Propuesta : Cristian

Lafitorremediacin

Lafitorremediacines ladescontaminacin de los suelos, ladepuracin de las aguasresiduales o la limpieza del aire interior, usandoplantas vasculares,algas(ficorremediacin) uhongos(micorremediacin), y por extensinecosistemasque contienen estas plantas. As pues, se trata de eliminar o controlar las diversascontaminaciones. La degradacin de compuestos dainos se acelera mediante la actividad de algunosmicroorganismos.

Las distintas formas de fitorremediacin

1. Fitoextraccin: el uso de plantas que absorben y concentran en sus partes recolectables (hojas, tallos) los contaminantes contenidos en el suelo (a menudometales pesados). Se utilizan plantas acumuladoras y / ohiperacumuladorasque sean capaces de tolerar y acumular los metales pesados. Es posible mejorar la extraccin mediante la adicin dequelatosen el suelo. En la mayora de los casos las plantas se cosechan y se incineran, las cenizas se almacenan en lugares acondicionados para ello o son transformadas para recuperar los metales acumulados (a esto se le llamafitominera).

2. Fitotransformacionofitodegradacin: algunas plantas producenenzimas(dehalogenasa, oxigenasa, ...) quecatalizanla degradacin de las sustancias absorbidas oadsorbidas, que se transforman en menos txicas o no txicas por lametabolizacinde loscontaminantesen los tejidos vegetales o por los organismos de larizosferaalimentados por la planta (esto se llamarizodegradacin(degradacin por la rizosfera).

3. Fitofiltracinorizofiltracin: utilizados para la descontaminacin y restauracin de las aguas superficiales y subterrneas. Loscontaminantesson absorbidos oadsorbidospor las races de las plantas en ambientes hmedos.

4. Fitovolatilizacin: las plantas absorben el agua de lalitosferaque contiene los contaminantes y otras toxinas orgnicas, transformndolos en elementos voltiles, y que luego liberan a la atmsfera a travs de sus hojas. Ellas pueden, en algunos casos transformar los contaminantes orgnicos en elementos voltiles antes de transferirlos a la atmsfera - siempre a travs de las hojas. La fitovolatilizacin no es siempre satisfactoria, porque si bien se descontamina el suelo, se liberan sustancias txicas a la atmsfera. En algunos casos es ms satisfactoria, los contaminantes son degradados en componentes menos contaminantes o no-txicos antes de ser liberados.

Diagrama representativo de la fitoremediacin

1. Fitoestabilizacin: simplemente reduce la movilidad de los contaminantes. La tcnica ms utilizada es el uso de plantas para reducir la escorrenta superficial y subsuperficial, lo que limita la erosin y reduce la escorrenta hacia el acufero subterrneo. Esta prctica integra el control de lo que comnmente se llamacontrol hidrulico, oFitohidrorregulacin.2Elbombeo hidrulico, (literalmente traducido del ingls) podr efectuarse cuando las races llegan a las aguas subterrneas, eliminando grandes volmenes de agua y controlando el gradiente hidrulico y la migracin lateral de los contaminantes en el acufero. En resumen, se trata de usar plantas con alta evapotranspiracinpara reducir el movimiento de contaminantes procedentes de la escorrenta (lateral o profunda). Otra prctica es detener los compuestos contaminantes hacindolos reaccionar qumicamente. Las plantasadsorbenlos contaminantes del suelo, del agua o del aire, y los retienen a nivel local (de ah el uso del trmino adsorcin en lugar de absorcin) y la reduccin de su biodisponibilidad. El proceso a veces se puede realizar, amplificndolo y acelerndolo mediante la adicin de compuestos orgnicos o minerales, naturales o artificiales. Es un mtodo eficaz para prevenir la dispersin de contaminantes en aguas superficiales o subterrneas.

2. Fitorrestauracin: Esta tcnica consiste en la completa restauracin de suelos contaminados a un estado cercano al funcionamiento de un suelo natural (Bradshaw, 1997). Esta subdivisin de la fitorremediacin utiliza plantas nativas de la zona expuesta a la labor de fitorremediacin. Se intenta lograr el pleno restablecimiento de los ecosistemas naturales originales. Como se ha sealado por Peeret al.( 2005), en comparacin con otras tcnicas de fitorremediacin, fitorrestauracin pone de relieve la cuestin del nivel de descontaminacin necesario y suficiente. Hay una gran diferencia entre un suelo descontaminado para lograr su adaptacin satisfactoria a una ley y restaurar el espacio para hacerlo plenamente utilizable de manera que regrese a las condiciones pre-contaminacin. Cuando nos referimos a la fitorrestauracin de aguas residuales, se habla de un proceso relacionado con el uso de las plantas para lograr la descontaminacin (Dabouineauy al., 2005). Usado en este sentido, se convierte en sinnimo defitopurification. Este tipo particular de proceso incluye la depuracin de agua pormacrfitos. En este caso, son las bacterias que viven en la zona de las races de los macrfitos las que son garantes de la remediacin, las plantas son, sencillamente, un sustrato de crecimiento de microorganismos (vase la estacin deHonfleur).

