FITORREMEDIACIÓN DE SUELOS

FITORREMEDIACIÓN
DE SUELOS
Prof. Rafael Mulas Fernández
Área de Edafología y Química Agrícola
Dpto. Ciencias Agroforestales
Universidad de Valladolid
Máster en Gestión y Tecnología Ambiental
Gestión y Tratamiento de Residuos y Prevención de la Degradación de Suelos
Índice
1. Introducción
2. Interacción Planta-Contaminantes:
Tolerancia
3. Métodos de Fitorremediación
4. Ventajas e Inconvenientes
5. Investigación y Perspectivas de
Desarrollo
6. Conclusión
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Fitorremediación
Es una técnica biológica de
descontaminación
En realidad, es un conjunto de técnicas
Consiste en el uso de plantas y sus
microorganismos asociados para la
recuperación ambiental
Tecnología más barata y menos invasiva
ambientalmente que las convencionales,
basadas en ingeniería civil y procesos físicoquímicos
Puede utilizarse sobre sustratos sólidos,
líquidos y gaseosos
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Biorremediación
En sentido amplio, es el uso de seres vivos
para la descontaminación y recuperación
ambiental
z
En ese sentido, la fitorremediación estaría incluida
entre las técnicas de biorremediación
No obstante, el uso del término
biorremediación suele restringirse para las
tecnologías basadas en microorganismos
z
Como las plantas conviven necesariamente con
microorganismos, cualquier proceso de
fitorremediación conlleva biorremediación, aunque
no al revés
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Precisiones terminológicas
Fitorremediación
Fitocorrección
Fitorrestauración
Fitorrecuperación
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R
RR
5
Definición
Es el empleo de plantas para reducir in situ la
concentración y/o la peligrosidad de
contaminantes orgánicos e inorgánicos de
suelos, sedimentos, aguas y aire, a partir de
procesos bioquímicos realizados por las
plantas y sus microorganismos asociados
que conducen a la reducción, mineralización,
degradación, estabilización y/o volatilización
de dichos contaminantes
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La fitorremediación puede utilizarse para
tratar suelos, sedimentos, aguas, tanto
subterráneas como superficiales, y aire
Se ha aplicado incluso a lixiviados de
vertederos
Puede emplearse como tecnología de
tratamiento única o en combinación con
otras, típicamente como etapa final
Nos restringiremos a los tratamientos de
suelos y aguas subterráneas
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Estrategias
Las plantas pueden utilizar tres estrategias
en la remediación:
z
z
z
Degradación (destrucción del contaminante)
Extracción
Contención/inmovilización
En definitiva, las mismas estrategias que
podemos emplear con otras tecnologías de
recuperación que adoptemos
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A tener en cuenta
Múltiples capacidades de las plantas en relación con
contaminantes:
z
z
z
z
z
Excluir
Absorber
Retener
Degradar o transformar
Volatilizar
Importante papel de las raíces
z
z
z
z
z
Adaptadas específicamente para extracción de agua y
minerales del suelo
Desarrollan una extensa red que alcanza cada poro accesible
Concentran elementos
Segregan exudados que promueven la simbiosis con una
compleja comunidad de microorganismos (rizosfera)
Liberan agentes que pueden solubilizar y quelatar metales
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Orígenes y desarrollo de
la fitorremediación
Idea propuesta por Chaney en 1983
en relación con el uso de metalofitas
para fitoextracción (metales)
Aunque hay mucho trabajo previo en
ingeniería con vegetales para
tratamiento de aguas
Se comenzó a desarrollar a
principios de los 90’s
El termino se acuña en 1991 (EPA)
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Cunningham y Berti (1993) lo usan por vez
primera en literatura de difusión abierta
Ha ido ganando aceptación en la última
década
En EE.UU. entre 1999 y 2004 el gasto en
fitorremediación se ha multiplicado por un
factor entre 2 y 3
Algunos autores claves:
z
z
z
z
Schnoor
Brooks
Raskin
Ensley
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z
z
z
McCutcheon
Terry
Bañuelos
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Interdisciplinaridad
En el estudio y aplicación de la fitorremediación
intervienen múltiples disciplinas:
z
z
z
z
z
z
z
z
Fisiología vegetal
Agronomía
Microbiología
Hidrogeología
Edafología
Química
Ingeniería
…
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Contaminantes susceptibles
de ser tratados
Inorgánicos:
z
z
z
z
z
Metales pesados
(micronutrientes o no): Fe,
Cu, Mn, Mo, Zn, Cr, Ni,
Cd, Co, Hg, Pb, V, W …
Otros elementos tóxicos:
As, Se, F …
Isótopos radiactivos: 238U,
137Cs, 90Sr …
Nutrientes: N, P
…
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Orgánicos:
z
z
z
z
z
z
z
