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Microorganismos
potenciales degradadores de cianuro en residuos de
minería de oro
Edwin Cardona, Laura Osorno, Juan Carlos Loaiza
Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín
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INTRODUCCIÓN
• Minería tradicional de oro en Colombia ocupa un 44% de los municipios del país
• Genera cambios ambientales y
sociales • La industria minera aurífera
esta citada como una de las mayores fuentes de contaminación de aguas por cianuro
• Decreto 1594 de 1997 (50 ppm CN)
Marmato, Caldas, 2015
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CIANURO
Es una sustancia química tóxica conocida en la minería, la producción de plásticos, galvanoplastia, bronceado, síntesis química, entre otros
Compuestos de cianuro: HCN, sales inorgánicas simples (NaCN, KCN), complejos metal-cianuro, tiocianatos y cianuros orgánicos o nitrilos
[Fe (CN)6]4 y [Fe (CN)6]3 son los más fuertes complejos de cianuro, y estos son susceptibles a la disociación por luz ultravioleta
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• Síntesis química
• Producido: • Microorganismos • Plantas (cianogénicas) • Insectos
• Contaminación
• Aires • Suelo • Agua
• Toxicidad
• Dosis letales • Dosis no-letales • Inhibidor: crecimiento, metabolismo y respiración
PROBLEMA
Marmato, Caldas, 2015
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• Accidentes catastróficos para los ecosistemas y las poblaciones • contaminando regiones remotas (2000 km)
• La biorremediación y la fitorremediación
INTRODUCCIÓN
Desembucadura río Cauca Quebrada Pantanos Marmato, Caldas, 2015
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DEGRADACIÓN DEL CIANURO
Procesos Físicos
Funcionan en la parte superficial del
agua
Luz UV
Oxidación fotocatalítica
Procesos Químicos
Más rápido
Más costoso
Cloración alcalina
Peróxido de Hidrógeno
Dióxido de Sulfuro/Aire
Procesos Biológicos
Bajo costo
desintoxicación completa
Biorremediación
Fitoremediación
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• Especies microbianas pueden en ambientes con CN
• Bacterias utilizan CN como una fuente de carbono y/o nitrógeno
• La toxicidad del CN puede limitar la capacidad de un microorganismo
JUSTIFICACIÓN
Canalón Iglesia Unión Quebradas Marmato, Caldas, 2015
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OBJETIVOS ESPECIFICOS
• Aislar microorganismos que puedan degradar cianuro en suelos contaminados por minería de oro
• Evaluar el efecto de microorganismos en la degradación de cianuro bajo condiciones in vitro
• Evaluar la efectividad de microorganismos degradadores de cianuro, como posible
alternativa en procesos de biorremediación utilizando especies vegetales bajo condiciones de invernadero
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL Evaluar el efecto de la biorremediación mediante el uso de residuos contaminados con cianuro subproducto de la minería de oro en el establecimiento de especies vegetales
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MATERIALES Y MÉTODOS
Marmato
Fuente: Alcaldía de Marmato Fuente: Alcaldía de Marmato
Área de estudio
• 250 ml de agua con
sedimento
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• Aislamiento y purificación de microorganismos • Muestras de Agua • Muestras de suelo • AN, King A, King B, FN
• Las muestras fueron incubadas por 4 días a 25°C
MATERIALES Y MÉTODOS
Medio sólido
Agar, pH 11
Glucosa 1 g L-1
NaCN (100-400
ppm)
Medio Líquido
pH 11
Glucosa 1 g L-1
NaCN (100 y
200 ppm)
pH: potenciómetro CN: electrodo específico
Agitación por 9 días 100 rpm
Encubación por 9 días 25°C
Crecimiento
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Diseño completamente al azar con arreglo
factorial 3x2
3: 0, 100 , 200 ppm CN
2: Con y sin inoculación
Tres réplicas
Análisis de varianza. Las pruebas se hicieron con un nivel de significancia P
≤0.05, mediante el uso del software STATGRAPHICS versión centurión XVI
MATERIALES Y MÉTODOS
Diseño experimental
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MATERIALES Y MÉTODOS
Inceptisol Marmato, Caldas Porcentaje de humedad: 17% Máxima capacidad de retención de agua: 20%
Suelo esterilizado con dazomet (3,5-dimetil-1,3,5-tiadazina-2-tiona) por 8 días Materas de 500g de suelo
