La biorremediación puede ser útil para la degradación de algunos contaminantes

La naturaleza tiene mecanismos de autorregulación. Cuando un ecosistema es dañado o perturbado por la presencia de cualquier agente físico, químico o biológico, éste utiliza mecanismos de recuperación, como bacterias y hongos que pueden degradar a los agentes dañinos.

[CyPS-UCM-Grupo de Catálisis y Procesos de Separación]

La biorremediación puede definirse como el uso de organismos vivos, componentes celulares y enzimas libres, con el fin de realizar una mineralización, una transformación parcial, la humificación de los residuos o de agentes contaminantes y una alteración del estado redox de  los metales. La biorremediación usando microorganismos fue inventada por el científico norteamericano George M. Robinson que trabajó como ingeniero de la compañía Santa María de California en la década de 1960 y se dedicó a experimentar con una serie de microbios en frascos contaminados de petróleo.

¿En qué consiste la biorremediación? La naturaleza tiene mecanismos de autorregulación. Cuando un ecosistema es dañado o perturbado por la presencia de cualquier agente físico, químico o biológico, éste utiliza mecanismos de recuperación, como bacterias y hongos y algunas plantas y protistas como las algas que pueden degradar a los agentes dañinos.

La biorremediación puede clasificarse en in situ o ex situ. La primera consiste en tratar el material contaminado en el lugar en que se encuentra sin trasladarlo a otra parte. Algunos ejemplos de estas tecnologías consisten en operaciones de compostaje, la ventilación biológica, la filtración por raíces o la estimulación biológica.

En los procesos ex situ el material contaminado es trasladado a otro lugar para realizar o completar su descontaminación. El tratamiento se efectúa en un biorreactor donde se realiza el proceso en forma controlada, es decir se suministran nutrientes, se inoculan los microorganismos deseados, se mantiene una aireación continua y se controla el pH y la temperatura, en los valores adecuados para el crecimiento de los microorganismos.

La eliminación de una gran variedad de contaminantes del medio ambiente requiere un conocimiento de la relativa importancia de sus ciclos químicos y redes de regulación del ciclo del carbono en diversos ambientes y para cada compuesto en particular. Con seguridad que esta tecnología se desarrollará aun más en el futuro

El uso de la ingeniería genética para crear organismos específicamente diseñados para la biorremediación tiene gran potencial. La bacteria Deinococcus radiodurans (el organismo más resistente a la radiación que se conoce) ha sido modificado para que pueda consumir el tolueno y los iones de mercurio de desperdicio nuclear altamente radioactivo.

El proceso de biorremediación puede ser supervisado usando métodos como la medición del potencial redox en el suelo o el agua junto con la medición del pH, temperatura, contenido de oxígeno, concentraciones de productos de degradación (como el anhidrido carbónico).

Recientemente investigadores de los centros TNO/Delta Research Institute y la Wageningen University (Holanda), conjuntamente con el Centro Tecnológico de Gestión de Residuos Orgánicos GIRO  (España), han demostrado que el nonilfenol se puede degradar en presencia de oxígeno gracias a la acción de microorganismos que habitan de forma natural en estos ambientes acuáticos. Los resultados podrían ser adaptados para futuras acciones de biorremediación en emplazamientos contaminados por nonilfenol.

Durante el proceso de depuración de las aguas residuales que se lleva a cabo en las plantas de tratamiento (EDAR), se producen una serie de reacciones que dan lugar a la aparición de compuestos tóxicos como el nonilfenol (NP). El nonilfenol proviene de los nonilfenol polietoxilados (NPEO), unos compuestos presentes en los detergentes de uso doméstico e industrial. El uso de los NPEO se está restringiendo progresivamente en algunos países, pero todavía se utiliza mucho en la industria por su eficacia para eliminar grasa, ya que son tensoactivos de amplio uso que se comercializan como mezclas complejas de isómeros, con una variedad de configuraciones en la cadena hidrocarbonada. La degradación bacteriana lleva a la eliminación secuencial con formación de compuestos con uno (NPEO1) y dos (NPEO2) grupos etoxi, compuestos más tóxicos y recalcitrantes a la degradación que los compuestos originales y que se acumulan en ambientes acuáticos, donde representan un riesgo sanitario a través de efectos estrogénicos demostrados en peces, aves y mamíferos.

Los contaminantes estrogénicos interfieren con el sistema endocrino de los seres vivos, incluido el ser humano. Uno de los efectos visibles de los estrógenos se ha observado en la fauna marina (feminización de peces e invertebrados). Así pues, hoy día es fundamental la investigación para encontrar estrategias de eliminación de estos agentes tóxicos y de sus metabolitos secundarios.  

