MICROORGANISMOS Y METALES PESADOS: UNA INTERACCIN EN BENEFICIO DEL MEDIO AMBIENTELa acumulacin de desechos, sobre todo en reas urbanas, genera la dispersin de gran diversidad de compuestos en suelos, aguas superficiales y aire, con la consecuente filtracin de los mismos hacia las aguas subterrneas: los acuferos que constituyen la reserva de agua potable.Cmo solucionamos el problema generado por la dispersin de contaminantes en el medio ambiente? La respuesta es lo que llamamos REMEDIACIN. Para definir este trmino podemos decir que es el uso intencional de procesos de degradacin qumicos o biolgicos para eliminar sustancias contaminantes ambientales que han sido vertidos con conocimiento o accidentalmente en el medio ambiente. Los procesos de remediacin pueden efectuarse in situ, o sea en el mismo lugar donde ha ocurrido el derrame, o bien ex situ, separando la porcin contaminada y trasladndola a un reactor. Tal es el caso de efluentes industriales o domiciliarios que se tratan previamente al vertido al medio ambiente.

Cuando escuchamos la radio, usamos una linterna, arrancamos el motor de nuestro automvil, nunca pensamos que todos estos elementos contienen metales pesados. Somos conscientes del destino que corren cuando se descarten? Sabemos qu ocurre cuando tiramos apenas una pila a la basura? Cul es el destino de los metales pesados durante la fabricacin de pilas y bateras y en otros procesos industriales?Las actividades industriales generan una contaminacin a gran escala con metales pesados (Cu, Zn, Pb, Cd, Cr, Ni, Hg, Co, Ag, Au) y radionuclidos (U, Th) en el medio ambiente. En el caso particular de los suelos, suelen afectar la fertilidad y/o el uso posterior de los mismos, mientras que en el caso de los acuferos y aguas superficiales, pueden comprometer seriamente el uso de este recurso como fuente de agua para el consumo humano. La remediacin de estos ambientes contaminados mediante la utilizacin de mtodos qumicos involucra procesos de costos excesivamente altos debido a la especificidad requerida. Adems, este tipo de solucin no es aplicable en procesos de remediacin in situ, ya que es imposible tratar un metal determinado debido a la competencia existente por la presencia de otros. La aplicacin de mtodos de remediacin efectivos depende del conocimiento de los factores hidrolgicos y geolgicos del sitio, la solubilidad y especiacin de los metales pesados, los procesos de atenuacin e inmovilizacin y la medida en que los metales puedan dispersarse tanto horizontal como verticalmente a medida que migran por el suelo. Por otra parte, la utilizacin de mtodos biolgicos para remediar un ambiente contaminado (biorremediacin) ofrece una alta especificidad en la remocin del metal de inters con flexibilidad operacional, tanto en sistemas in situ como ex situ.IMPACTO AMBIENTALEl impacto ambiental de los contaminantes metlicos en suelos y sedimentos es estrictamente dependiente de la capacidad de complejamiento de stos con componentes del medio