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WaterVision, Operation Center 1, CH-8058 Zürich, Tel. +41 44 822 22 04, Fax +41 44 822 22 05 www.watervision.ch, [email protected] H2Bio ® Este producto biológico es una modesta contribución al tratamiento de los residuos líquidos y sólidos vertidos en las Letrinas, Tanque Sépticos, Plantas de Tratamiento o Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (E.D.A.R.), algunos las llaman simplemente Estación Depuradoras (E.D.), en cuanto a estas ultimas nuestro País cuenta con muy pocas. Nuestro producto básicamente beneficia y optimiza la digestión biológica de los vertidos, disminuyendo la carga de patógenos, reduciendo los gases (malos olores) y auxiliando en el alcance de las normas y los valores establecidos en cuanto a los parámetros físicos, químicos y biológicos para los vertidos, así mejorando la calidad de estos, sea la estabilización de lodos y de la calidad del agua a verter. Nota: Los parámetros más usuales en laboratorio son DQO, DBO, TOC, cloruros, nitratos, nitritos, sulfitos, amonio, nitrógeno total, detergentes, fenoles, plaguicidas, metales pesados, hidrocarburos, microbiología. NUESTRA AREA DE ACCIÓN. Esta enfocada hacia los hoteles, restaurantes, condominios lugares en donde se manifiestan problemas reales para el tratamiento de grasas (trampas), aguas grises negras y otros. CARACTERIZACIÓN DE LOS VERTIDOS Los vertidos consisten en el caso de hoteles desde los físicos: toallas sanitarias, pañales, preservativos, envolturas y otros; química: detergentes, jabones, protectores solares, desinfectantes, retardadores de la descomposición de alimentos (preservantes), antibióticos, etc.; biológicas: grasas, aceites y excretas humanas. Importancia sanitaria de un buen tratamiento Desde el punto de vista de la salud pública tienen una importancia relevante, por la cantidad de nacionalidades que nos visitan por el turismo, puesto que uno de sus contenidos importantes son las excretas humanas (fecas y orinas) estas aguas pueden transportar numerosos microorganismos causantes de enfermedades, denominados patógenos (del griego pathos, enfermedad y genein, engendrar) -Los estudios microbiológicos revelan la presencia de bacterias, virus y parásitos humanos- por tanto, si son descargadas a ríos –sin tratamiento-u otras fuentes de agua para consumo humano pueden producirse epidemias graves. Asimismo, las aguas servidas pueden causar la muerte de la fauna, especialmente peces, cuando son descargadas en fuentes de agua debido a que consumen oxígeno. También es peligrosa su descarga en las aguas marinas continentales puesto que pueden contaminar los mariscos, especialmente WaterVision, Operation Center 1, CH-8058 Zürich, Tel. +41 44 822 22 04, Fax +41 44 822 22 05 www.watervision.ch, [email protected] aquellos que se alimentan por filtración del agua, tales como mejillones, chuchecas y almejas. O inclusive las aguas subterráneas (napa freática) con químicos, metales pesados, etc. Es especialmente peligroso el uso de las aguas residuales para el cultivo de vegetales destinados al consumo humano, tales como hortalizas consumiéndose habitualmente crudas, como las hortalizas para ensaladas. Los microorganismos aislados de aguas residuales, con importancia en salud pública, son: Salmonella, Shigella spp., Escherichia coli, Campylobacter spp., Yersinia enterocolitica, Clostridium perfringens, Vibrio cholerae, virus de la hepatitis A, rotavirus, virus de la poliomielitis y enterovirus. Dentro de los parásitos se encuentran huevos de: Ascaris lumbricoides, Giardia lamblia, Taenia solium, Taenia saginata y Entamoeba hystolitica. Estas últimas (excretas) contribuyen con la complejidad del tratamiento de residuos por la conciencia que hay en la exposición a una mayor carga de patógenos, por el turismo, con la agregación al medio de importantes patógenos en sus deposiciones; este nivel de conciencia