Artículos de investigación

 

Electrobioremediation as a hybrid technology to treat soil contaminated with total petroleum hydrocarbons

 

La electrobiorremediación como una tecnología híbrida en el tratamiento de suelo contaminado con hidrocarburos totales de petróleo

 

M.A. Martínez-Prado¹*, J. Unzueta-Medina ¹ and M.E. Pérez-López²

 

¹ Instituto Tecnológico de Durango, Blvd. Felipe Pescador # 1830 Ote. Col. Nueva Vizcaya, C. P. 34080, Durango, Dgo., México. *Corresponding author. E-mail: adriana.martinez@orst.edu.

² Instituto Politécnico Nacional-CIIDIR Unidad Durango. Sigma 119, Fracc. 20 de Noviembre II, C.P. 34233, Durango, Dgo., México.

 

Received December 2, 2013.
Accepted March 3, 2014.

 

Abstract

Contaminated soil with Total Petroleum Hydrocarbons (TPH) was subjected to treatment in an experimental prototype with effluent recirculation. A 2^k experimental design was used, with two factors (electric field and microorganisms' growth) and two levels (presence and absence of the factors), resulting in 4 treatments (triplicate) designated as: leaching, bioremediation, electroremediation, and electrobioremediation. Total petroleum hydrocarbons attached to the soil surface showed a higher migration to the aqueous phase due to the application of low intensity current. Growth of native microorganisms present in the soil was stimulated with the addition of micro and macronutrients; TPH were degraded used as carbon source and electron donor, using oxygen (aeration) as electron acceptor. There were statistical significant differences between treatments supporting EBR as the best alternative. Results showed 24.5 ± 3.1% of TPH removal from the soil into the aqueous phase for lixiviation and 32.1 ± 1.4% for bioremediation, both at 360 hours. For electroremediation a 54.8 ± 2.2% removal (360 h) and 68% (700 h) and 68.6 ± 3.8% (360 h) and 89% (700 h) for electrobioremediation. Remediated soil in electrobioremediation reached 2,596 mg TPH/kg soil, such concentration is lower than the maximum permissible limit (MPL) set by Mexican regulation.

Keywords: electrobioremediation, leaching, TPH, nutrients, contaminated soils.

 

Resumen

Suelo contaminado con Hidrocarburos Totales de Petróleo (HTP) fue sometido a tratamiento en una celda experimental con recirculación. Se utilizó un diseño experimental 2^k, (factores: campo eléctrico y crecimiento de microorganismos) y (niveles: presencia y ausencia de los factores), resultando en 4 tratamientos (triplicado) denominados como: lixiviación, biorremediación, electrorremediación y electrobiorremediación. Los hidrocarburos totales de petróleo adheridos al suelo mostraron una mayor migración a la fase acuosa por la aplicación de corriente de baja intensidad. El crecimiento de microorganismos nativos del suelo se estimuló con la adición de micro y macronutrientes; los HTP fueron degradados como fuente de carbono y donador de electrones empleando oxígeno (aireación) como aceptor de electrones. Existieron diferencias significativas entre los tratamientos siendo la EBR la mejor alternativa de tratamiento. La remoción de HTP del suelo a la fase acuosa fue de 24.5 ± 3.1% (lixiviación) y 32.1 ± 1.4% (biorremediación), ambos a 360 horas. Para electrorremediación de 54.8 ± 2.2% (360 h) y 68% (700 h) y 68.6 ± 3.8% (360 h) y 89% (700 h) en electrobiorremediación. El suelo remediado con electrobiorremediación alcanzó 2,596 mg HTP/kg de suelo, concentración inferior al límite máximo permisible (LMP) establecida por la regulación Mexicana.

Palabras clave: electrobiorremediación, lixiviación, HTP, nutrientes, suelos contaminados.

 

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Acknowledgments

This research was funded by the General Directorate of Technological Higher Education (DGEST, Spanish acronym) (Project: 915.08-P), Mixed Funds-Durango (COCyTED Project: DGO-2006-CO144107), Primero Mining Corp. (formerly Goldcorp Mexico), Technological Institute of Durango (ITD, Spanish acronym), and National Polytechnic Institute-Interdisciplinary Research Center for the Local Integral Research, at Durango (IPN-CIIDIR-DGO, Spanish acronym). Masters Scholarship awarded by DGEST.

 

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