Pero la biorremediación en el agua se ve afectada por la disponibilidad de nutrientes debido a que éstos generalmente se encuentran en bajas concentraciones, por lo que generalmente es necesario adicionar fósforo y nitrógeno como forma de estimular el crecimiento de los microorganismos que potencialmente degradarán los compuestos tóxicos. Entre los procesos más interesantes, la descomposición microbiana de hidrocarburos es de considerable importancia económica y ambiental. Una de las principales causas de contaminación del ambiente son los derrames de petróleo, tal como ocurrió en marzo de 1989 cuando el superpetrolero Exxon Valdez chocó con varios icebergs en el estrecho del Príncipe Guillermo en Alaska, derramando 11 millones de galones de petróleo en el agua ocasionando un impacto ecológico inimaginable cuyo gasto de limpieza se estimó en 1500 millones de dólares.

Los hidrocarburos varían en su habilidad de ser degradados y sus derrames en el agua tienden a formar láminas en la superficie en donde el viento y el oleaje crean microscópicas emulsiones. Esto permite que los microorganismos predominantemente bacterias (pseudomonas, corinebacterias y micobacterias), algunas levaduras y hasta algas verdes tengan una mayor superficie de contacto con la partícula, facilitando el acceso a la misma y permitiendo su degradación.

En los derrames, la fracción de hidrocarburo más volátil se evapora con facilidad dejando que diversos grupos de microorganismos oxiden los componentes alifáticos y aromáticos. Algunas fracciones, como los hidrocarburos de cadena ramificada y los policíclicos, permanecen mucho más tiempo en el ambiente principalmente si llegan a zonas anaerobias ocasionando perjuicios a largo plazo.

Los hidrocarburos aromáticos polinucleares (HAPs) consistentes en dos o más anillos bencénicos constituyen un grupo de contaminantes considerados de estudio prioritario debido a sus propiedades mutagénicas, tóxicas y cancerígenas.

No todos los contaminantes son fáciles de biorremediar por medio de microorganismos. Por ejemplo, los metales pesados como el cadmio y el plomo y el mercurio no son absorbidos o capturados por estos organismos. La incorporación de algunos de estos metales dentro de la cadena alimentaria (bioacumulación) agrava el problema. Se puede usar la remediación por medio de plantas o fitorremediación. Es muy útil en estos casos porque es posible usar plantas transgénicas que concentren estas toxinas en sus partes aéreas (sobre la tierra), las cuales pueden ser cosechadas y eliminadas. Los metales pesados obtenidos de esta cosecha pueden ser concentrados aun más por incineración para ser desechados o bien reciclados para usos industriales.

Otro tipo de compuestos susceptibles de biorremediación son los xenobióticos, sintetizados por síntesis química con fines industriales o agrícolas. Algunos de los xenobióticos más conocidos son los plaguicidas entre los que se incluyen herbicidas, insecticidas, funguicidas, etc. Algunas de estas sustancias pueden actuar como donadores de electrones o como fuente de carbono para ciertos microorganismos.

Estos compuestos tienen diferencias en la persistencia en el ambiente ya que depende de varios factores ambientales como la temperatura, el pH, la aireación y el contenido de sustancias orgánicas del suelo. Por ejemplo algunos de los insecticidas clorados pueden persistir más de 10 años.

Esperemos que las nuevas tecnologías permitan la degradación adecuada de los contaminantes que se generan en la actualidad. 

La biorremediación puede definirse como el uso de organismos vivos, componentes celulares y enzimas libres, con el fin de realizar una mineralización, una transformación parcial, la humificación de los residuos o de agentes contaminantes y una alteración del estado redox de  los metales. La biorremediación usando microorganismos fue inventada por el científico norteamericano George M. Robinson que trabajó como ingeniero de la compañía Santa María de California en la década de 1960 y se dedicó a experimentar con una serie de microbios en frascos contaminados de petróleo.

¿En qué consiste la biorremediación? La naturaleza tiene mecanismos de autorregulación. Cuando un ecosistema es dañado o perturbado por la presencia de cualquier agente físico, químico o biológico, éste utiliza mecanismos de recuperación, como bacterias y hongos y algunas plantas y protistas como las algas que pueden degradar a los agentes dañinos.

La biorremediación puede clasificarse en in situ o ex situ. La primera consiste en tratar el material contaminado en el lugar en que se encuentra sin trasladarlo a otra parte. Algunos ejemplos de estas tecnologías consisten en operaciones de compostaje, la ventilación biológica, la filtración por raíces o la estimulación biológica.

En los procesos ex situ el material contaminado es trasladado a otro lugar para realizar o completar su descontaminación. El tratamiento se efectúa en un biorreactor donde se realiza el proceso en forma controlada, es decir se suministran nutrientes, se inoculan los microorganismos deseados, se mantiene una aireación continua y se controla el pH y la temperatura, en los valores adecuados para el crecimiento de los microorganismos.