extrema las soluciones “higiénicas” con la aplicación mayormente de químicos, que al final terminan en las plantas o tanques sépticos, paralizando la buena digestión de estos; siendo el lugar en donde con un buen manejo por la acción biológica de los microorganismos no patógenos, se eliminan los posibles contaminantes biológicos ya sea por antagonismo, competencia, supresión, depredación. Ejemplo de contaminación biológica: Cabe destacar los virus de la Hepatitis: en 1 gr. de heces de un enfermo existen entre 10-106 dosis infecciosas del virus de la hepatitis. El tracto intestinal del hombre contiene numerosas bacterias conocidas como Organismos COLIFORMES. Cada individuo evacua de 105-4x105 millones de coliformes por día, que aunque no son dañinos, se utilizan como indicadores de contaminación debido a que su presencia indica la posibilidad de que existan gérmenes patógenos de más difícil detección. La Digestión de los vertidos. El proceso de digestión de los residuos orgánicos se lleva a cabo por la combinación anaerobia o por vía aerobia como procesos microbianos. Ambas soluciones tienen sus ventajas e inconvenientes, si bien puede decirse que en instalaciones importantes resulta más conveniente la primera, reservándose la vía aerobia para estaciones de menor importancia. WaterVision, Operation Center 1, CH-8058 Zürich, Tel. +41 44 822 22 04, Fax +41 44 822 22 05 www.watervision.ch, [email protected] La digestión es un proceso microbiológico. Básicamente en este proceso actúan tres componentes biológicos, el natural establecido en el sistema, el que ingresa como aporte de los residuos orgánicos y los componentes microbiales agregados para mejorar la digestión y transformación de los desechos. Existe una organización sinérgica entre las diferentes bacterias implicadas en la metanogénesis (metano y CO2). La reacción general podría resumirse como: Materia Orgánica >Biomasa >CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S Entre las bacterias que forman parte de los digestores anaerobios se pueden encontrar anaerobias estrictas o facultativas, tanto Gram negativas (Bacteroides), como Gram positivas (Clostridium, Bifidobacterium, Lactobacillus, Streptococcus). Existen 4 grupos o categorías de bacterias que participan en los pasos de conversión de la materia hasta moléculas sencillas como metano o dióxido de carbono y que van cooperando, se unen sinérgicamente creando un resultado que aprovecha y maximiza las cualidades de cada uno de los elementos: Grupo 1: Bacterias hidrolíticas: (Clostridium, Proteus, Bacteroides, Bacillus, Vibrio, Acetovibrio, Staphyloccoccus) que rompen los enlaces complejos de las proteínas, celulosa, lignina o lípidos en monómeros o moléculas como aminoácidos, glucosa, ácidos grasos y glicerol. Estos monómeros pasarán al siguiente grupo de bacterias. Grupo 2: Bacterias fermentativas acidogénicas: (Clostridium, Lactobacillus, Escherichia, Bacillus, Pseudomonas, Desulfovibrio, Sarcina). Convierten azúcares, aminoácidos y lípidos en ácidos orgánicos (propiónico, fórmico, láctico, butírico o succínico), alcoholes y cetonas (etanol, metanol, glicerol, acetona), acetato, CO2 y H2. Grupo 3: Bacterias acetogénicas: Son bacterias sintróficas (literalmente “que comen juntas”), es decir, solo se desarrollan como productoras de H2 Syntrophobacter wolinii, especializada en la oxidación de propionato, y Syntrophomonas wolfei, que oxida ácidos grasos que tienen de 4 a 8 átomos de carbono, convierten el propiónico, butírico y algunos alcoholes en acetato, hidrógeno y dióxido de carbono, el cual se utiliza en la metanogénesis. Etanol + CO2 2 Acido propiónico + 2H2 Acido butírico + 2H2 2 + 3H2 2 En esta etapa del proceso muchos de los patógenos, han sido reducidos por variaciones ambientales, por la modificación de pH, presencia de antibióticos, presencia o ausencia de oxigeno. WaterVision, Operation Center 1, CH-8058 Zürich, Tel. +41 44 