Pesticidas
Hidrocarburos
y derivados
Disolventes
Explosivos
PAHs
PCBs
…
13
C. Orgánicos
Pueden ser:
z
z
degradados en la zona
radicular
absorbidos y después:
z
z
z
degradados
secuestrados
volatilizados
C. Inorgánicos
No pueden ser
degradados
Pueden ser
z
z
estabilizados en suelo
secuestrados en tejidos
cosechables
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Procesos involucrados
Físicos:
z
Sedimentación, filtración,
adsorción, volatilización
Químicos:
z
Hidrólisis, precipitación,
complejación, reacciones
redox, fotoquímicas…
Biológicos:
z
Metabolismo de
microorganismos, de plantas…
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Visión sistémica
Plantas y microorganismos conforman un
ecosistema
Aunque sea artificial e intervenido por el
hombre
La dinámica del ecosistema y sus procesos
funcionales también son parte de la técnica
Incluida la capacidad de reorganizarse y
adaptarse a las condiciones sobreimpuestas
Es necesario contar con el funcionamiento a
este nivel y no sólo con los procesos
fisiológicos
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Atenuación natural
Todo ecosistema presenta un grado de resiliencia
z
capacidad de absorber perturbaciones, sin alterar
significativamente sus características, estructura y
funcionalidad y de poder pudiendo regresar al estado
original una vez que la perturbación ha terminado.
Los procesos involucrados en la fitorremediación
ocurren, en cierta medida, de forma natural en
todo lugar con vegetación y contaminado
Independientemente de la actuación antrópica,
existe una autodepuración
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Atenuación natural
Esto se denomina atenuación natural y es la
forma más simple de fitorremediación /
biorremediación
Resulta conveniente en lugares apartados,
con pequeño grado de utilización humana y
relativamente poco contaminados
Únicamente supone un seguimiento de la
evolución (atenuación natural monitorizada)
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Plantas recomendables
Conviene, en general, que sean:
De crecimiento rápido
z Elevada producción de biomasa
z Tolerantes a la contaminación
z Resistentes
z Competitivas
z
Cada técnica específica tiene
requerimientos añadidos
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Al escoger especies para un lugar es
recomendable incluir algunas que
crezcan naturalmente en el entorno
Estas especies resultarán competitivas
en las condiciones locales
Y si ya crecen en el lugar contaminado
tolerarán el contaminante
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Índice
1. Introducción
2. Interacción Planta-Contaminantes:
Tolerancia
3. Métodos de Fitorremediación
4. Ventajas e Inconvenientes
5. Investigación y Perspectivas de
Desarrollo
6. Conclusión
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2. Interacción PlantaContaminantes: Tolerancia
Se conoce desde antiguo (Grecia, Roma…)
la asociación entre algunas plantas y ciertos
tipos de suelos o sustratos minerales
Distintas culturas han empleado plantas
como indicadores de la existencia de venas
metalíferas
… Incluso para metales tóxicos o que lo son
para otros muchos seres vivos
El desarrollo de la Botánica y la
Biogeoquímica han permitido explicar dicha
asociación en términos de tolerancia
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Tolerancia
Esta es el resultado de
la evolución adaptativa
de especies o
variedades en
ambientes hostiles por
presencia natural del
metal o elemento tóxico
Hoy sabemos que
existen grados y se
habla incluso de
hipertolerancia
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Tolerancia frente a metales
Los organismos han evolucionado desarrollado
mecanismos de protección frente a:
z
metales abióticos
z
dosis excesivas de elementos biocompatibles
Los mecanismos que posibilitan la tolerancia
frente a metales pesados y otros elementos son
múltiples
A. mantener el tóxico fuera de la planta
B. detoxificación
C. acumulación
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A. Mantener el tóxico fuera
Reducción de biodisponibilidad
Insolubilización por precipitación
z O por formación de complejos superficiales
sobre minerales o material húmico
z
Exclusión: sistema de reflujo o
liberación de metales hacia el exterior
z
Puede incluir mecanismos de volatilización
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B. Detoxificación
Con el objetivo de
poder asimilar y
metabolizar el
elemento
P. ej., la conversión
de Cr (VI) en Cr (III)
z
Fig.: Mecanismo de
detoxificación de Cr(VI)
en un lirio acuático
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C. Acumulación
Solubilización de metales del suelo para hacerlos
asimilables
Secuestro del metal por agentes complejantes
(quelantes) de forma que no pueda ejercer su
toxicidad
Transferencia
1.