ambiente y su respuesta a las condiciones fisicoqumicas y biolgicas de su entorno. Los metales son especies qumicas no degradables. Por tal motivo, una vez volcados al medio ambiente, slo pueden distribuirse entre los entornos aire - agua - suelo, a veces cambiando su estado de oxidacin, o incorporarse a los seres vivos. Los procesos de adsorcin y la formacin de complejos en medios naturales son responsables de que la mayor parte de los vestigios de metales pesados se acumulen en los slidos en suspensin, incorporndose rpidamente a los sedimentos, donde se presentan los mayores niveles de concentracin de estos contaminantes. Como resultado de estas interacciones, los sedimentos juegan un papel muy importante en la regulacin de la calidad del agua. Por su parte, las aguas intersticiales, en contacto directo con los sedimentos, actan como fuente o sumidero de estos contaminantes y en ellas se observan concentraciones intermedias entre las aguas superficiales y los sedimentos.BIODISPONIBILIDADLa toxicidad de los metales pesados es muy alta. Su accin directa sobre los seres vivos ocurre a travs del bloqueo de las actividades biolgicas, es decir, la inactivacin enzimtica por la formacin de enlaces entre el metal y los grupos -SH (sulfhidrilos) de las protenas, causando daos irreversibles en los diferentes organismos. Para que los metales pesados puedan ejercer su toxicidad sobre un ser vivo, stos deben encontrarse disponibles para ser captados por ste, es decir que el metal debe estar biodisponible. El concepto de biodisponibilidad se encuentra ntimamente relacionado con las condiciones fsicoqumicas del ambiente, que determinan la especiacin y por lo tanto la concentracin de metal libre y lbil. Por ello es fundamental al determinar el grado de contaminacin por metales pesados de un ambiente, conocer su biodisponibilidad, es decir, la concentracin de metal libre y lbil presente en la muestra.Los mtodos electroqumicos permiten determinar la especiacin de un metal y analizar la disponibilidad del mismo en diferentes ambientes. En particular la aplicacin de las tcnicas de Voltamperometra de Preconcentracin que permiten evaluar la existencia de complejos entre el metal y ligandos presentes en el medio ambiente natural y la labilidad de los mismos. Por medio de las curvas de intensidad de corriente registrada en una muestra en funcin del potencial aplicado a la misma, se evidencia la presencia de metales a travs de la aparicin de picos, cuyas reas y alturas son proporcionales a las concentraciones de los mismos en estado libre en esas condiciones de lectura. Las Figuras 1.A., 1.B y 1.C muestran una serie de voltamperogramas realizados en el Laboratorio de Electroqumica, para muestras naturales de aguas subterrneas (Figura 1.A), intersticiales (Figura 1.B) y superficiales (Figura 1.C), con y sin tratamiento de destruccin fotoqumica de materia orgnica de manera de eliminar todo ligando presente, en las cuales se evalu la presencia de Cu, Cd, Pb y Zn.