La eliminación de una gran variedad de contaminantes del medio ambiente requiere un conocimiento de la relativa importancia de sus ciclos químicos y redes de regulación del ciclo del carbono en diversos ambientes y para cada compuesto en particular. Con seguridad que esta tecnología se desarrollará aun más en el futuro

El uso de la ingeniería genética para crear organismos específicamente diseñados para la biorremediación tiene gran potencial. La bacteria Deinococcus radiodurans (el organismo más resistente a la radiación que se conoce) ha sido modificado para que pueda consumir el tolueno y los iones de mercurio de desperdicio nuclear altamente radioactivo.

El proceso de biorremediación puede ser supervisado usando métodos como la medición del potencial redox en el suelo o el agua junto con la medición del pH, temperatura, contenido de oxígeno, concentraciones de productos de degradación (como el anhidrido carbónico).

Recientemente investigadores de los centros TNO/Delta Research Institute y la Wageningen University (Holanda), conjuntamente con el Centro Tecnológico de Gestión de Residuos Orgánicos GIRO  (España), han demostrado que el nonilfenol se puede degradar en presencia de oxígeno gracias a la acción de microorganismos que habitan de forma natural en estos ambientes acuáticos. Los resultados podrían ser adaptados para futuras acciones de biorremediación en emplazamientos contaminados por nonilfenol.

Durante el proceso de depuración de las aguas residuales que se lleva a cabo en las plantas de tratamiento (EDAR), se producen una serie de reacciones que dan lugar a la aparición de compuestos tóxicos como el nonilfenol (NP). El nonilfenol proviene de los nonilfenol polietoxilados (NPEO), unos compuestos presentes en los detergentes de uso doméstico e industrial. El uso de los NPEO se está restringiendo progresivamente en algunos países, pero todavía se utiliza mucho en la industria por su eficacia para eliminar grasa, ya que son tensoactivos de amplio uso que se comercializan como mezclas complejas de isómeros, con una variedad de configuraciones en la cadena hidrocarbonada. La degradación bacteriana lleva a la eliminación secuencial con formación de compuestos con uno (NPEO1) y dos (NPEO2) grupos etoxi, compuestos más tóxicos y recalcitrantes a la degradación que los compuestos originales y que se acumulan en ambientes acuáticos, donde representan un riesgo sanitario a través de efectos estrogénicos demostrados en peces, aves y mamíferos.

Los contaminantes estrogénicos interfieren con el sistema endocrino de los seres vivos, incluido el ser humano. Uno de los efectos visibles de los estrógenos se ha observado en la fauna marina (feminización de peces e invertebrados). Así pues, hoy día es fundamental la investigación para encontrar estrategias de eliminación de estos agentes tóxicos y de sus metabolitos secundarios.  

Pero la biorremediación en el agua se ve afectada por la disponibilidad de nutrientes debido a que éstos generalmente se encuentran en bajas concentraciones, por lo que generalmente es necesario adicionar fósforo y nitrógeno como forma de estimular el crecimiento de los microorganismos que potencialmente degradarán los compuestos tóxicos. Entre los procesos más interesantes, la descomposición microbiana de hidrocarburos es de considerable importancia económica y ambiental. Una de las principales causas de contaminación del ambiente son los derrames de petróleo, tal como ocurrió en marzo de 1989 cuando el superpetrolero Exxon Valdez chocó con varios icebergs en el estrecho del Príncipe Guillermo en Alaska, derramando 11 millones de galones de petróleo en el agua ocasionando un impacto ecológico inimaginable cuyo gasto de limpieza se estimó en 1500 millones de dólares.

Los hidrocarburos varían en su habilidad de ser degradados y sus derrames en el agua tienden a formar láminas en la superficie en donde el viento y el oleaje crean microscópicas emulsiones. Esto permite que los microorganismos predominantemente bacterias (pseudomonas, corinebacterias y micobacterias), algunas levaduras y hasta algas verdes tengan una mayor superficie de contacto con la partícula, facilitando el acceso a la misma y permitiendo su degradación.

En los derrames, la fracción de hidrocarburo más volátil se evapora con facilidad dejando que diversos grupos de microorganismos oxiden los componentes alifáticos y aromáticos. Algunas fracciones, como los hidrocarburos de cadena ramificada y los policíclicos, permanecen mucho más tiempo en el ambiente principalmente si llegan a zonas anaerobias ocasionando perjuicios a largo plazo.

Los hidrocarburos aromáticos polinucleares (HAPs) consistentes en dos o más anillos bencénicos constituyen un grupo de contaminantes considerados de estudio prioritario debido a sus propiedades mutagénicas, tóxicas y cancerígenas.

