Biodegradació i bioremediació de fuel del "Prestige". Caracterització química i comunitats microbianes implicades

Abstract

[cat] El novembre de 2002 el Prestige s'accidentà i enfonsà a 130 milles nàutiques del litoral gallec. Van vessar-se més de 60 kt de fuel Bunker C, que generaren un fort impacte ambiental, econòmic, social i mediàtic. Aquest treball ha pretès caracteritzar-ne químicament els processos d'envelliment per contribuir a conèixer-ne el destí ambiental, estudiar les comunitats microbianes implicades en la degradació i avaluar l'ús d'un fertilitzant oleofílic com a agent bioestimulant.En un primer experiment in vitro es constatà que el fertilitzant augmentava significativament la degradació de les fraccions lleugeres del fuel, en tenir un efecte tensioactiu, que n'incrementava la solubilitat i biodisponibilitat. Al camp, el fertilitzant augmentà i accelerà la degració d'n-alcans i hidrocarburs aromàtics policíclics (HAP), particularment els pesats i alquilats. La comunitat microbiana presentà una diversitat elevada i no van detectar-se canvis significatius en períodes de mostreig o entre parcel·les, excepte les mostres del dia 30 de la parcel·la tractada, les diferències de la qual s'expliquen per la presència del fertilitzant. Un gènere important a destacar seria Rhodococcus que podria estar relacionat amb la degradació d'n-alcans de cadena llarga.A partir de la mostra de chapapote de l'experiment in vitro, s'obtingué un consorci degradador autòcton per enriquiment. L'inòcul s'estudià per MPN, aïllament de soques degradadores, DGGE i llibreria de clons del gen 16S rRNA. Inicialment es detectaren 19 gèneres, sobretot de γ i α-proteobacteria, molts degradadors d'hidrocarburs (com Marinobacter o Alcanivorax). Al consorci resultant només se'n detectaren 13, amb predomini d'Alcanivorax.En un experiment dut a terme per avaluar la capacitat degradativa del consorci i estudiar l'evolució de la comunitat durant la degradació, els degradadors d'hidrocarburs alifàtics i n-alcans van augmentar ràpidament (de 105 to 108 MPN ml-1) i només hi hagué diferències significatives entre ambdós tipus de recompte al final de l'experiment, quan la població degradadora d'hidrocarburs alifàtics fou superior. Els degradadors d'HAP van créixer més lentament i els recomptes foren més baixos (de 104 to 107 MPN ml-1). Ambdues fraccions es degradaren més del 40% durant la cinètica.Els gèneres predominants foren d' α-proteobacteria (Thalassospira, Parvibaculum) i de γ (Alcanivorax, Marinobacter). En el cas dels degradadors de fracció alifàtica i n-alcans, la diversitat va reduir-se significativament i predominaren tres bandes corresponents a Thalassospira, Alcaligenes i Parvibaculum. El PCA dut a terme permet suposar que Marinobacter i Parvibaculum estarien relacionats amb la degradació tardana del fuel i que mentre que Marinobacter s'associaria a la degradació d'alcans o hidrocarburs alifàtics, Mesorhizobium s'associaria a la d'HAP.Com que al fuel del Prestige són abundants les resines i els asfaltens (fraccions més polars i pesants), que no havien estat analitzades prèviament, i que al medi es produeixen altres processos d'envelliment com la fotooxidació, es dugué a terme un experiment per conèixer la interacció entre ambdós processos, i com aquests afectaven la resta de fraccions del fuel (carbazols, resines i asfaltens). Les mostres s'analitzaren per GC-FID, GC-MS, FTIR i GCxGC-ToFMS.La fotooxidació afectà notablement la fracció aromàtica i la de resines augmentà relativament. La fracció d'asfaltens no es va veure alterada significativament. La biodegradació afectà les fraccions més lleugeres, però les pesants pràcticament no van variar. L'anàlisi en detall de les fraccions per GC-MS i GCxGC-ToFMS, revelà que, si bé el consorci degradava "només" la major part dels n-alcans, els HAP i els carbazols, l'acció conjunta dels processos de fotooxidació i biodegradació incrementava i accelerava la degradació. Va veure's, també, que la fotooxidació generava compostos més polars que eluïen a la fracció de les resines. Aquests compostos desapareixien en biodegradar les mostres.

[eng] In November 2002 the oil tanker "Prestige" had and accident and sank 130 nautical miles from the Galician coast, releasing more than 60 kt of Bunker C, which had strong environmental, economical, social and mediatic impacts. This work aims to contribute to understand the fate of the heavy oil and the microbial communities involved in its biodegradation.A laboratory assay was performed to provide preliminary information on the potential biodegradability of the heavy oil, using two microbial consortia and hydrophilic and oleophilic fertilizers (S200). S200 strongly increased the extent of biodegradation, especially of recalcitrant compounds. A subsequent field assay showed an enhanced biodegradation of both the aliphatic and aromatic fractions. No significant changes on microbial community structures were detected, with the exception of the fertilized samples taken at day 30.An autochthonous consortium was obtained from fuel by enrichment. The microbial community, studied using culture-dependent and non-dependent techniques (DGGE, clone libraries), was mainly comprised of α- (Thalassospira, Parvibaculum) and γ-proteobacteria (Alcanivorax, Marinobacter) and was able to degrade most of the n-alkanes, PAHs and carbazoles, but not the heavy fractions.To study the interactions between the photooxidation and biodegradation processes and to assess the degradation of the polar fractions of the heavy oil, a third in vitro assay was carried out. The samples were analized by GC-FID, GC-MS, FTIR, TLC and GCxGC-ToFMS. Phootoxidation affected basically the aromatic fraction, whereas the resines relatively increased and the asphaltenes experienced no significant alterations. The combination of both processes accelerated and enhanced the degradation of fuel, not only of the light fractions but also of polar photooxidation products.