822 22 04, Fax +41 44 822 22 05 www.watervision.ch, [email protected] 4 grupo: Metanógenas: Estas bacterias se dividen en 2 subgrupos: Metanógenos hidrogenotróficos (bacterias quimiolitótrofas que utilizan hidrógeno): CO2 + 4H2 4 + 2H2O Metanógenas acetotr 4 + CO2. Sólo dos géneros, Methanosarcina (cocos grandes e irregulares en paquetes, Gram positivos) y Methanothrix (bacilos alargados, Gram negativos) tienen especies acetotróficas, aunque las primeras pueden utilizar también CO2 + H2 como sustrato. Todas las bacterias metanogénicas se incluyen en el dominio Archaea. Digestión aerobia (es un componente mecánico-químico) Es otro procedimiento de digestión de residuos orgánicos se utiliza la aeración (turbinas) en estabilizar el fango, destruyendo así los sólidos volátiles. Acondicionamiento de los fangos (fase química) Los fangos tienen una estructura coloidal a los que se añaden reactivos floculantes que rompen la estructura coloidal y le confiere otra de carácter granular de mayor filtrabilidad. Los más utilizados son las sales de hierro (Cl3Fe), sales de aluminio, cal (CaO) y/o polielectrolito. Digestión anaerobia Este proceso, a contrario de la digestión aerobia, es producido casi únicamente por bacterias. La digestión anaerobia puede hacerse en una o dos etapas. Generalmente, el hacerlo en dos etapas (digestores primarios y secundarios) produce mejores resultados. En los primarios, el fango se mezcla constantemente con el propio gas producido para favorecer la digestión, mientras que en el secundario simplemente se deja sedimentar el fango antes de extraerlo. El proceso completo dura aproximadamente 30 días (20 en los digestores primarios y 10 en el secundario). Las ventajas: El aceptor final de electrones suele ser CO2, no hace falta la adición de oxígeno, abaratando el proceso; menor cantidad lodos, solo un 5% del carbono orgánico se convierte en biomasa, en contraste con hasta el 50% de las condiciones aerobias Desventajas: Es más sensible a tóxicos inhibidores, la puesta a punto del sistema requiere también largos periodos. WaterVision, Operation Center 1, CH-8058 Zürich, Tel. +41 44 822 22 04, Fax +41 44 822 22 05 www.watervision.ch, [email protected] USO DE H2Bio® H2Bio® es complemento en la estabilización de los lodos sépticos, aportando en la reducción de microorganismos patogénicos e inhibiendo, o eliminando su potencial de (putrefacción) producción de olores: mercaptanos, gas sulfhídrico, subproductos aminados, ácidos grasos, otros “El proceso de estabilización biológica se define como la transformación de la parte más putrefacta de las aguas negras mediante la solubilización y reducción de sustancias orgánicas complejas por la acción de microorganismos en ausencia de oxígeno (Bettiol y Camargo, 2000).” Una vez que los lodos han pasado por esta estabilización, sus características varían porque hay una elevación de los sólidos fijos, hay pérdidas de nitrógeno y una reducción de los coliformes fecales de un tratamiento que garantice la estabilización de los lodos sépticos producidos. H2Bio® es una mezcla de microorganismos benéficos que crean un ambiente negativo para patógenos y son efectivos degradadores de materia orgánica; reducción casi total de coliformes totales y fecales, cambio de un olor muy fuerte y putrefacto a un olor fuerte de fermentación, reducción de la demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), reducción del contenido de nitratos y reducción del pH. (Los olores generados por la putrefacción son uno de los principales impactos de la descarga de lodos sépticos crudos). Con la aplicación de H2Bio® Desaparece el olor a putrefacción y se transforma en olor dulce por la intensa fermentación que se causa, manifestándose también en una modificación del color oscuro de la putrefacción a un el color café rojizo (caramelo) correspondiente a las colonias de bacterias ácido lácticas y/o levaduras responsables de