Figura 1a

Figura 1b

Figura 1c

MOVILIZACIN DE LOS METALES PESADOSBiolixiviacinEste mecanismo de solubilizacin es utilizado en la industria minera. Por intermedio de la accin microbiana, los metales presentes en los minerales resultan extrados en fase acuosa. Tal es el caso de la obtencin de Cu por la oxidacin de las menas de Cu2S (calcocita) a CuSO4 por intermedio de la accin de las bacteriasThiobacillus ferroxidansyThiobacillus thiooxidans[Figura 2].Figura 2

Desde el punto de vista de la biorremediacin, el biolixiviado puede utilizarse dentro de la perspectiva de la hidrometalurgia, recuperando metales a partir de materiales slidos contaminados como suelos, cenizas resultantes de quema de desechos, sedimentos acuticos, etc. Este proceso se ha aplicado con xito utilizando bacterias oxidadoras del hierro o sulfuros, comoThiobacillus ferroxidansoThiobacillus thiooxidans, respectivamente, en la recuperacin de Cu, Ni, Zn y Cd, tanto en condiciones aerobias como anaerobias, ya que estos microorganismos pueden utilizar el catin Fe3+ como ltimo aceptor de electrones en lugar del O2. Las bacterias del gneroThiobacillusson microorganismos acidfilos, es decir, requieren un pH = 2,5 para crecer en condiciones ptimas, lo cual resulta adecuado para mantener a los metales en solucin, sobre todo al Fe3+. Con valores de pH mayores a 5,5, estos microorganismos no se desarrollan, por lo tanto la lixiviacin no sera efectiva. Pero como era de esperar, existen otros microorganismos en la naturaleza capaces de lograr una solubilizacin efectiva de metales tales como Mn, Fe, Zn, Cd y Pb a pH mayores a travs un mecanismo diferente. Se ha comprobado que este mecanismo ocurre a travs de la liberacin de compuestos orgnicos capaces de complejar y as solubilizar metales, tales como cidos carboxlicos o los compuestos llamados siderforos. Algunos hongos como Trichoderma harzianum pueden solubilizar MnO2, Fe2O3 y Zn metlico mediante la liberacin de agentes quelantes. Ralstonia eutropha (Alcaligenes eutrophus) es una bacteria capaz de acumular metales pesados, previa solubilizacin de los mismos mediante la liberacin de siderforos. Los siderforos son pptidos con capacidad complejante que son liberados al medio con el objeto de captar Fe, que es utilizado como oligoelemento dentro del metabolismo celular. La biosntesis de siderforos, si bien se induce en ausencia de Fe en el medio, tambin ocurre en presencia de otros metales, con el fin de detoxificar el entorno celular. Otro caso interesante resulta la utilizacin de una combinacin de la solubilizacin microbiana del Pb de la piromorfita, Pb5(PO4)3Cl, mediada por el hongoAspergillus nigercon la acumulacin del metal disuelto por parte de plantas que crecen en suelos contaminados con dicho mineral. Este ltimo fenmeno es conocido por fitorremediacin, donde la retencin del metal es mediada por la acumulacin en vegetales.REACCIONES DE COMPLEJACINSon reacciones en las que un metal o ion central se une o compleja con sustancias llamadas ligandos, formando complejos o compuestos de coordinacin. Al nmero de ligandos que rodean al in central se le llama nmero de coordinacin. Normalmente van desde 2 hasta 14, aunque los ms usuales son 4 y 6.Se dice que un complejo es fuerte cuando es difcil de separar al metal y los ligandos. Se dice que el complejo es dbil o lbil, cuando el complejo se disocia con facilidad. Lo fuerte o dbil que sea un complejo depende de varios factores, siendo el factor fundamental la naturaleza del metal y de los ligandos.En las reacciones de complejacin se forma un complejo, a partir de un tomo metlico central y los ligandos.

INMOVILIZACIN DE METALES PESADOSDentro de la amplia diversidad microbiana, existen microorganismos resistentes y microorganismos tolerantes a metales. Los resistentes se caracterizan por poseer mecanismos de detoxificacin codificados genticamente, inducidos por la presencia del metal. En cambio, los tolerantes son indiferentes a la presencia o ausencia de metal. Tanto los microorganismos resistentes como tolerantes son de particular inters como captores de metales en sitios contaminados, debido a que ambos pueden extraer los contaminantes. La resistencia o tolerancia experimentada por microorganismos es posible gracias a la accin de diferentes mecanismos [Figura 3]. Estos fenmenos son: biosorcin, bioacumulacin, biomineralizacin, biotransformacin y quimiosorcin mediada por microorganismos.