2.
3.
z
Requiere transportadores proteínicos activos
Acumulación en vacuolas o incorporación a lignina
4.
z
z
z
El secuestro en vacuolas (orgánulos con doble membrana
lipídica) se denomina compartimentación. Ahí quedan
excluidos de procesos de respiración o de división celular
En las vacuolas probablemente forma agregados más
complejos
La adsorción de grupos lipofílicos sobre lignina se
denomina lignificación
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Agentes quelantes
Ácidos orgánicos (citrato, oxalato, malato…)
Aminoácidos, principalmente histidina
Fundamentalmente, metalotioneínas y
fitoquelatinas
z
z
z
z
Se trata de péptidos ricos en cisteína
Parece que su función se relaciona
con la homeostasis (regulación) de
metales esenciales mediante su
transporte ya almacenamiento
Una amplia variedad de metales
induce la formación de fitoquelatinas
Fig.: Esquema del quelato
fitoquelatina - Cd
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Tolerancia frente a
contaminantes orgánicos
La mayoría son xenobióticos
Por tanto, las plantas no han desarrollado
mecanismos específicos
Transporte: proceso físico y pasivo; por
difusión, variable según hidrofobicidad
Degradación: resultado de actividad de
enzimas empleados para otros fines
Secuestro: también en vacuolas o en la
membrana celular
z
Suele requerir transformación química previa
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TA
Esquema de
mecanismos
de tolerancia
a nivel
celular
TA: transporte activo
TP: transporte pasivo
TA
TP
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Hipótesis de la Protección
¿Por qué es útil la
hiperacumulación?
Una hipótesis es que aporta
un cierto nivel de protección
frente a plagas y
enfermedades, es decir, ante
ciertos insectos, hongos y/o
bacterias
Hay algunos datos publicados
que lo corroboran en relación
con Ni, Zn y Cu
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Las raíces
Papel clave
Su función específica es
extraer agua y minerales
del suelo
Pueden explorar cada poro
Funcionan como bombas
accionadas por energía
solar
Además liberan sustancias
que contribuyen a movilizar
metales, etc.
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El efecto físico de
ahuecamiento del suelo por las
raíces facilita :
z la aireación
z la circulación de agua
aumenta la actividad
microbiana
Las plantas transfieren O2
desde sus órganos aéreos a la
zona radicular
z produciendo un entorno
aerobio en la rizosfera,
z incluso cuando la raíz se
encuentra en zona inundada
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En su actividad fisiológica los
vegetales secretan por sus raíces
exudados que contienen azúcares,
aminoácidos, nutrientes…
Esto favorece el desarrollo de
comunidades microbianas en el
suelo circundante e incrementa su
actividad
La densidad de población
microbiana en la rizosfera es entre 1
y 4 órdenes de magnitud mayor que
en el mismo suelo lejos de la raíz
Se trata de una simbiosis: los
microorganismos favorecen a la
planta (mejoran la absorción de
agua y nutrientes, proporcionan
reguladores del crecimiento, etc.)
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Índice
1. Introducción
2. Interacción Planta-Contaminantes:
Tolerancia
3. Métodos de Fitorremediación
4. Ventajas e Inconvenientes
5. Investigación y Perspectivas de
Desarrollo
6. Conclusión
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3. Métodos de
Fitorremediación
Fitorremediación es en
realidad un término
genérico que engloba
tratamientos diversos
Los vegetales tienen
distintos mecanismos
de defensa frente a
tóxicos
Eso da lugar a distintas
estrategias o métodos
de fitorremediación
o ‘fitotecnologías’
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Fitodegradación
Fitoestimulación
Fitovolatilización
Fitoextracción
Fitoestabilización
Rizofiltración
Bombeo biológico
No mutuamente excluyentes
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3.1 Fitodegradación
También denominada fitotransformación
Actúa sobre contaminantes orgánicos y
xenobióticos: hidrocarburos, PAH,
plaguicidas, tensioactivos, compuestos
clorados…
Consiste en la transformación química de los
contaminantes mediante procesos
metabólicos internos o externos que conduce
a su degradación completa o parcial, su
inmovilización y/o inactivación
En definitiva, produce una detoxificación, al
menos parcial
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El proceso puede comenzar ex planta, en la
rizosfera, con la hidrólisis enzimática en moléculas
más pequeñas que pueden ser absorbidas.