No todos los contaminantes son fáciles de biorremediar por medio de microorganismos. Por ejemplo, los metales pesados como el cadmio y el plomo y el mercurio no son absorbidos o capturados por estos organismos. La incorporación de algunos de estos metales dentro de la cadena alimentaria (bioacumulación) agrava el problema. Se puede usar la remediación por medio de plantas o fitorremediación. Es muy útil en estos casos porque es posible usar plantas transgénicas que concentren estas toxinas en sus partes aéreas (sobre la tierra), las cuales pueden ser cosechadas y eliminadas. Los metales pesados obtenidos de esta cosecha pueden ser concentrados aun más por incineración para ser desechados o bien reciclados para usos industriales.

Otro tipo de compuestos susceptibles de biorremediación son los xenobióticos, sintetizados por síntesis química con fines industriales o agrícolas. Algunos de los xenobióticos más conocidos son los plaguicidas entre los que se incluyen herbicidas, insecticidas, funguicidas, etc. Algunas de estas sustancias pueden actuar como donadores de electrones o como fuente de carbono para ciertos microorganismos.

Estos compuestos tienen diferencias en la persistencia en el ambiente ya que depende de varios factores ambientales como la temperatura, el pH, la aireación y el contenido de sustancias orgánicas del suelo. Por ejemplo algunos de los insecticidas clorados pueden persistir más de 10 años.

Esperemos que las nuevas tecnologías permitan la degradación adecuada de los contaminantes que se generan en la actualidad.

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Comentarios

José Aguado Alonso

Yo estoy haciendo una propuesta para mitigar los efectos del derrame de petróleo fabricando microemulsiones mecánicas (no químicas) de petróleo en agua que serían posteriormente dispersadas en la profundidad del océano o convertidas en aerosoles esparcidos en la atmósfera para acelerar su estabilización por medio de la biorremediación y/o fotooxidación. Si quieres una copia de mi propuesta, coúnícate a mi correo adjunto. Por lo pronto, voy a tratar de pegar una copia en este mensaje. Mi propuesta está basada en la metodología TRIZ del ruso Genrich Altshuller. Me gustaría que tú (que se ve que eres experto en este tema) me dieras tu opinión.

Saludos

René Torres Bejarano

P.D. También te puedo enviar algunas notas sobre esta interesante metodología (la TRIZ)

P.D. El ofrecimiento anterior se extiene a tus lectores.

ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE UNA POSIBLE
SOLUCIÓN AL PROBLEMA DEL DERRAME DE PETRÓLEO
GENERADO POR EL ACCIDENTE EN LA PLATAFORMA
“DEEPWATER HORIZON” EN EL GOLFO DE MÉXICO

René Torres Bejarano

Desde el inicio mismo del análisis de este problema del derrame de petróleo, al revisar la aplicabilidad de alguno de los 40 principios de invención de Altshuller (incluso antes de aplicar alguna de las técnicas de la TRIZ), nos salta al frente el Principio No. 1 (Segmentation – Segmentar, dividir, partir), que, al menos a mí, sugiere la conveniencia de segmentar, partir, dividir, pulverizar, etcétera, el petróleo y, por tanto, “fabricar, mecánicamente, una microemulsión del petróleo en el agua de mar”.
Cuando seguimos revisando los demás principios de Altshuller (de manera secuencial o aleatoria), aún sin definir alguna contradicción técnica o física, podríamos encontrar algunas ideas que nos condujeran a soluciones. Enseguida enlisto solo los principios que, entre los cuarenta, de una manera u otra me sugirieron alguna alternativa de solución. Por el momento, solo desarrolle los que me parecieron más reveladores y obvios. Posteriormente haré algún comentario sobre los restantes:

Principio 2 (Taking out -Quitar, sacar, extraer).
Este principio me sugiere que lo que debemos hacer con la mancha de petróleo, es quitarla, sacarla, extraerla de la superficie del agua. Debemos disminuir las posibilidades de que la mancha de petróleo haga contacto con las aves marinas y que alcance las playas, arrecifes y manglares de la costa)
Principio 3 (Local quality – Calidad local, mejora puntual).
Este principio, me sugiere mejorar la calidad o cualidad de de la mancha de petróleo precisamente en el lugar de emergencia

Principio 5 (Merging -Acercar, Juntar, fundir, fusionar, mezclar, combinar, simultaneizar, hacer concurrir)
Este principio me indica que debemos mezclar, combinar, ¿emulsificar?, el petróleo en el agua de mar.

Principio 12 (Equipotentiality – Equipotencialidad, igualar potenciales).
Este principio me sugiere que, para quitar la mancha de petróleo de la superficie del mar, debemos lograr una mezcla homogénea de aceite y agua (es decir, una emulsión). En lugar de tener dos líquidos con densidades diferentes, debemos de tener un solo líquido con una sola densidad. De esta forma, la emulsión se esparciría en las profundidades marinas.)