Figura 3

BiosorcinLa biosorcin es un fenmeno ampliamente estudiado en la biorremediacin de diversos metales pesados como el cadmio, cromo, plomo, nquel, zinc y cobre. Los microorganismos utilizados como biosorbentes, aislados a partir de ecosistemas contaminados, retienen los metales pesados a intervalos de tiempo relativamente cortos al entrar en contacto con soluciones de dichos metales. Esto minimiza los costos en un proceso de remediacin, ya que no requiere el agregado de nutrientes al sistema, al no requerir un metabolismo microbiano activo. La biomasa capaz de participar en estos procesos es fcilmente extrable de sistemas acuosos como cursos de aguas o efluentes de diversos orgenes, por lo que el proceso global de biorremediacin sera rentable. Es por ello que la bsqueda de este tipo de microorganismos se encuentra en crecimiento constante, junto con el estudio de sistemas biosorbentes como por ejemplo la utilizacin de consorcios microbianos, o sistemas mixtos formados por microorganismos y macromolculas (polmeros) sorbentes, que incrementaran los rendimientos en la captacin de mezclas de metales pesados.Los fenmenos de biosorcin se caracterizan por la retencin del metal mediante una interaccin fsicoqumica del metal con ligandos pertenecientes a la superficie celular. Esta interaccin se produce con grupos funcionales expuestos hacia el exterior celular pertenecientes a partes de molculas componentes de las paredes celulares, como por ejemplo carboxilo, amino, hidroxilo, fosfato y sulfhidrilo. Es un mecanismo de cintica rpida que no presenta una alta dependencia con la temperatura y en muchos casos puede estudiarse en detalle mediante la construccin de los modelos de isotermas de Langmuir y Freundlich.BioacumulacinEste mecanismo celular involucra un sistema de transporte de membrana que internaliza al metal pesado presente en el entorno celular con gasto de energa. Este consumo energtico se genera a travs del sistema H+-ATPasa. Una vez incorporado el metal pesado al citoplasma, ste es secuestrado por la presencia de protenas ricas en grupos sulfhidrilos llamadas metalotionenas o tambin puede ser compartimentalizado dentro de una vacuola, como ocurre en hongos.Algunos ejemplos de este proceso son muy interesantes, como el caso de acumulacin de uranio por la bacteriaPseudomonas aeruginosa, el cual fue detectado ntegramente en el citoplasma, al igual que en la levaduraSaccaromyces cerevisiae.BiomineralizacinLos microorganismos son capaces de precipitar metales y radionuclidos como carbonatos e hidrxidos, mediante un mecanismo de resistencia codificado en plsmidos. Este mecanismo aparece por el funcionamiento de una bomba que expulsa el metal txico presente en el citoplasma hacia el exterior celular en contracorriente a un flujo de H+ hacia el interior celular. Esto produce una alcalinizacin localizada sobre la superficie celular externa y por lo tanto la precipitacin del metal pesado (Figura 3).Otra forma de precipitar los metales es a travs de la formacin de sulfuros o fosfatos, como resultado de alguna actividad enzimtica celular. Un ejemplo de ello es la precipitacin de sulfuros metlicos en reactores con cultivos mixtos de bacterias reductoras de sulfato o la acumulacin de CdS en la pared celular de las bacterias Klebsiella planticolayPseudomonas aeruginosa.BiotransformacinEste es un proceso que involucra un cambio qumico sobre el metal pesado, como por ejemplo en el estado de oxidacin o metilacin. Esta transformacin biolgica de los metales pesados que resultan txicos mediada por enzimas microbianas puede dar como resultado compuestos poco solubles en agua o bien compuestos voltiles. El ejemplo ms claro es el ciclo del Hg en la naturaleza, donde la bacteriaPseudomonas aeruginosapuede reducir el catin Hg2+ a Hg0, y otros organismos pueden luego metilarlo dando como producto el CH3Hg+ y (CH3)2Hg, que son voltiles y an ms txicos que el propio Hg (Figura 4).Figura 4

Las reducciones de V(V) a V(III), Au(III) a Au(0) y Cr(VI) a Cr(III), conducen a la precipitacin del metal bajo condiciones fisiolgicas. Entre estos ltimos el Cr es el metal ms ampliamente utilizado en la industria de aceros, automviles, equipamiento de hospitales y curtiembres, entre otras. El Cr(VI) es un contaminante de prioridad 1 catalogado por la Agencia de Proteccin Ambiental de los Estados Unidos (EPA: www.epa.gov), ya que es estable en solucin acuosa y por lo tanto de alta movilidad en diferentes ambientes, con un alto potencial mutagnico y carcinognico. El pasaje a Cr(III) produce la inmovilizacin por precipitacin de hidrxidos y la disminucin en la mutagenicidad. La utilizacin de microorganismos resitentes a Cr con capacidad de bioconversin Cr(VI) en Cr(III) es de fundamental importancia en el tratamiento biolgico de efluentes industriales (21, 28).Quimiosorcin mediada por microorganismos