En otros casos, se produce la absorción del
contaminante y es degradado enzimáticamente en la
planta
Los metabolitos pueden ser:
z
z
z
Asimilados por la planta para su crecimiento
Secuestrados en sus vacuolas
Fijados a estructuras celulares insolubles (como la lignina)
En ocasiones, los metabolitos tienen actividad como
fitohormonas, lo que mejora el desarrollo de la planta
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3.2 Fitoestimulación
También denominada
rizodegradación,
biodegradación en la
rizosfera o
biorremediación
asistida por plantas
Consiste en la
degradación microbiana
de contaminantes,
activada o mejorada por
la presencia de la
rizosfera
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Fitoestimulación
Se aplica a contaminantes orgánicos
z
principalmente hidrófobos que no pueden ser absorbidos
por las plantas (PCB; PAH, HC…)
En este caso son los microorganismos los que
degradan los contaminantes
z
z
usándolos como fuente de energía y/o carbono
o como resultado colateral de la actividad de enzimas
segregados para hidrolizar otras sustancias
(cometabolismo)
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3.3 Fitovolatilización
Consiste en la absorción de contaminantes del suelo
o del agua y su liberación a la atmósfera durante la
transpiración generalmente en formas volátiles
menos tóxicas
La forma volátil puede ser:
z
z
El propio contaminante (caso de algunos COV)
Más habitualmente, productos de su degradación o
transformación (en cuyo caso ha existido también
fitodegradación)
Funciona con contaminantes orgánicos y también
inorgánicos (Se, ¿As, Hg?)
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Limitaciones
Vienen dadas por el
riesgo que suponga la
emisión a la atmósfera
Riesgo de deposición en
áreas no contaminadas
y/o con cultivos
comestibles
Pueden transformarse en
contaminantes
secundarios de efectos
igual de nocivos o más
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3.4 Fitoextracción
También denominada fitoacumulación
Consiste en la captación por las raíces de los
contaminantes y su acumulación en los tejidos de las
plantas, seguida por la recolección de la mismas
Funciona fundamentalmente con metales pesados y
otros elementos tóxicos o radiactivos, pero también
con algunos contaminantes orgánicos
La absorción del contaminante es selectiva. Suelos
contaminados con varios metales requieren varias
especies de plantas
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Hiperacumuladores
o metalofitas:
Plantas con gran capacidad de acumular
metales
Almacenan concentraciones decenas o
centenas de veces mayores que otras
especies en las mismas condiciones
Principalmente, en órganos aéreos
Alcanzan niveles de gcont / kgms (0,1 – 1%)
Y concentraciones en planta decenas de
veces las existentes en suelo
Ello sin síntomas de toxicidad: gran
tolerancia (hipertolerancia)
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Dos variantes
Hiperacumulación natural: la que
se produce en plantas
hiperacumuladoras sin más
Hiperacumulación asistida o
inducida: cuando se añaden al
suelo agentes acondicionadores
(quelantes, etc.) que incrementan
la solubilidad del metal y facilitan
su absorción
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Recolección de biomasa
Las plantas han de ser recolectadas.
