.
Ilustracin 20:Toma de muestras
rea de recoleccin de muestras de suelos contaminados con hidrocarburos.
Ya teniendo nuestra muestra compuesta, y teniendo tambin la muestra de alrededor de la zona
que no est contaminada, ambas muestras se mandarn al laboratorio para el anlisis de
caracterizacin fsico-qumico.
Distribucin del diseo experimental (DCA)
Para el presente trabajo de investigacin, hemos utilizado el diseo completamente al azar,
utilizando macetas experimentales con capacidad de 5 kg.
La dosificacin por maceta ser compartida por el suelo contaminado, el estircol vacuno,
compost (rastrojos y guano de cuy) de la hacienda Casa Blanca, los cuales se van a distribuir de
la siguiente manera.
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Tabla N 18: Combinaciones de los tratamientos de experimento:
INSUMOS Pasto 1 Pasto 2 Girasol 1 Girasol 2
Suelocontaminado
Compost(guano de cuy)
Estircol vacuno
Leyenda:
SC Suelo
contaminado.Co Compost
Ev Estircol vacuno
SC
SC + Co SC + Co
SC + Ev SC + Ev
SC +Ev +Co SC +Ev +Co
SC SC
SC + Co
SC +Ev
SC +Ev+Co
SC + Ev
SC + Co
SC
SC + Ev +Co
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Ilustracin21: Las 16 macetas de 5 Kg cada una.
Dosificacin por maceta
Suelo contaminado
3500 gr.
Compost
750 gr.
Estircol vacuno
750 gr.
Total: 5 000 gr.
De los insumos y plantas indicadores resaltamos que:
Buscamos conocer que tratamiento dar mejor resultado en las dos plantas
indicadoras, ya que deber mostrar un mejor tamao, peso seco foliar y peso
seco radicular.
Buscamos conocer cul de estas dos plantas indicadoras, es la que ms
hidrocarburos ha volatilizado.
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XI. PRESUPUESTO
Tabla N 19: Presupuesto
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD MONTOTOTAL
I. COSTOS DIRECTOS
1 Anlisis inicial de TPH 1
2 Pala recta 1 25
3 Guantes 5 5
4 Semilla de pasto 1 sobre 2.00
5 Semilla de girasol 2 sobres 5.00
6 Compost (RastrojosCuy) 1 saco 24
7 Estircol vacuno 1 saco 9
8 Bolsas de vivero 18 189 Traslado - 64
II. COSTOS INDIRECTOS
11 Imprevistos (Anlisis final)
12 Otros 40