Textura pH C.E M.O Al Ca Mg Kg Na CICE P S Fe Mn Cu Zn B
A% L% Ar% Clase
56 30 14 FA 5 5,1 0 6 5 0 0,1 12 19 16 96 13 3 29 0,2
Suelo
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Ensayo en invernadero
Plantas
• Brachiaria decumbens (Gramínea)
• Leucaena leucocephala (Leguminosa)
• Germinación de semillas • 3 Semanas se realizó un raleo • Riego: Solución Hoagland libre de N • 2 meses
MATERIALES Y MÉTODOS
Conteo Neübauer
5 mL de inóculo por
muestra
Bacterias
Variables • Altura (cm) • Masa área seca (g) • Concentración de CN en el suelo
(ppm) • Presencia de las bacterias (UFC/g
suelo)
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Diseño completamente al azar con arreglo factorial 3x2x2
3:0, 100, 200 ppm CN
2: con y sin C
2: con y sin BR
Cuatro réplicas
Análisis de varianza. Las pruebas se hicieron con un nivel de
significancia P ≤0.05, mediante el uso del software STATGRAPHICS
versión centurión XVI
MATERIALES Y MÉTODOS
Diseño Experimental
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RESULTADOS
Bacteria roja
Bacteria blanca rugosa
Bacteria cremosa
Bacteria amarilla
Bacteria blanca
Bacteria rosada
Aislamiento y Purificación
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Bacteria roja 200 ppm
Bacteria blanca rugosa 400 ppm
Bacteria cremosa 300 ppm
Bacteria amarilla 100 ppm
Bacteria blanca 100 ppm
Bacteria rosada 100 ppm
RESULTADOS
Crecimiento en medio con CN
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a
e e e
d
b
c
0
50
100
150
200
250
Control R BR C B A RS
CN
(p
pm
)
Tratamientos
RESULTADOS
Degradación de CN
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a
a
a a
a
a
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
Control R BR C B A RS
Ce
l/m
L (
10
^7
)
Tratamiento
RESULTADOS
Conteo de Células
b
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• En 9 días, 3 morfotipos de bacterias lograron reducir a casi una tercera parte el
CN inicial del medio. Lo anterior demuestra que estas bacterias no solo toleran el
CN sino que además lo están metabolizando o transformando. Esto refleja la
posibilidad de generar ensayos con sustratos contaminados con CN y así evaluar
su funcionamiento bajo condiciones de invernadero
CONCLUSIONES
• La concentración de células por mL-1 refleja que el medio con CN no inhibió el
crecimiento bacteriano
• Todas las bacterias degradaron el CN en el ensayo in vitro pero no presentaron la
misma eficiencia o el mismo poder de degradación de este compuesto porque la
adaptación y resistencia de estas no es completo con sustancias tan
contaminantes
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RESULTADOS
Brachiaria decumbens Leucaena leucocephala
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Altura de Leucaena
RESULTADOS
0
4
8
12
16
20
24
28
32
Control BR C CxBR
Alt
ura
(cm
)
Tratamientos
100ppm
200ppm
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Altura de Brachiaria
RESULTADOS
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Control BR C CxBR
Alt
ura
(cm
)
Tratamientos
100 ppm
200 ppm
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Variación en la concentración de CN a 100 ppm en suelo
RESULTADOS
0
20
40
60
80
100
120
Control BR C CxBR
Co
nce
ntr
ació
n C
N (
pp
m)
Tratamientos
CN inicial
CN final
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Variación en la concentración de CN a 200 ppm en suelo
RESULTADOS
0
50
100
150
200
250
Control BR C CxBR
Co
nce
ntr
ació
n C
N (
pp
m)
Tratamientos
CN inicial
CN final
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RESULTADOS
Leucaena C 100 ppm CN Leucaena BR 200 pmm CN
Brachiaria C 200 ppm CN Brachiaria BR 100 ppm CN
Reaislamiento de microorganismos
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CONCLUSIONES
• Las bacterias con las que se trabajó en este experimento cumplen una
función de degradación en ensayos in vitro
• Las condiciones en las que se realizó el ensayo en invernadero fueron las
adecuadas para el crecimiento de las plantas y microorganismos que
degradan el CN, pero las bacterias con las que se trabajó no tuvieron un
efecto significativo en la degradación de este compuesto
• La presencia de nódulos en la planta (Leucaena) demuestra la actividad por
parte de microorganismos
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GRACIAS