z
Normalmente, sólo las partes aéreas (tallos y hojas)
El ciclo de plantación / cosecha se repite (con las
mismas o diferentes especies) hasta alcanzar los
niveles de descontaminación requeridos
La biomasa cosechada tiene dos destinos principales:
z
z
Reciclado de metales: En el caso de metales de valor y plantas
suficientemente acumuladoras se puede extraer de la biomasa
el metal (fitominería)
Incineración: ha de realizarse de forma que no haya emisión de
metal con los gases y las cenizas (tóxicas) han desecharse
apropiadamente
Incluso si hay que confinar en vertederos de seguridad,
esta tecnología presenta la ventaja de una reducción
sustancial del volumen de residuo a depositar
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Requisitos de las plantas
La planta ideal para fitoextracción ha de reunir estas
características:
1. Tolerancia elevada
2. Acumuladora, preferiblemente en partes aéreas
z Las que no translocan el metal a las partes
aéreas pueden ser útiles en fitoestabilización y
restauración paisajística
3. Crecimiento rápido y biomasa efectiva en
acumulación (alta proporción de metal a biomasa)
4. Fácil de recolectar
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Es fácil encontrar poblaciones de plantas tolerantes o
hiperacumuladoras en lugares naturalmente ricos en
metales
Se conocen casos de especies que presentan
poblaciones acumuladoras / tolerantes en algún lugar
y sin esas características en otros
Suelen crecer lentamente y/o producir poca biomasa
Plantas de buen crecimiento suelen, en cambio, ser
poco acumuladoras y de baja tolerancia a metales
En resumen: es difícil encontrar plantas “ideales”
Necesario mayor conocimiento de los mecanismos
fisiológicos de la tolerancia y la acumulación para
facilitar la selección de especies y la mejora de
variedades para estos fines
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3.5 Fitoestabilización
O fitoinmovilización
Consiste en el uso de plantas que inmovilizan
o reducen la biodisponibilidad de los
contaminantes mediante absorción y
acumulación en las raíces, por adsorción
sobre las mismas o por formación de
compuestos insolubles en la rizosfera
Se aplica a metales pesados y similares
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Los compuestos insolubles pueden ser
precipitados y complejos superficiales con
coloides (minerales o materia orgánica)
Los mecanismos de acumulación en raíz son
análogos a los mencionados (secuestro,
lignificación…)
Esta técnica no descontamina, stricto sensu:
el contaminante continúa en el suelo o raíces
Sí reduce sensiblemente la toxicidad y/o la
movilidad y biodisponibilidad
z
Por tanto, reduce el riesgo de migración hacia
manto freático y seres vivos
En parte, porque disminuye la percolación de
agua y la posibilidad de lixiviación de los
contaminantes
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La implantación de una cubierta de vegetación
tolerante disminuye el riesgo de erosión eólica
(contaminación del aire y dispersión del
contaminante)
Técnica aplicable cuando:
z
z
las concentraciones de contaminante no son elevadas
los terrenos son demasiado extensos para otras técnicas
No requiere recolección de la vegetación, lo que
reduce costes
Frecuentemente se apoya la fitoinmovilización con la
incorporación de enmiendas o aditivos:
z
z
similares a los empleados en agricultura, pero con
dosificación adaptada al caso
fosfatos, encalantes, oxihidróxidos de Fe y Al,
aluminosilicatos o materiales orgánicos:
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54
Se usan plantas con denso sistema de raíces
Además existe un gradiente hidráulico (sobre
todo si se emplean árboles) que previene la
migración lateral de los contaminantes
En ciertos casos resulta recomendable una
combinación de herbáceas y árboles:
z
z
La alta transpiración de los árboles mantiene flujo
de agua hacia arriba, impidiendo la lixiviación
Se usan hierbas que no acumulen contaminantes
en sus brotes para minimizar la exposición a los
mismos de la fauna silvestre
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55
3.6 Rizofiltración
Técnica aplicable en descontaminación de agua
subterránea
Similar en concepto a la fitoextracción: técnica de
concentración-acumulación
Consiste en filtrar agua a través de una masa de
raíces de plantas cultivadas hidropónicamente de
forma que los contaminantes disueltos se adsorben o
se absorben y acumulan
Aplicable a metales y nutrientes
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Las plantas han de tener alta tasa de producción de
raíces y elevada área superficial
Pueden utilizarse planta acuáticas o terrestres
El cultivo hidropónico posibilita el desarrollo del
sistema radicular (con agua no contaminada) y la
posterior aclimatación de la planta al contaminante,
previamente a la implantación en la zona a
descontaminar
También puede extraerse el agua a tratar y ponerla
en contacto con las plantas en balsas adecuadas
Cuando el sistema radicular se satura de
contaminante se recolecta la planta, incluida la raíz
La influencia del pH en la
absorción de los
contaminantes es muy
elevada
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57
3.7 Bombeo biológico
O control hidráulico de
contaminantes
No todos los autores consideran
esta técnica separadamente
Consiste en el uso de plantas
para impedir que contaminantes
presentes en aguas
susbsuperficiales contaminadas
lleguen a los acuíferos
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58
Árboles, como los
chopos, por su gran
evapotranspiración, son
eficaces para:
interceptar el
movimiento horizontal
de penachos de
contaminación de
aguas subterráneas
para dirigir el flujo de
agua hacia arriba,
previniendo la
percolación del
contaminante
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Se basa en las elevadas tasas de
evapotranspiración de algunas especies
Funcionan como bombas hidráulicas
naturales movidas por energía solar
Principalmente se emplean árboles
Alguna especie de Populus absorbe más de
1 m3 por día y pie
Se pueden establecer barreras o corredores
de protección de ríos, acuíferos, etc.