la fermentación; otra de las evidencias de la intensa fermentación se confirma con los resultados de la dismunición del pH hasta 4.5 en promedio al finalizar La acidez impacta importantemente en la eliminación de microorganismos patogénicos. Por ejemplo: Escherichia coli se desarrolla óptimamente con pH entre 6 y 7, y su mínimo es 4.4. (Atlas y Bartha, 2002) La fermentación con H2Bio® suprime la putrefacción, y la condición antioxidante resultante del metabolismo de algunos de los microorganismos presentes en H2Bio® elimina la propagación de microorganismos patogénicos. La liberación de antioxidantes y la rápida reducción del pH, inhiben la nitrificación y se favorece la reducción desasimiladora de nitratos, presentes en el proceso de desnitrificación. Los nitratos son considerados unos de los contaminantes del agua subterránea y superficial (Sawyer et al., 2000), y la reducción de estos por parte de los microorganismos en su respiración es un indicador de la estabilización de lodos. Otras de las acciones suficientemente comprobadas son la degradación de grasas y aceites, en las trampas de grasa, como también la eliminación de las obstrucciones en las tuberías de desagüe, problemas frecuentes de los restaurantes y cocinas en general. WaterVision, Operation Center 1, CH-8058 Zürich, Tel. +41 44 822 22 04, Fax +41 44 822 22 05 www.watervision.ch, [email protected] CONCLUSIONES La descomposición de materia orgánica es un proceso de transferencia de energía, basada en complejos procesos enzimáticos, lo que hace que H2Bio® sea un catalizador eficaz del proceso de estabilización de lodos. La intensa fermentación anaeróbica generada por el tratamiento H2Bio® inhibe los procesos de putrefacción en el lodo séptico y, en consecuencia, eliminación de la producción de olores desagradables. FERMENTACIÓN La fermentación es un tipo específico de metabolismo heterótrofo que utiliza carbono orgánico en vez de oxígeno como receptor terminal de electrones. Esto significa que estos organismos no utilizan una cadena de transporte de electrones para oxidar NADH a NAD+ y por lo tanto deben tener un método alternativo para usar esta energía reductora y mantener una fuente de NAD+ para el funcionamiento apropiado de las rutas metabólicas normales (por ejemplo, la glicólisis). Puesto que no requieren oxígeno, los organismos fermentadores (levaduras y lactobacillus) son anaerobios, estos organismos pueden utilizar fermentación bajo ciertas condiciones anaerobias y respiración cuando el oxígeno está presente. Estos organismos son anaerobios facultativos. Para evitar la superproducción de NADH, los organismos fermentadores obligados generalmente no tienen un ciclo completo del ácido cítrico. En vez de usar ATPasas como en la respiración, el ATP en organismos fermentantes es producido por la fosforilación a nivel de substrato donde un grupo fosfato se transfiere de un compuesto orgánico de gran energía al ADP para formar el ATP. Todos los organismos reductores del sulfato (bacterias fototróficas) son anaerobios obligados, puesto que el sulfato es energéticamente estable antes de que pueda ser metabolizado debe primero ser activado por adenilación para formar APS (adenosina 5fosfosulfato) de tal modo que se consume ATP. El APS es entonces reducido por la enzima APS reductasa a sulfito (SO32- ) y AMP, en los organismos que utilizan compuestos de carbono como donadores de electrones, el ATP consumido es proporcionado por la fermentación del substrato de carbono. El hidrógeno producido durante la fermentación es realmente quién conduce la respiración durante la reducción del sulfato, eventualmente, los electrones pasan de la enzima hidrogenasa a la APS reductasa, que junto con la sulfito reductasa termina la reducción del sulfato a sulfuro del hidrógeno. Bioquímicamente, la oxidación del amoníaco ocurre por la oxidación en varios pasos del amoníaco a hidroxilamina (NH2OH) por la