Principio 13 (‘The other way round –Al contrario, al revés, invertido, reverso).
Una buena parte de las acciones para combatir el derrame de petróleo van dirigidas a la separación del petróleo flotando en el agua de mar (absorbiéndolo, centrifugándolo, etcétera). Este principio nos indicaría en la dirección contraria, es decir, incorporar el aceite al agua de mar. De nuevo, esto nos empuja hacia la propuesta inicial: “fabricar, mecánicamente, una microemulsión del petróleo en el agua de mar”.

Principio 14 (Spheroidality – Curvature -Esfericidad – Curvatura, Redondeo);
Este principio me sugiere que, el petróleo, debe tomar la forma de las microesferas que toman los aceites emulsionados en agua.

Principio 15 (Dynamics -Dinámica, movimiento, movilidad);
Este principio me indica que debemos dinamizar el proceso de emulsificación del petróleo y el agua que se da de manera natural en el mar. También me indicaría que habría que dinamizar el proceso de dilución con solventes (de preferencia no químicos) que actualmente está practicando de manera fallida la empresa responsable del derrame. Esta dinamización debería ser por medios mecánicos usando licuadoras, homogeneizadoras, bombas de alta presión, etc. Este principio estaría reforzando directamente mi propuesta inicial: “fabricar, mecánicamente, una microemulsión del petróleo en el agua de mar”.

Principio 16 (Partial or excessive actions) -Acciones parciales o en exceso, exceso o cortedad)
Las acciones mecánicas de emulsionado del petróleo en agua deben ser a muy alta velocidad (varios miles de revoluciones por minuto) para que resulte una emulsión homogénea y permanente.

Principio 17: (Another dimensión) -Otra dimensión, otro lugar, lado contrario, ¿2D?, ¿3D?)
Debemos cambiar de lugar la mancha de petróleo (de la superficie, tiene que ser trasladada a la profundidad de las aguas del mar convertida en una emulsión biodegradable o hacia la atmósfera, convertida en un aerosol también biodegradable por fotooxidación).
Principio 18 (Mechanical vibration –Vibraciones mecánicas oscilación);
Una alternativa para la emulsificación podría ser el ultrasonido

Principio 19 (Periodic action – Acción periódica);
La acción de emulsificación deberá ser hecha de manera periódica, cada vez que suceda un derrame mayor desde un pozo petrolero descontrolado o desde un barco petrolero accidentado o en las zonas de descarga de petróleo crudo en los puertos.

Principio 20 (Continuity of useful action – Continuidad de la acción útil, acción útil estable);
Deberá haber continuidad en el proceso de “barrido” de las manchas de petróleo que afecten a la superficie del mar en cualquier momento.

Principio 21 (Skipping –Apurarse, acción rápida, “pisa y corre”, “pica y huye”.
Aunque no conozco las condiciones que se estén dando en el punto de salida del petróleo en la profundidad del mar (1.5 kilómetros) ni las acciones que se estén tomando para taponarlo (aparte de las famosas campanas y la inyección de lodos, pelotas de golf, cemento, etc.), se me ocurre que este principio podría aplicarse para el taponado del pozo, mediante una acción rápida (mediante una especie de “torpedo” que provoque la obturación rápida del pozo descontrolado.

Principio 22 (“Blessing in disguise” or “Turn Lemons into Lemonade” –Bendecir lo malo, “Si la vida te da limones, hazte una limonada”, Apreciar lo despreciable, Volver positivo lo negativo).
Este principio, me sugiere, de manera insistente, que, el petróleo que se está derramando, dañando a las aves marinas y amenazando con contaminar grandes extensiones de las costas de Luisiana EEUU, sea ahora aprovechado para “fertilizar” las aguas del Golfo de México circundantes al derrame. Una manera de lograrlo podría ser, de nuevo, fabricando una microemulsión de petróleo en el agua de mar, inocularla con bacterias petróleolíticas oxigenadas con peróxidos para acelerar el proceso de biorremediación de las aguas afectadas. Este proceso incorporaría al petróleo derramado a la cadena alimenticia de la flora y la fauna marinas. Las empresas (gubernamentales o privadas) involucradas en este u otros derrames petroleros, deberían ser obligadas, además de cortar el derrame a la brevedad posible, a aplicar los métodos de biorremediación más adecuados para garantizar la mitigación del desastre provocado por ellas.)

Principio 24 (‘Intermediary’ -Intermediar, insertar, poner algo entre la herramienta y el objeto).
Este principio nos recuerda la necesidad de incluir un emulgente que sirva de interfase entre el aceite y el agua. Habría que constatar si alguna sustancia presente en el agua de mar (Vg. el cloruro de sodio) favorece o no la emulsificación del petróleo. La posibilidad de que el emulgente (“intermediario” para la emulsificación), sea encontrado en el mismo sistema, acercaría a la solución hacia la idealidad.