Dentro de este trmino se pueden describir aquella clase de reacciones en donde los microorganismos biomineralizan un metal, formando un depsito primario. Este depsito primario funciona como ncleo de cristalizacin, con la subsecuente deposicin del metal de inters, promoviendo y acelerando as el mecanismo de mineralizacin (Figura 3).Un ejemplo de este proceso es el agregado de Fe en un efluente a tratar, en presencia de bacterias reductoras del sulfato. Estos microorganismos producen sulfuros que precipitan en forma de FeS, sobre la superficie celular. Los otros metales contaminantes utilizan el FeS formado como soporte y cristalizan sobre sus cristales. Luego, aprovechando las propiedades magnticas del Fe, pueden separarse fcilmente de la fase soluble, decontaminando as el material.Cualquiera de los mecanismos microbianos descriptos remueve los metales pesados de efluentes contaminados. Los microorganismos autctonos que sobreviven en sitios contaminados han desarrollado mecanismos de resistencia y/o tolerancia que nos son tiles a la hora de la implementacin de procesos de biorremediacin.Pseudomonas fluorescens200H, aislada en nuestro laboratorio a partir de aguas superficiales contaminadas del arroyo Las Catonas (Partido de Moreno, Buenos Aires) logra la separacin de la fase acuosa del 65% de Cd y 32% de Zn presentes en el medio de cultivo.Si bien la mayor parte de Cd y Zn aparece retenida en las fracciones correspondientes a pared celular, experimentos posteriores nos revelaron que el porcentaje de metal biosorbido es muy bajo, alrededor del 7%. Evidentemente existe la posibilidad de que ocurra una biomineralizacin del metal, la cual requiere un metabolismo celular activo, que tendremos que estudiar ms a fondo. ste es slo un ejemplo. A diario realizamos nuevos aislamientos, con el objeto de reunir la mayor cantidad de microorganismos que en cultivos puros o mixtos logren una separacin eficiente de los metales de nuestro estudio, Cu, Pb, Cd y Zn y con ellos disear sistemas de biorremediacin ex situ de efluentes lquidos.En conclusin, el rol de los microorganismos es fundamental en los ciclos biogeoqumicos de los metales y su utilizacin en los procesos de biorremediacin de desechos slidos y lquidos es esencial para el cuidado del medio ambiente.

FITORREMEDIACION

Lafitorremediacines ladescontaminacin de los suelos, ladepuracin de las aguasresiduales o la limpieza del aire interior, usandoplantas vasculares,algasuhongos, 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.La fitorremediacin se basa principalmente en las interacciones entre lasplantas, elsueloy los microorganismos. El suelo es una compleja estructura que sirve de soporte para el desarrollo de las plantas y los microorganismos que se alimentan de loscompuestos orgnicoso inorgnicos que lo componen. Cuando algunos de estos compuestos se encuentra en exceso con respecto al estado inicial del suelo, ste se describe como un suelo contaminado (esto tambin se aplica al agua y al aire, a diferencia del suelo son fluidos). Los compuestos en exceso puede ser utilizados como fuente de energa por las plantas y microorganismos. En el sistema planta - suelo - microorganismos, la biodegradacinbacterianaes a menudo independiente de laabsorcinpor medio de laraz. Las plantas y los microorganismos hancoevolucionadopara adoptar una estrategia de aprovechamiento recproca, para soportar lafitotoxicidad, de la que los microorganismos aprovechan losexudadosde larazy tambin la planta se beneficia de la capacidad de degradacin de los microorganismosrizosfricospara reducir el estrs debido a la fitotoxicidad. En ltima instancia, la planta es el agente esencial de la exportacin de un contaminante fuera de su entorno.

