El metil ter-butil éter es uno de los compuestos del energético más perjudiciales

Estudian sistema biológico contra la contaminación de agua por gasolina

Marcia Guadalupe Morales, del IMP, trabaja con el microorganismo llamado Pseudomona aeruginosa, que degrada ese componente y algunos otros, como pentano, hexano e isoctano

AGENCIA CONACYT

La doctora Marcia Guadalupe Morales Ibarría, investigadora adscrita al Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), trabaja en el estudio de sistemas biológicos para combatir la contaminación de los acuíferos causada por los principales compuestos de la gasolina, particularmente por el metil ter-butil éter (MTBE).

El MTBE es un oxigenante que se agrega a las gasolinas para mejorar la combustión y elevar el octanaje. Este compuesto tiene una estructura estable que dificulta su degradación y hace que persista por largos periodos en el medio ambiente, afectando principalmente acuíferos subterráneos. Este compuesto está clasificado por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) como probable carcinógeno, pero gracias a su bajo umbral de detección de olor y sabor es fácil de percibirse en aguas contaminadas.

El metil ter-butil éter comenzó a utilizarse en las gasolinas a finales de los años 70 en Estados Unidos como sustituto del tetraetilo de plomo, el cual "estaba causando graves salud pública en las grandes ciudades, ya que grandes cantidades de plomo se liberaban a la atmósfera por medio de procesos de combustión de la gasolina y se acumulaba en la sangre", comenta la especialista.

El uso del MTBE tuvo efectos benéficos sobre la calidad del aire, pues redujo las emisiones de monóxido de carbono, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno a la atmósfera, pero se convirtió en un problema cuando se le asoció con algunos malestares en la salud de los trabajadores petroleros estadunidenses y usuarios de gasolina.

La problemática se acentuó cuando se dio a conocer que el MTBE había contaminado gran cantidad de pozos de agua para consumo humano en Estados Unidos. La preocupación por el MTBE aumentó cuando, de acuerdo con algunos estudios realizados en animales, se determinó que era capaz de generar cáncer.

"En México existen pocos estudios sobre la contaminación por gasolina y en específico por MTBE", apunta la doctora Morales Ibarría. "Uno fue realizado por el Gobierno del Distrito Federal en 2001, mediante el cual se analizaron muestras de suelo y agua en los alrededores de las gasolineras. Los resultados mostraron que había contaminación por MTBE: de 225 muestreos que se hicieron en 75 por ciento se detectó su presencia en niveles superiores a los límites establecidos en Estados Unidos por la EPA."

Afortunadamente el análisis de 33 pozos de agua profundos, cercanos todos a gasolineras; resultó negativo en cuanto a rastros del contaminante, "pero el problema está latente", advierte la especialista.

Ante esta problemática, la investigadora del IMP trabaja en una alternativa de tratamiento basada en agentes biológicos, los cuales garantizan la eliminación de los contaminantes a bajo costo y en condiciones de operación seguras.

Propuesta

Dicho sistema consiste en el uso de un microrganismo llamado Pseudomona aeruginosa, el cual se encarga de degradar el metil ter-butil éter y algunos otros componentes de la gasolina, como pentano, hexano, isoctano y tolueno.

"La Pseudomona puede degradar una amplia variedad de compuestos, al MTBE lo elimina por cometabolismo, es decir, no puede degradarlo si se encuentra solo, pero si se agrega una fuente de carbono adicional el MTBE es mineralizado por completo", afirma Morales Ibarría.

En los sistemas biológicos, "el principio activo son los microorganismos; todo gira alrededor de ellos. Así que para desarrollar un reactor que elimine este contaminante necesitamos proporcionar al microorganismo las condiciones adecuadas para que pueda llevar a cabo la degradación", explica la doctora.

Primero se requiere inmovilizar la Pseudomona en un material de empaque para que no haya pérdidas en la biomasa y que el flujo de agua no la arrastre; posteriormente se le deben proporcionar nutrientes, pues "para que los microorganismos hagan su trabajo necesitan comer y en este caso su alimento son los contaminantes, que usa como fuente de carbono y energía, pero además necesitan otros compuestos, como sales minerales y oxígeno", precisa la especialista.

En una primera fase de la investigación se diseñó un sistema de tres reactores de lecho empacado con perlita y volumen de un litro. En esta etapa se trató de eliminar al MTBE dentro de la mezcla de gasolina y se observó que, bajo estas condiciones, este compuesto fue degradado, pero cuando la corriente a tratar contenía únicamente MTBE, no era consumido por el microorganismo; "entonces lo que se hizo fue agregar pentano al sistema y se obtuvo una eliminación en el reactor superior a 60 por ciento."

Con este mismo arreglo de reactores se evaluó la importancia de los niveles de aireación, es decir, del oxígeno para eliminar los contaminantes; al primer reactor se le alimentó con una fuente alterna de aceptores de electrones, para lo cual se usaron nitratos en lugar de oxígeno, y en los otros dos se probaron diferentes flujos de aire. Se pudo observar que el MTBE fue degradado únicamente en condiciones aerobias y que el nivel de oxigenación fue determinante en la degradación de este compuesto.

Posteriormente se construyó un segundo prototipo del sistema, éste con capacidad de 20.8 litros; el material de empaque fue tezontle y el organismo inoculado el mismo: Pseudomona aeruginosa.

En este segundo sistema se hicieron variaciones en las condiciones de operación, se vio cuál fue la máxima capacidad de eliminación del sistema, se agregó un contaminante de más fácil degradación, como el tolueno. Ante la presencia de este nuevo agente, la Pseudomona no dejó de consumir el MTBE, pero la velocidad de eliminación disminuyó.

Asimismo se hicieron cortes en la alimentación de pentano al sistema para saber cómo afectaba la eficiencia de remoción del MTBE, y "lo que se demostró fue que la alimentación con pentano, como sustrato alterno para degradar el MTBE, no tiene que ser continua, sino que puede hacerse por pulsos y la degradación del MTBE no se ve afectada", explica Morales Ibarría.

Para concluir la doctora Morales mencionó: "Hay que ser muy cuidadosos en las acciones adoptadas para remediar un problema de contaminación, ya que en este caso, al tratar de reducir la contaminación atmosférica, se ha afectado a los acuíferos subterráneos, que son fuente importante de agua para consumo humano".

Con esta investigación se espera sentar las bases para una solución definitiva, eficiente y de bajo costo al problema de un compuesto que ha demostrado ser recalcitrante, además de contribuir a la generación de conocimientos para nuevas investigaciones relacionadas con la contaminación en acuíferos.