enzima amonio monooxigenasa en el citoplasma, La reducción del nitrito es mucho más simple: el nitrito es oxidado por la enzima nitrito oxidoreductasa Fototrofía Muchos microorganismos son capaces de usar la luz como fuente de la energía (fototrofía). Además de la fotosíntesis oxigénica, muchas bacterias pueden también fotosintetizar de forma anaerobia, típicamente con sulfuro de hidrógeno (H2S) como donador de electrones para producir sulfato. El azufre inorgánico (S0), tiosulfato (S2O32- WaterVision, Operation Center 1, CH-8058 Zürich, Tel. +41 44 822 22 04, Fax +41 44 822 22 05 www.watervision.ch, [email protected] y el hierro ferroso (Fe2+) son también usados por algunos organismos. Filogenéticamente, todas las bacterias fotosintéticas oxigénicas descienden de Cyanobacteria, mientras que las bacterias fotosintéticas anoxígenas pertenecen a las bacterias púrpuras (Proteobacteria), a las bacterias verdes del azufre (por ejemplo, Chlorobium), a las bacterias verdes no del azufre (por ejemplo, Chloroflexus) o a Heliobacteria (bacterias Gram positivas de contenido GC bajo). Además de estos organismos, algunos otros (por ejemplo la archaea Halobacterium o la bacteria Roseobacter, entre otras) pueden utilizar la luz para producir energía usando la enzima bacteriorodopsina. Este tipo de metabolismo no se considera fotosíntesis sino fotofosforilación, puesto que genera energía, pero no fija directamente el carbono. Como consecuencia de la diversidad de bacterias fotosintéticas, existen numerosos mecanismos por los cuales la luz es convertida en energía para el metabolismo. Todos los organismos fotosintéticos localizan sus centros de reacción fotosintéticos dentro de membranas, que pueden ser invaginaciones de la membrana citoplásmica (bacterias púrpuras), membranas del tilacoide (Cyanobacteria), estructuras en antena especializadas llamadas los clorosomas (las bacterias verdes del azufre y no del azufre) o la membrana citoplásmica en sí misma (heliobacteria). Diversas bacterias fotosintéticas también contienen diversos pigmentos fotosintéticos tales como clorofilas y carotenoides permitiendo que se aprovechen diversas porciones del espectro electromágnetico y de este modo habiten diversas zonas. Algunos grupos de organismos contienen estructuras captadoras de luz más especializadas, por ejemplo, ficobilisomas en Cyanobacteria y clorosomas en las bacterias verdes del azufre y no del azufre, aumentando la eficiencia en la utilización de la luz. COMPONENTES DEL H2Bio® Esta compuesto por una mezcla de microorganismos beneficiosos como las bacterias acido lácticas (yogurt, leche agria, etc.),bacterias púrpuras (fototróficas) y levaduras, organismos presentes en el medio ambiente: Bacterias acidolácticas: Lactobacillus plantarum; L. Casei; Streptococcus Lactis. Bacterias fotosintetizadora: Rhodopseudomonas sp; Rhodobacter Sphaeroides. Levaduras: Saccharomyces Cerevisiae Actinomycetes: Streptomyces Albus; S. Griseus. Fermenting fungi: Aspergillus oryzae WATERVISION, SUIZA Y EL TRATAMIENTO BIOLOGICO Watervision, una empresa de tratamiento biológico de Suiza, entró recientemente en colaboración con Bio-Soluciones, Costa Rica, empresa productora de H2Bio®. Las dos empresas comparten una visión: que la calidad del agua es un problema biológico, el cual puede ser tratado con más efectividad a través de la tecnología biológica a un precio popular. La base de esta relación es el hecho de que el tratamiento del agua contaminada se encuentra con dificultades similares y comparte objetivos comunes en todo el mundo. El producto que se utiliza para tratamientos en América latina se llama WaterVision, Operation Center 1, CH-8058 Zürich, Tel. +41 44 822 22 04, Fax +41 44 822 22 05 www.watervision.ch, [email protected] Bio-Aguas (Registro del Ministerio de Salud #Q-39291-9), y consideramos que tiene potencial para ser de gran efectividad en una diversidad de condiciones.