Efecto en la rizosferaLarizosferaes el volumen de suelo sometido a la influencia de la actividad de lasraces. Este volumen de suelo es ms o menos importante y vara en funcin de las plantas y el tipo de suelo. Los procesos que ocurren en la zona de las races son esenciales para la fitorremediacin. La actividad y labiomasamicrobianason mucho mayores all que en el suelo sin races. Las races liberan sustancias naturales en el suelo donde crecen, por medio del exudado de las races. Promueven y mantienen el desarrollo de colonias microbianas, proporcionndoles de un 10-20% del azcar producido por la actividad fotosinttica de la planta. Son liberados muchos compuestos, por ejemplo,hormonas, enzimas,oxgenoyagua. Los microorganismos rizosfricos, a su vez, promueven el crecimiento de la planta (reduccin de lospatgenos, puesta a disposicin de nutrientes). En teora, cuanto mayor sea la abundancia de races, con mayor abundancia van a proporcionar un rea de desarrollo importante a la microflora y microfauna de la rizosfera. De hecho, los exudados radiculares promueven labiodegradacinde lacontaminacinorgnica, estimulando la actividad micromicrobiana.

Principio de la descontaminacinLas plantas van a absorber el contaminante para metabolizarlo o almacenarlo, reduciendo o evitando la liberacin de contaminantes en otras zonas del medio (fitoestabilizacin). Con mucha frecuencia, loscompuestos orgnicos(xenobiticoso no) pueden ser degradados y metabolizados para el crecimiento de la planta. La contaminacinse elimina as. En el caso de los compuestos inorgnicos contaminantes (metales, metaloides y radionucleidos), nicamente es posible su fitoestabilizacin o fitoextraccin, porque estos tipos de agentes contaminantes no son biodegradables.

La fitorremediacin se puede clasificar de acuerdo a su tipo de extraccin en in y ex planta. En el caso de lacontaminacinpor metales pesados y por compuestos orgnicos de alta y media solubilidad, comoherbicidas, plaguicidas, solventes y explosivos, la extraccin, acumulacin o volatilizacin por laplanta, en general, aporta un porcentaje relevante de la remocin debido a la mayor movilidad de estos compuestos hacia y en la planta. Lo anterior no se aplica en la remocin de la mayor parte de los componentes de losHTP y otros contaminantes orgnicos de baja solubilidad, pues el papel directo de la planta en la extraccin y remocin no es tan relevante. Esto se debe a que el contenido de materia orgnica, la solubilidad del compuesto y el propio suelo son barreras que tiene que superar un contaminante hidrofbico para llegar a establecer contacto con la planta. Aunque si se analiza el fenmeno en otras condiciones fsicas (en especial sin suelo), la planta puede tener respuestas complejas ante la presencia de un contaminante hidrfobo o hidrfilo y puede responder, de diversas maneras, a los efectos txicos que puede ejercer.

Las distintas formas de fitorremediacin1. 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 o adsorbidas, que se transforman en menos txicas o no txicas por lametabolizacinde loscontaminantesen los tejidos vegetales o por los organismos de larizosfera alimentados 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 o adsorbidospor 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.

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 altaevapotranspiracinpara 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 acelerandolo 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).

1. 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.

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);

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 solo 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 solo de 3 mg /l;2 El nivel y el tipo de contaminacin afecta a la fitotoxicidad de 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.

USO DE MICROORGANISMOS BENEFICOS: BIOFERTILIZANTES Y BIOCONTROLADORES

Los microorganismos son un componente importante para la salud de los suelos; un manejo inadecuado de los procesos agrcolas as como de los recursos vegetales, afectan directamente el componente microbiano tanto en su diversidad como en la densidad de sus poblaciones, dando como resultado inicialmente la prdida de la fertilidad de los suelos y posteriormente la progresiva eliminacin de toda la vida microbial.La sostenibilidad de un agroecosistema tambin tiene que ver con su menor dependencia de los agroqumicos. Por tal razn son importantes los BIOFERTILIZANTE y los BIOCONTROLADORES, pues ellos favorecen la nutricin de las plantas por medios biolgicos e intensifican los recursos microbiolgicos del suelo. De esta forma se aumenta la productividad de los cultivos, se reduce la fertilizacin qumica y hace ms eficiente la nutricin, adems de bajar los costos de produccin y de reducir la contaminacin de los suelos y las aguas subterrneas por causa de agroqumicos.