Principio 25 (Self-service – Autoservicio).
Este, para mí, es uno de los principios fundamentales de la TRIZ, en el se sustentan, al menos, el Resultado Ideal Final –IFR- de los sistemas y la técnica de los Recursos para la Idealidad. Además refleja una de las principales propiedades de los sistemas, la auto-organización o autopoiesis. Este principio rechaza, desde, la inclusión de millones de litros de disolventes químicos (Corexit) hasta las mismas perforaciones en aguas profundas (como la del Deepwater Horizon). El problema debe ser resuelto por el mismo sistema y con sus propios recursos.

Principio 26 (Copying) –Copiar.
Convendría ‘copiar’ los “mousses” (emulsiones espesas de petróleo y agua) que se forman en los derrames petroleros de manera natural. Claro que ahora se pretende que estos “mouses” estén más diluidos y se disuelvan en las profundidades o se conviertan en aerosoles.

Principio 31 (Porous materials) -Materiales porosos.
Convendría ensayar el bombeo a alta presión de las mezclas de petróleo y agua a través de filtros porosos o a través de mallas metálicas muy finas, pala lograr microemulsiones homogéneas.

Principio 33 (Homogeneity) – Homogeneidad.
La homogeneidad de la emulsión es muy importante para evitar que se revierta la emulsión y se separe de nuevo el petróleo.

Principio 34 (Discarding and recovering) – descartar y recuperar, rechazar y regenerar, tirar y recobrar.
Debemos estar dispuestos tanto a desechar como a recuperar el petróleo derramado. Lo importante es, por lo pronto, alejarlo de la superficie. Podría ser necesario eliminar (quemándolo, por ejemplo) el petróleo involucrado en el derrame. Parte del petróleo derramado podría ser recobrado para ser procesado de la manera tradicional, pero, la mayor parte podría ser biodegradado para incorporarse a la cadena alimenticia de la flora y fauna marinas.

Principio 35 (Parameter changes -Cambios en los parámetros, cambio de propiedades);
En lugar de tener dos líquidos con dos diferentes densidades, tendríamos un solo ‘líquido’ (la emulsión) con una sola densidad.

Principio 36 (Phase transitions – Transiciones de fases, cambio de estado);
Pasaríamos de dos líquidos separados o mezclados a una emulsión de los dos.

Principio 38 Strong oxidants -Oxidantes fuertes, reforzar interacciones, atmósfera enriquecida, oxigenar el ambiente, airear el ambiente).
Este principio sugiere inmediatamente la posibilidad de oxigenar el ambiente que rodea la mancha de petróleo. Esto promovería la participación de las bacterias ‘autóctonas’ o incorporadas.

Principio 40 (Composite materials -Materiales compuestos),
Formaríamos una emulsión compuesta por dos líquidos no miscibles.
Como vemos, con solo hacer un rápido recorrido secuencial o aleatorio sobre la lista de los 40 principios de invención de Altshuller, insisto, aún sin aplicar alguna de las técnicas de la TRIZ, se nos empiezan a ocurrir ideas plausibles para resolver el problema que nos ocupa (remediar el derrame petrolero). Estoy seguro que lo mismo sucedería si nos ocupáramos de buscar soluciones para cortar de una manera definitiva la salida descontrolada del pozo afectado. Al menos a mí, un inexperto tricero, un buen número de estos principios me sirvieron para reforzar y complementar mi propuesta inicial de “fabricar, mecánicamente, una microemulsión del petróleo en el agua de mar”.
Como puede verse, por la gran cantidad de principios de invención involucrados, hubiera sido más fácil para mí enlistar los principios de Altshuller que no me sugirieron, por el momento, alguna posible solución plausible para este caso.

LA MATRIZ DE INVENCIÓN DE ALTSHULLER
Al definir la contradicción técnica e identificar los parámetros que se contraponen, me encuentro con:

Contradicción técnica:
Si (dispersamos el petróleo crudo usando solventes químicos), entonces (logramos dispersar la mancha de petróleo) –efecto útil-, Pero (los solventes químicos residuales afectan la flora y fauna marinas) -efecto dañino.

Según yo, los parámetros (o características de idealidad como yo
Los llamo) que se contraponen técnicamente, son:

Característica de idealidad que mejora:
29. Manufacturing precision (Precisión en la fabricación)
Explicación: con la incorporación de solventes químicos estaríamos logrando diluir el petróleo (es decir, una buena precisión en la fabricación de la emulsión), para incorporarlo a las profundidades y así evitar que la marea negra llegue a las costas. (Lo escribo en color verde para denotar que es un efecto deseado.)