3. Fitoestimulation: localizado principalmente en elrizosfera, es la estimulacin por las plantas de las actividades microbianas favorables a la degradacin de los contaminantes. Este aspecto, cuando se estudi, se encontr en todas las plantas hiperacumuladoras.

Las ventajas y limitaciones

Ventajas:

El costo de la fitorremediacin es mucho menor que el de los procedimientos tradicionalesin situetex situ

Son especialmente tiles para su aplicacin en grandes superficies, con contaminantes relativamente inmviles, o con niveles de contaminacin relativamente bajos;

Al formar una cobertura vegetal mejora las propiedades fsicas y qumicas del suelo;

No requiere la transportacin del sustrato contaminado, evitando as la diseminacin de contaminantes a travs del aire o agua;

Las plantas pueden ser fcilmente objeto de seguimiento;

Recuperacin y reutilizacin de metales valiosos, biomasa y agua (las empresas que se especializan en la fitominera);

No requiere personal especializado para su manejo, debido a que se utilizan prcticas agronmicas convencionales;

No requiere energa elctrica;

Evita la excavacin y trfico pesado;

Es el mtodo menos destructivo, ya que utiliza los organismos naturales y preserva el estado natural del medio ambiente (en comparacin con el uso de procesos qumicos, no hay ningn impacto negativo en la fertilidad de la tierra);

Los lmites:

La fitorremediacin se limita a la superficie y a la profundidad ocupada por las races (tengamos en cuenta que muchos contaminantes basados en los metales tambin se mantienen en la capa superior del suelo);

Un crecimiento lento y baja biomasa requieren una inversin considerable en tiempo, o/y, a veces la adicin de agentes quelantes u otras sustancias (para los contaminantes inorgnicos como los metales pesados). Puede ser usado con plantas de crecimiento rpido - vertablas de hiperacumuladoras, que muestran una amplia gama de eleccin para la mayora de los contaminantes de todo tipo

No se puede, con un sistema de remediacin a base de plantas, evitar completamente el paso de contaminantes a la capa fretica (esto slo es posible mediante la eliminacin total del suelo). Una experiencia en Iowa (Estados Unidos), muestra, sin embargo, que lamos plantados entre un campo de maz y un arroyo reducen significativamente la concentracin de nitratos en las aguas superficiales: en el borde del campo contena 150 mg/l de nitratos, mientras que entre los lamos el contenido de nitratos fue slo de 3 mg /l;2

El nivel y el tipo de contaminacin afecta a la fitotoxicidad de los contaminantes. En algunos casos, el crecimiento o la supervivencia de las plantas pueden estar disminuidos;

Posible bioacumulacin de contaminantes a travs de la cadena alimentaria, desde el nivel de los consumidores primarios a los secundarios. Es esencial disponer las plantas de manera responsable, y no a consumir las plantas utilizadas para la descontaminacin del terreno.

Mejora de los rendimientos:

La fitoacumulacin est relacionada con lafitotoleranciade la planta hacia los contaminantes. La toxicidad de algunos contaminantes puede reducirse mediante lareduccin qumicade los elementos implicados, que se transforman as en sustancias menos contaminantes, y/o mediante la incorporacin de componentes orgnicos (otra forma de biotransformacin).

Para ello, se puedequelatarcontaminantes con [[ligando (qumica)|ligandos] especficos que disminuyen la cantidad deioneslibres.

Se han llevado a cabo experimentos enelectrocintica: el suelo se somete a una corriente directa para promover el movimiento de iones en el suelo.

La interaccin entre la fitorremediacin y la biorremediacinin situ(uso en el suelo demicroorganismos, o susenzimas) tambin se est estudiando.

El campo de laingeniera genticaorientada hacia la fitorremediacin est teniendo un gran desarrollo.

Las plantas seleccionadas en la fitoextraccin son elegidos por su capacidad de extraer grandes cantidades de contaminantes. Son plantas llamadashiperacuumuladoras. Las caractersticas comunes a estas plantas son: un rpido crecimiento; plantas resistentes y fciles de arraigar y mantener; una alta capacidad deevapotranspiracin(evaporacin del agua a travs de hojas) y la capacidad de transformar los contaminantes en productos no txicos o menos txicos. Entre las plantas ms utilizadas estn loslamos, que tienen un rpido crecimiento, adaptacin climtica grande y la capacidad de absorber grandes cantidades de agua (en relacin con otras especies). Esta ltima cualidad les permite manejar grandes cantidades de contaminantes disueltos, as como limitar la cantidad de agua que escapa ms all de la zona contaminada - lo que limita tambin la dispersin de la contaminacin.