QU ES UN BIOFERTILIZANTE?Es un producto 100% biolgico, hecho a base de microorganismos. Un ejemplo de biofertilizante es el producto conocido como FERTIBIOL que est constituido por bacterias fijadoras de nitrgeno y solubilizadoras de las enfermedades de las plantas.Entre los beneficios que brindan los BIOFERTILZIANTES se pueden citar: Mejora la disponibilidad de fosforo, nitrgeno y elementos poco mviles. Estimula el crecimiento radical. Permite reducir el uso de agroqumicos, en especial fungicidas. Aumenta la resistencia contra enfermedades como:(rhizoctonia solani, Fusarium sp, Pseudomona solanecearum, Pythium ultimum, Erwinia sp)

Estas sustancias microbianas son aplicadas a los suelos para desempear funciones especficas, las cuales benefician la productividad de las plantas, incluyendo la absorcin de agua y nutrientes, la fijacin de nitrgeno, la solubilizacin de minerales, la produccin de estimuladores de crecimiento vegetal y el biocontrol de patgenos. Adems, pueden utilizarse en los cultivos anuales, las praderas de gramnea y leguminosas, hortalizas y frutales.

QU ES UN BIOCONTROLADOR?Existen varios microorganismos que pueden reducir las poblaciones de otros organismos, como por ejemplo los nematodos, entre los cuales se encuentra el hongo paecilomyces lilacinus, que causa deformaciones, destruccin de ovarios, reduccin de la eclosion de huevos y produccin de toxinas que afectan el sistema nerviosos de los nematodos.

Un biocontrolador es un producto 100% biolgico conformado por varias cepas del hongo paecilomyces lilacinus que ha sido aislado, seleccionado y producido por el laboratorio, para el control biolgico de nematodos.

Los resultados despus de unos 4 meses de aplicacin de este biocontrolador, son la desaparicin de contaminantes, en este caso nematodos, adems de no contaminar el medio ambiente y disminuyen costos de produccin.

PRINCIPALES MECANISMOS DE ACCIN DE LOS BIOFERTILIZANTES

FIJACIN BIOLGICA DEL DINITRGENO

El complejo enzimtico nitrogenasa es el sistema capaz de fijar el nitrgeno atmosfrico, y est formado por dos componentes proteicos; una MO-Fe protena (azofermo) y otra Fe-protena (azofer). El sistema requiere como disponibilidad energtica el ATP y un fuerte agente reductor. Mediante la accin de este sistema, una molcula de nitrgeno es convertida en dos molculas de amonio, segn la siguiente reaccin general:

N2 +6e- + 6H+ + n ATP ---------- 2NH3 + n ADP + n P inorgnico.

La eficiencia de la fijacin puede obtenerse calculando la cantidad de nitrgeno fijado por gramo de carbohidrato consumido, puesto que la fijacin de una molcula de nitrgeno requiere seis electrones y un nmero de molculas de ATP ( puede equivaler a unos 30 ATP/N2 ), por lo que puede deducirse que la eficiencia de la fijacin depende, entre otros factores, de la capacidad de los microorganismos para metabolizar los sustratos utilizables.

Fijacin del nitrgeno

Simbitica: Las bacterias llevan a cabo la transformacin de N2 a amonio en los ndulos (hipertrofia formada en las races de las plantas) como estructuras distintivas de las leguminosa Ejemplo de microorganismos: Rhizobium sp; Bradyrhizobium japonicum. Mediante este mecanismo estas bacterias logran suplir entre el 80 y 100% de las necesidades de nitrgeno en las leguminosas

Asociativa: La reduccin es realizada por bacterias que se asocian (no penetran) al sistema radical de las plantas, atradas por un conjunto de exudados que actan como fuente de carbono y energa.