Característica de idealidad que resulta desmejorada:
30. External harm affects the object (Efectos dañinos externos que afectan al objeto)
Explicación: con la incorporación de solventes químicos a las profundidades del océano estaríamos afectando la vida animal y vegetal de los fondos marinos (es decir, provocando efectos dañinos que afectan al objeto). (Lo escribo en color rojo para destacar que es un efecto dañino indeseado.)
Si, con estos dos parámetros, consultamos la matriz de Altshuller, tendríamos (para el renglón 29 y la columna 30),

26, 28, 10, 36

la celda correspondiente nos sugiere la aplicación de los principios 26, 28, 10 y 36. Estos principios son:

Principio 26: Copying (Copiar)
En los derrames de petróleo previos se ha notado la generación, de una manera natural, de emulsiones espesas del aceite con el agua de mar (llamados “mousses”)

La copia de los procesos que siguen los derrames petroleros en el mar nos conducen de una manera casi directa a soluciones trascendentes (la naturaleza no usa solventes químicos para disolver la mancha de petróleo)

Principio 28: Mechanics substitution (Substitución de lo mecánico, sustituir por otros medios, rediseñar)
A mí, este principio me sugiere sustituir los solventes químicos para la fabricación de la emulsión por otros medios; en este caso, por medios mecánicos (licuadoras u homogenizadoras que fabriquen microemulsiones por cavitación)

Principio 10: Preliminary action (Acción previa para contrarrestar efectos dañinos posteriores)
Aquí no se me ocurre nada, aparte de incorporar algún emulgente a la mezcla de petróleo previo al proceso de licuado u homogenizado mecánico.
La acción de emulsificación mecánica podría considerarse también como una acción preliminar para evitar que la marea negra llegue a las costas.

Principio 36: Phase transitions (Transiciones de fases, cambio de estado)
¿Podría considerarse a la fabricación de una emulsión de dos líquidos inmiscibles (el petróleo y el agua), una transición de fases?
¿Servirá el cloruro de sodio disuelto en el agua de mar como un emulgente natural que estabilice la emulsión del petróleo en el agua?
Yo pienso que sí.
LOS CUATRO PRINCIPIOS DE LA CONTRADICCIÓN FÍSICA
Cuando definimos la contradicción técnica y, a partir de ella, describimos los parámetros o características de idealidad que se contraponen, siempre nos quedamos con un dejo de duda en cuanto a si hicimos o no una buena selección. Con esta duda siempre presente en nuestra mente nos arriesgamos a consultar la Matriz de Invención para encontrar los dos, tres o cuatro (entre cuarenta) principios de invención recomendados por Altshuller. Sin embargo, cuando nos damos cuenta que bajo cualquier contradicción técnica subyace una contradicción física, estas dudas desaparecen, con la ventaja adicional de que para eliminar la contradicción física ya no necesitaremos ensayar esos cuarenta principios. Como lo veremos más adelante, es suficiente muy a menudo ensayar solo uno de los cuatro principios de separación de la contradicción física) .

Contradicción física:
Se debe (dispersar el petróleo con solventes químicos) para (que la mancha de petróleo de aleje de la superficie) y no se debe (dispersar el petróleo con solventes químicos) para que (los solventes químicos residuales no afecten a la flora y la fauna marinas).
Es decir,
Se debe (dispersar el petróleo con solventes químicos) y no se debe (dispersar el petróleo con solventes químicos)
Se me ocurre que se aplica aquí el principio de separación de la contradicción física con respecto al todo y las partes, es decir,
Se debe diluir la mancha total de petróleo, pero la gotita individual de petróleo no debe ser diluida.
La emulsificación del petróleo en agua logra precisamente esta situación: la mancha de petróleo se dispersa pero la gotita individual de petróleo crudo se mantiene concentrada y separada del agua por el emulgente (¿el cloruro de sodio?).
Por otro lado, yo he encontrado que el principio de separación de la contradicción física con respecto al todo y las partes, es equivalente al Principio de Invención No. 1 (Segmentation –Segmentar, dividir, partir) .
De nuevo, pues, nos volvemos a encontrar con el Principio No. 1 (Segmentation), que desde un inicio nos condujo a proponer:
“fabricar, mecánicamente, una microemulsión del petróleo en el agua de mar”.