En 1999, Reeves et al3listaron 320 especies acumuladoras provenientes de 43familias. Su nmero es mucho mayor: por ejemplo, hasta la fecha (2006) se conocen cerca de 300 plantas hiperacumuladoras denquel. Los centros de biodiversidad estn enCuba(clima subtropical) yNueva Caledonia(clima tropical). Muchas de las especies estudiadas por su acumulacin de metales sonBrassicaceas(clima templado y fro, hemisferio norte).

El equipo de investigacin de Abdelhak El Amrani de la Universidad de Rennes, ha trabajado en diversos contaminantes, especialmente en elherbicidaatrazina. Estos investigadores han descubierto un mecanismo en algunas plantas que les permite prosperar incluso cuando la concentracin de la contaminacin de los suelos en los que se hallan es normalmente letal para una planta no tratada. La presencia de algunos compuestos naturales biodegradables como las poliaminas exgenas, permite a las plantas tolerar concentraciones de contaminacin 500 veces ms alta en comparacin con las plantas control. Este tratamiento da lugar a cambios en la expresin gnica de las plantas, que afectan agenesconocidos en el proceso de resistencia al estrs ambiental. La tcnica gentica ha sidopatentadapor la Universidad de Rennes.4

Fitorremediacin en Mxico con especies arbreas

En Mxico, las actividades industriales han provocado serios daos al medio ambiente afectando casi a la totalidad de los ecosistemas, la contaminacin del agua (ya sea superficiales o subterrneas) y del suelo ha venido en aumento como resultado de la explotacin de los recursos naturales en Mxico. Sin embargo, las tecnologas para la remediacin del agua y suelos contaminados son procesos relativamente sencillos de implementar y desarrollar, requieren del conocimiento de los factores (biolgicos, fsicos y qumicos) involucrados. Por otra parte, si no se toman acciones en las prximas dcadas el problema de contaminacin en los suelos sern irremediables.En Mxico existen estudios donde se pueden encontrar listados botnicos donde dan a conocer especies arbreas que son fitorremediadores de suelos contaminados y en algunos casos en aguas contaminadas. Un Claro ejemplo de ello es que en ECOSUR (El Colegio de la Frontera Sur), Unidad Villermosa, se ha trabajando y se trabaja con especies arbreas para la degradacin de hidrocarburos en suelos contaminados por petrleo. Dado lo anterior en 2011, sali a publicacin el libro "Estudio prospectivo de especies arbreas promisorias para la fitorremediacin de suelos contaminados por hidrocarburos"5. en el libro se presenta un listado botnico con 45 especies de la flora leosa, principalmente rboles.

Algunas especies buenas para fitorremediacin: Acacia cornigera, Andira galeottiana, Bursera suimaruba, Cedrela odorata, Casearia sylvestris, Coccoloba barbadensis, Crataeva tapia, Cecropia obtusifolia, Davilla kunthii, Eugenia capuli, Guazuma ulmifolia, Inga inicuil, Inga laurina, Miconia albicans, Miconea argentea, Miconia mexicana, Pachira aauatica, Swietenia macrophylla, Tabebuia rosea y Thevetia ahouai. Por mencionar algunos, aun se siguen haciendo experiemntos piloto y cientficos, para conocer ms sobre las especies arbreas que podran ayudar a la restauracin de suelos contaminados por hidrocarburos y metales pesados en Mxico.

Fuentes y referencias

1. Volver arribaPhytoremediation - Transformation and control of contaminants.Par S.C. McCutcheon et J.L. Schnoor (2003). Dans Wiley-interscience, Inc., NJ, USA, 987 pages.

2. Saltar a:abFederal Remediation Technologies Roundtable, Remediation Technologies Screening Matrix and Reference Guide, 4-31 - In-situ biological treatment/Phytoremediation.

3. Volver arribaNickel hyperaccumulation in the serpentine flora of Cuba.Par R.D. Reeves, A.J.M. Baker, A. Borhidi et R. Berazan. Dans Ann. Bot. 1999, 83:2938.

4. Volver arribaLa phytoremdiation s'attaque aux sols gorgs de polluants. Article par Chantal Houzelle dans le journal Les Echos, section Environnement. 04 avril 2008.

5. Volver arribaOchoa-Gaona, S. Prez-Hernndez, J.A. Fras-Hernndez, A. Jarqun-Snchez y A. Mndez-Valencia (2011). Secretara de Recursos Naturales y Proteccin Ambiental y El Colegio de la Frontera Sur, ed.Estudio prospectivo de especies arbreas promisorias para la fitorremediacin de suelos contaminados por hidrocarburos. Gobierno del Estado de Tabasco, Secretara de Recursos Naturales y Proteccin Ambiental, El Colegio de la Frontera Sur y Petrleos Mexicanos. p.144.ISBN978-607-95764-6-2.