Ejemplo de estos microorganismos: Azotobacter, Azomonas, Azospirillum, Beijerinckia, Clostridium, Enterobacter y Bacillus. A travs de esta actividad estos microorganismos aportan entre el 25-50% de las necesidades de nitrgeno en los cultivos (Peoples y Craswell, 1992; Elmerich, 1992; Kannalyan, 1997; Lahda, 1997).

Solubilizacin del fsforo insoluble presente en el suelo

Este es un proceso de extrema importancia para los suelos cultivables, ya que los mismos contienen cada da mayor cantidad de fsforo no soluble, acumulado a travs de los aos por la aplicacin excesiva de fertilizantes fosfricos de origen qumico y que slo es posible recuperar mediante la accin de microorganismos solubilizadores. La solubilizacin se desarrolla sobre el fsforo inorgnico y orgnico presente en el suelo. En el caso de la solubilizacin del fsforo inorgnico, el principal mecanismo microbiolgico por el cual los compuestos insolubles son movilizados en la produccin de cidos orgnicos, convierte, por ejemplo el Ca3(PO4)2 a fosfatos di y monobsicos, resultando en un aumento en la disponibilidad del elemento para las plantas. La cantidad solubilizada vara con el consumo de carbohidratos por los microorganismos y generalmente la transformacin slo se lleva a cabo si el sustrato carbonado es convertido a cidos orgnicos.

El fsforo tambin puede estar ms disponible para la asimilacin de las plantas por la accin de ciertas bacterias que liberan sulfuro de hidrgeno, producto que reacciona con el fosfato frrico para producir sulfuro ferroso, liberando el fosfato. Otra va, que predomina en los suelos inundados (arrozales), es la de reducir el hierro de los fosfatos frricos, proceso que origina la formacin de hierro soluble con una liberacin concomitante del fosfato en la solucin. Este aumento en la disponibilidad del fsforo en suelos anegados puede explicar por qu el arroz cultivado bajo el agua requiere frecuentemente una cantidad menor de fertilizante fosfrico que el mismo cultivo creciendo en terrenos agrcolas secos.

Solubilizacin del fsforo orgnico

La presencia en el suelo de un gran depsito de este elemento que no puede ser utilizado por las plantas pone de manifiesto la importancia del papel de los microorganismos en la conversin del fsforo orgnico como elemento combinado en los restos vegetales y en la materia orgnica del suelo, a formas inorgnicas aprovechables por las plantas. Este proceso se desarrolla mediante enzimas que separan al fsforo de los sustratos orgnicos y que se denominan fosfatasas. Como regla general una sola fosfatasa puede actuar en muchos sustratos diferentes y con esta actividad los microorganismos pueden aportar a las plantas entre el 30-60% de su necesidades de fsforo.

Ejemplos de microorganismos solubilizadores del fsforo en el suelo son: Bacillus megatherium var. Phosphaticum, Bacillus sp, Pseudomonas, Mycobacterium, Aspergillus, Penicillium y Streptomyces.

Produccin de sustancias fisiolgicamente activas

El aumento en la biomasa vegetal y el rendimiento agrcola en los cultivos puede ser posible mediante la aplicacin de microorganismos estimuladores del crecimiento capaces de producir un conjunto de sustancias conocidas como sustancias fisiolgicamente activas. Este mecanismo se distingue por la diferencia existente entre cepas microbianas de mayor o menor eficiencia en la sntesis de estas sustancias, por lo que se establece un proceso de seleccin de las cepas ms efectivas en cuanto al potencial estimulador que presentan, el cual se caracteriza por la actividad de un gran nmero de enzimas y rutas metablicas, que finalmente se manifiestan en la produccin de este pool o conjunto de compuestos.

Entre estas sustancias se relacionan:

Reguladores del crecimiento (auxinas, giberelinas y citoquininas).Aminocidos.Pptidos de bajo peso molecular.Vitaminas.