El RESULTADO IDEAL FINAL (IFR) –Deepwater Horizon

Si la contradicción técnica del sistema es:
Si (dispersamos el petróleo crudo usando solventes químicos), entonces (logramos dispersar la mancha de petróleo) –efecto útil-, Pero (los solventes químicos residuales afectan la flora y fauna marinas) -efecto dañino.
El IFR correspondiente será:

Logro del Resultado Ideal Final:
1. ¿Cuál es el obstáculo que no permite el cumplimiento del IFR?
R: Los solventes químicos que se usan para dispersar la mancha de petróleo
2. ¿Por qué interfiere con el IFR?
R: Los solventes químicos residuales son tóxicos para la vida marina.
3. ¿Bajo que condiciones desaparecerían las interferencias con el IFR?
R: Que, para dispersar la mancha de petróleo, no se usaran solventes químicos tóxicos.

Para dispersar la mancha de petróleo, sin usar solventes químicos tóxicos, podríamos pensar en:
1. Usar solventes químicos no tóxicos (biodegradables)
2. Dispersar la mancha de petróleo por medios mecánicos

Una manera de lograrlo, es: “fabricar, mecánicamente, una microemulsión del petróleo en el agua de mar”.
El emulgente requerido para la emulsificación del petróleo debe ser usado en muy pequeñas cantidades y ser biodegradable (¿proteínas, jabón?).

LOS RECURSOS PARA LA IDEALIDAD –Depwater Horizon
Cuarta pregunta:
¿De que recursos disponemos para crear las condiciones que permitirán la desaparición de las interferencias con el IFR?
La respuesta a esta última pregunta estará integrada de
“las cosas existentes o fáciles de obtener, las sustancias y los campos, dentro del sistema o de su entorno, que pueden ser útiles para la solución del problema”;
es decir, de los recursos para la idealidad.

¿De que recursos disponemos en el derrame petrolero para lograr dispersar la mancha de petróleo sin afectar a la vida marina?
Respuesta: “las cosas existentes o fáciles de obtener, las sustancias y los campos, dentro del sistema o de su entorno, que pueden ser útiles para la solución del problema”:
• El petróleo,
• El estado líquido del petróleo,
• La composición del petróleo
• La densidad del petróleo,
• El color del petróleo
• Las bacterias autóctonas petroleolíticas presentes en el petróleo,
• El agua de mar,
• La densidad del agua de mar,
• El estado líquido del agua,
• El cloruro de sodio contenido en el agua de mar,
• Las demás sales disueltas en el agua marina,
• El oxigeno disuelto en el agua de mar,
• El dióxido de carbono disuelto en el agua de mar,
• Hongos y protozoarios presentes en el agua marina
• El plancton marino,
• Las algas marinas,
• Los peces marinos,
• El aire atmosférico,
• El oxígeno del aire,
• El nitrógeno del aire,
• El dióxido de carbono en el aire,
• La humedad ambiente,
• El oleaje
• Las mareas
• Las lluvias
• Los huracanes
• La presión atmosférica,
• La fuerza de la gravedad,
• La atracción lunar,
• La temperatura ambiente,
• La velocidad del aire,
• El campo magnético de la tierra,
• La luz solar,
• Las propelas de los pequeñas y grandes embarcaciones.
• Etcétera, etcétera.
¡¡¡Ufff!!! ¡Existen muchos recursos dentro del sistema (o de su entorno) disponibles para lograr que el sistema, por si mismo, logre dispersar la mancha de petróleo sin que se vea afectada la vida marina. Por tanto, yo mantendría mi propuesta:
“fabricar, mecánicamente, una microemulsión del petróleo en el agua de mar”.
Existe una tendencia natural a que se produzcan emulsiones del agua de mar en el petróleo derramado (“mousses”). De hecho, estas emulsiones constituyen un grave problema para la industria petrolera, pues la presencia de agua y sales en el petróleo crudo produce muchas pérdidas en el proceso de refinación del petróleo y, por eso, se está gastando mucho dinero en la búsqueda de soluciones para este “problema”. En nuestro caso, la generación natural de los “mousses” y la presencia de esa gran cantidad de recursos dentro del sistema o de su entorno, nos acerca a una solución cercana a la idealidad: Después del ‘empuje’ inicial de formación de una emulsión inversa de petróleo en agua, usando emulgentes biodegradables, esa emulsión acuosa deberá ser arrojada a las profundidades del océano o convertida en aerosoles que se arrojarán a la atmósfera cercana para que las sustancias y campos de la naturaleza, hagan el resto.

No se lo estuve pensando y de repente se me ocurrió llevar este proyecto a la feria de ciencias de mi colegio donde lo han organiza, estoy en perú, no se si me podría usted dar una recomendación. Y he leído sus escritos en la página. Gracias

hola otra vez, por favor donde puedo encontar más información sobre el tema ya que me e interesado demasiado y como mi colegio es ecológico pues me interesó mucho el medio ambiente y el estado en que se encuentra. Pues verá que apenas estoy cursando ya cuarto de media y Biología y demás de esa materia me interesan demasiado, y usted es muy experto en el tema por favor me podría ayudar?

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