Tecnologías de biorrermediación para la degradación de contaminantes de alto impacto ambiental empleando barros activados y lombrices de tierra

Abstract

Tanto los agroquímicos como los hidrocarburos de petróleo son sustancias contaminantes del agua y el suelo por lo que generan un alto impacto ambiental. En este proyecto se busca estudiar el tratamiento de efluentes contaminados con agroquímicos a través de camas biológicas, así como también el tratamiento de suelo contaminado con diésel a través de la tecnología de vermirremediacion. En ambos casos se emplearán barros activados para construir las mezclas y/o obtener vermicompost. Respecto al tratamiento de efluentes contaminados con agroquímicos a través de camas biológicas (temática iniciada en el 2016 por este grupo) se avanzará con el estudio de materiales alternativos, promisorios para el reemplazo de la turba (material costoso y no renovable, original presente en la biomezcla sueca) como lo es el vermicompst obtenido a partir de residuos tales como el estiércol de animales de cría y los barros activados provenientes del tratamiento de efluentes cloacales. En primer lugar, se recolectarán y caracterizaran los materiales a utilizar (barros, rastrojos, cama de pollo, suelo y lombrices de tierra) y se procederá a su acondicionamiento. Posteriormente se obtendrá el vermicompost. Luego se diseñarán camas biológicas empleando biomezclas con vermicomposty residuos lignocelulósicos para evaluar la eficiencia del proceso de bioremediacion. Por último, se incorporarán lombrices de tierra para evaluar el proceso de vermirremediación en camas biológicas Es de vital importancia para este tipo de ensayos la aplicación de bioensayos para evaluar la aptitud como biofertilizante de las mezclas resultantes y su madurez e inocuidad. Adicionalmente se evaluarán biomarcadores enzimáticos en las lombrices. Respecto al tratamiento de suelo contaminado con diésel se pretende continuar con la línea de vermirremediación de suelos contaminados con hidrocarburos de petróleo comenzada hace unos años y agregar barros cloacales a las mezclas para promover una gestión sustentable de los recursos y procesos, adicionando valor agregado a los residuos agroindustriales y en línea con las normativas vigentes. En primer lugar, se recolectarán y acondicionarán los materiales a utilizar. Luego se evaluará el proceso de estabilización del suelo contaminado empleando diferentes proporciones de suelo, barros activados y residuos agrícolas. Una vez concluida esa etapa se llevará a cabo el proceso de vermirremediacion de las mezclas contaminadas siguiendo los parámetros biológicos de las lombrices. Se realizará análisis de determinados parámetros indicadores de calidad de los sustratos vermicompostados (análisis morfológico (SEM) y termogravimétrico) así como también bioensayos de toxicidad. Se prevé también la aplicación de análisis histopatológicos y análisis celular en muestras de lombrices expuestas a las diferentes mezclas vermirremediadas para identificar posibles lesiones en estos organismos. Por último, se realizará un escalado del proceso en condiciones de intemperie en base a la mezcla más eficiente (en proporción). En resumen, este proyecto busca la evaluación de las camas biológicas para la degradación de agroquímicos en efluentes líquidos empleando vermicompost generado a través barros activados y la posible sinergia con el uso de lombrices de tierra. Por otro lado,se busca la remediación de suelos Contaminados con diésel (hidrocarburos totales de petróleo) a través de vermirremediación de mezclas que contienen barros activados. El factor común es el tratamiento de los barros activados provenientes de plantas de tratamiento de efluentes cloacales con un enfoque fundamental de reciclaje de residuos y economía circular.

Both pesticides and petroleum hydrocarbons are pollutants of water and soil and therefore have a high environmental impact. This project aims to study the treatment of effluents contaminated with pesticides through biobeds as well as the treatment of soil contaminated with diesel through vermirremediation technology. In both cases activated sludge will be used to build the mixtures and/or to obtain vermicompost. With regard to the treatment of effluents contaminated with pesticidesthrough biobeds (a topic initiated in 2016 by this group), progress will be made with the study of alternative materials that can be used to replace peat (a costly and non-renewable material, originally present in the Swedish biomixture) such as vermicompost obtained from waste such as manure from livestock and activated sludge from the treatment of sewage effluents. First of all, the materials to be used (mud, stubble, chicken litter, soil and earthworms) will be collected and characterised and then conditioned. Subsequently, vermicompost will be obtained. Then, biological beds will be designed using bio-mixtures with vermicompost and lignocellulosic waste to evaluate the efficiency of the bioremediation process. Finally, earthworms will be incorporated to evaluate the vermicomposting process in biological beds. It is of vital importance for this type of trials the application of bioassays to evaluate the suitability of the resulting mixtures as biofertilisers and their maturity and safety. In addition, enzyme biomarkers will be evaluated in the matrixes. Regarding the treatment of soil contaminated with diesel, the aim is to continue with the vermiremediation of soil contaminated with petroleum hydrocarbons started a few years ago and to add activatedsludge to the mixtures in order to promote sustainable management of resources and processes, adding value to agro-industrial waste and in line with current regulations. First, the materials to be used will be collected and conditioned. Then, the stabilisation process of thecontaminated soil will be evaluated using different proportions of soil, activated sludge and agricultural waste. Once this stage has been completed, the vermicomposting process of the contaminated mixtures will be carried out following the biological parameters of the earthworms. Analysis of certain quality indicator parameters of the vermicomposted substrates (morphological (SEM) and thermogravimetric analysis)as well as toxicity bioassays. Histopathological and cellular analysis of worm samples exposed to the different vermicompost mixtures is also foreseen in order to identify possible lesions in these organisms. Finally, the process will be scaled up under outdoor conditions based on the most efficient mixture (in proportion). In summary, this project aims to evaluate biological beds for the degradation of pesticides in liquid effluents using vermicompost generated through activated sludge and the possible synergy with the use of earthworms. On the other hand, the remediation of soils contaminated with diesel (total petroleum hydrocarbons) is pursued through vermiremediation of mixtures containing activated sludge. The common factor is the treatment of activated sludge from sewage effluent treatment plants with a fundamental focus on waste recycling and circular economy.