De acuerdo con la Ley Federal de Protección al Ambiente, los contaminantes se definen como toda materia o energía en cualquiera de sus estados físicos o formas, que al incorporarse o actuar en la atmósfera, agua, suelo, flora o fauna o cualquier elemento ambiental, altera o modifica su composición natural y degrada su calidad.

En este sentido, la incorporación de hidrocarburos petrogénicos, especialmente en el medio marino, ha sido tema de amplia discusión y controversia, dado que estos compuestos se han considerado parte del ambiente natural en los procesos de las evoluciones biológica y geológica.

Los hidrocarburos penetran al océano por fenómenos naturales y como resultado de actividades humanas (antropogénicas). Se estima que anualmente 6.11 millones de toneladas métricas (44.6 millones de barriles) de petróleo son aportados por diversas fuentes al ambiente marino, de este total, las actividades en plataformas de exploración y explotación de crudo mar adentro contribuyen con el 1.3%. Estos cálculos no incluyen los hidrocarburos generados por los procesos metabólicos de especies fitoplanctónicas cuyo aporte duplica el de los antropogénicos estimados.

No obstante, el petróleo es eliminado del ambiente marino por procesos naturales, químicos y biológicos, así como por actividades desarrolladas por el hombre en la contención y recuperación  del crudo derramado por eventos incidentales. Los procesos naturales de degradación de hidrocarburos, ampliamente estudiados, incluyen: dispersión, evaporación, dilución, emulsificación, oxidación fotoquímica, auto-oxidación, biodegradación, absorción en partículas, ingestión por organismos marinos, sedimentación y resuspensión.

Estos procesos, interactúan en forma dinámica dificultando el análisis, interpretación y validación del comportamiento de los hidrocarburos en el ambiente marino, entre otros aspectos se presentan complejidades analíticas para determinar con precisión las bajas concentraciones de hidrocarburos presentes, lo cual se acentúa por la falta de criterios sólidos para establecer los niveles nocivos de estos compuestos.

Sin embargo, existe consenso en que concentraciones entre 1 y 30 ppm (partes por millón) representan los niveles naturales de hidrocarburos en aguas oceánicas. Para el caso de sedimentos, el contenido de hidrocarburos naturales es de aproximadamente de 100 ppm. Los efectos letales y subletales de los hidrocarburos sobre la biota marina dependen de la composición del petróleo, grado de intemperismo, hábitos, fase de madurez y capacidad de respuesta de los organismos.

Para tener una perspectiva de la problemática relacionada con derrames de petróleo, es necesario analizar los reportes acerca de los accidentes más recientes. Entre los eventos de mayor magnitud se pueden mencionar los siguientes: 1957 el “Tampico Maru” con 55,200 barriles en Baja California; en 1967 el “Torrey Canyon” con 821,000 barriles en el Mar del Norte; en 1969 el derrame en Santa Barbara con 700,000 barriles; en 1978 el “Amoco Cadiz” con 1’300,000 barriles en Inglaterra y en 1989 el “Exxon Valdez” con 260,000 barriles en Alaska.

Los principales problemas presentados en estos derrames ocurrieron sobre aves y mamíferos marinos, así como arribazones a las playas. En los casos de los derrames ocurridos en zonas templadas y frías, los efectos permanecen por más tiempo, debido a factores climáticos y ambientales. En una cifra promedio, se estima que los efectos nocivos de estos contaminantes se observan en un periodo mínimo de 6 años, tiempo suficiente para afectar a una gran cantidad de organismos que habitan en esas zonas.

El pasado 24 de marzo marcó el aniversario numero 12 de uno de los derrames de petróleo más famosos de los últimos tiempos, el del buque petrolero Exxon Valdez, el cual registró un derrame de petróleo de 11 millones de galones cerca de las costas de Alaska, lo que trajo como consecuencia la contaminación de más de 1,000 millas a la redonda del punto de impacto, matando a cientos de aves y mamíferos marinos, al mismo tiempo que canceló las actividades pesqueras en toda la zona afectada. Más de una década después del derrame, la industria del petróleo sigue tratando las zonas afectadas por este accidente.

El petróleo derramado por el Exxon Valdez, continúa contaminando playas, parques nacionales y áreas salvajes aledañas a la zona de Prince William Sound en Alaska. Oficinas gubernamentales especializadas de Alaska, estiman que sumando todas las tareas de limpieza y recuperación de petróleo, solamente se ha recuperado el tres o cuatro porciento del petróleo derramado.

En los últimos días del mes de marzo de 2001 se registró un accidente entre dos buques en el Mar Báltico, dando como resultado el derrame de 2,090 toneladas de aceite combustible pesado en el agua y formando una “nata” de 12 Km de largo entre la península de Darss y la isla de Moen.

El derrame ocurrió cuando el buque de carga “Tern” transportaba azúcar de Cuba vía Rostock hacia Latvia, chocó contra el buque petrolero “Baltic Carrier” que llevaba ruta de Estonia hacia el puerto sueco de Göteborg.

La colisión provocó que se formara un hoyo en el casco del buque tanque de cerca de 20 metros de diámetro, por donde se derramó el aceite que, además, contenía algunos productos químicos retardadores de ignición, lo cual provoca un aumento considerable de la toxicidad del producto derramado.

La presencia del aceite en el agua de mar, afectó directamente a cientos de aves marinas, impregnando su plumaje  y reduciendo sus capacidades de intercambio hídrico, además de que al estar presente el hidrocarburo en peces y plantas marinas, al ingerirlas cualquier ser vivo, afecta adversamente su metabolismo provocando su deshidratación y envenenamiento.

Durante décadas, los tratamientos biológicos se han empleado para el composteo y tratamiento de aguas residuales de origen municipal e industrial. En los últimos años el uso de agentes biológicos para el tratamiento de desechos se ha incrementado ya que puede ser utilizado en diferentes ambientes. Este tipo de tratamientos biológicos, por si solos o combinados con otro tipo de tecnologías, se comparan favorablemente con tecnologías de corte físico o químico tanto por lo que hace a los costos como a su eficacia en la transformación química de los residuos o contaminantes, ya que se realiza de una forma más completa. El costo de la biorremediación es generalmente mucho menor que métodos de confinamiento de residuos. Por ejemplo, la limpieza mediante biorremediación de una laguna contaminada cerca de Houston Texas fue estimada en cerca de 50 millones de dólares, comparada con 120 millones de dólares que costaría por incineración (Sloan 1987)

El uso de microorganismos para realizar la limpieza de sitios contaminados, provee una tecnología efectiva y de bajo costo. Esto es especialmente cierto en casos cuando solamente se requiere un pequeño ajuste en el medio ambiente afectado, tal como la adición de nutrientes. Los tratamientos biológicos también ofrecen la posibilidad de completar la transformación del contaminante orgánico, los tratamientos de tipo físico, por ejemplo: la extracción, absorción, solidificación, encapsulamiento y filtración, solamente separan pero no destruye al contaminante. Los procesos térmicos tales como la incineración, también destruyen completamente al contaminante o reduce su volumen, pero también produce gases tóxicos y productos volátiles que pueden dirigirse fácilmente hacia la atmósfera, causando muchas veces problemas mayores que el original. Del mismo modo, los tratamientos de tipo químico, pueden producir reacciones que pueden resultar aún más peligrosas que los efectos iniciales.

La biorremediación en ambientes acuáticos requiere del tratamiento de los dos elementos que lo componen, las aguas superficiales y los sedimentos, ya que estos últimos pueden servir como un gran contenedor de contaminantes durante periodos largos de tiempo.

Las aguas y los sedimentos contaminados pueden ser remediados biológicamente mediante procesos “in situ” o mediante biorreactores, los cuales consisten en una serie de contenedores por donde se hace pasar un flujo de agua contaminada y al mismo tiempo se inyecta cierta cantidad de microorganismos degradadores de hidrocarburos. Los tratamientos in situ generalmente son mucho menos caros que los tratamientos por biorreactor; sin embargo, requieren de periodos de tiempo mucho más largos (meses o años) para llegar a los estándares de limpieza establecidos en las normas. El tratamiento en biorreactores puede ser completado en periodos de tiempo mucho menores (del orden de semanas), debido a que las condiciones del proceso pueden ser manejadas de una forma mucho mas eficiente (pH, temperatura, concentración de nutrientes, etc.).

La biodegradación de materiales de desechos peligrosos o contaminantes como los hidrocarburos ocurre de manera natural en los sistemas acuáticos, sin embargo se realizan a velocidades en extremo lentas para ser considerada como una opción de limpieza. La biorremediación se fundamenta en la premisa de que la velocidad natural de degradación de los contaminantes puede ser incrementada.

Una biorremediación efectiva requiere de un proceso de caracterización extensivo y adecuado, especialmente para los factores que se sabe afectan el metabolismo microbiano y como consecuencia la velocidad de degradación de los contaminantes, tales como temperatura, pH, la actividad potencial microbiana, la toxicidad de los contaminantes hacia los microorganismos, la biodisponibilidad del contaminante, etc.

Los derrames de contaminantes, en especial de hidrocarburos, ocurridos tanto en tierra como en agua, son sólo uno de los muchos efectos contra el medio ambiente causados por la utilización de combustibles fósiles; otro de los más importantes es la emisión de gases de invernadero hacia la atmósfera, que provocan el aumento gradual de la temperatura del planeta, poniendo en riesgo su habitabilidad, dado que una consecuencia sería la elevación del nivel del mar debido al deshielo de glaciares. (Este punto se tratará en una nota siguiente).

Esto ha puesto a pensar a científicos y ambientalistas de todo el mundo para tratar de encontrar soluciones o medidas de mitigación a los impactos ambientales presentados por tales derrames y en general por el consumo de combustibles. Una de las soluciones más estudiadas en los últimos tiempos ha sido la de encontrar vías alternas de producción de energía que no produzcan impactos ambientales directos o bien que sean moderados y se puedan tratar de una forma más sencilla y eficaz. Se ha hablado en los últimos años de la energía solar, la energía eléctrica (aunque ésta ha presentado una gran crisis recientemente y algunas formas de su producción también genera impactos ambientales importantes), la energía eólica, la energía nuclear, la bioenergìa, o simplemente en la utilización de la tecnología mecánica y de diseño para la fabricación de vehículos automotores de bajo consumo de combustible, o el caso de la construcción y operación de turbinas de viento para la generación de energía eléctrica. Y aunque esto no es de una significancia importante, indica que se están dando los primeros pasos dentro de la concientizacion del hombre para establecer medidas alternas de generación de energía que dañe menos al medio ambiente.

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