Estos sistemas controlan el gradiente
hidráulico y previenen la migración lateral de
los contaminantes
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Índice
1. Introducción
2. Interacción Planta-Contaminantes:
Tolerancia
3. Métodos de Fitorremediación
4. Ventajas e Inconvenientes
5. Investigación y Perspectivas de
Desarrollo
6. Conclusión
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4. Ventajas e
inconvenientes
La referencia al hablar de ventajas o
desventajas son las tecnologías
clásicas de recuperación
Muchos de los inconvenientes y
ventajas dependen fuertemente de
la localización del emplazamiento
z los contaminantes presentes
z el método de fitorremediación aplicado
z
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4.1 Ventajas
Tecnología sostenible
Emplea técnicas, maquinaria y suministros
conocidos en agricultura, resultando de fácil
implementación y mantenimiento
Poco perjudicial para el ambiente y no afecta
negativamente a los suelos
Adelanta los procesos de reinstauración de
comunidades vegetales
Es fácil monitorizar las plantas
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Ventajas
Versátil: es eficiente para diversos tipos de
contaminantes, orgánicos e inorgánicos,
pudiendo tratarse emplazamientos con varios
de ellos
Aplicable in situ lo que evita excavación y
transporte del suelo y reduce el riesgo de
dispersión de contaminantes (y de su
contacto con personas y otros seres vivos)
No obstante, también puede aplicarse ex situ
Aceptable por el público y agradable
estéticamente por la mejora del paisaje
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Ventajas
Útil para concentraciones de bajas a
moderadas
No produce contaminantes secundarios
Evita –o, al menos, reduce sustancialmentela necesidad de vertederos o depósitos de
seguridad para desechar residuos
Bajo consumo energético
Además, utiliza energía solar
Aplicable en grandes extensiones de terreno
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Ventajas
No es incompatible con otras tecnologías de
recuperación más tradicionales, sino que
puede ser complementaria, pudiendo
emplearse como etapa final en procesos de
restauración
No requiere personal muy especializado
En ocasiones se pueden reciclar recursos
(agua, biomasa, metales…)
Cuando la biomasa no acumula tóxicos se
puede aprovechar: como forraje, fibra, fuente
de energía, para compostaje…
Puede utilizarse con carácter preventivo
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Bajo Coste
Es, para muchos, la mayor ventaja
Costes muy variables según:
la técnica a emplear de las varias
disponibles
z el tipo de contaminante a tratar
z los niveles existentes y
z las características del lugar
z
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70
La relación de costes entre fitorremediación y
otras tecnologías oscila mucho según los
autores y los casos que comparen:
z
z
desde ‘menos de la mitad’
a ‘mil veces más barato’
En promedio, se considera* esta tecnología
diez veces más barata que las basadas en
ingeniería
Se espera una disminución de los costes
según la tecnología se vaya extendiendo
* Pilon-Smits, E. (2005) Phytoremediation.
Annu.Rev.Plan.Biol. 56:15-39.
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4.2 Inconvenientes
Tecnología aún en proceso de desarrollo
Proceso lento: requerimientos de tiempo a
veces muy largos, de años
Limitada a la profundidad que pueden
alcanzar las raíces (típicamente del orden de
0,5 m para herbáceas y de los 3 m para
árboles)
Dependencia de la eficacia de la
recuperación con las estaciones y el clima
La toxicidad del medio a veces limita el
crecimiento de la vegetación
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72
Inconvenientes
La eficacia depende de la tolerancia de las
plantas al conjunto de contaminantes
presentes
Requiere un estudio multidisciplinar que
proporcione buen conocimiento del estado de
los contaminantes, del suelo y las influencias
de los diversos vegetales y microorganismos
que intervienen
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Inconvenientes
No universal. Cada tipo de planta tiene unos
requerimientos para su desarrollo:
temperaturas, precipitación, condiciones del
suelo, geología, insolación, altitud …
Sustancias acumuladas en tejidos
envejecidos pueden ser nuevamente
liberadas al ambiente (hojas en otoño …)
Los contaminantes pueden acumularse en
madera que se utilice como combustible, con
riesgo de emisión de los mismos
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Inconvenientes
No elimina totalmente el riesgo de lixiviación
de contaminantes hacia aguas subterráneas
La solubilidad de algunos contaminantes se
puede ver incrementada, resultando un
mayor riesgo de migración y daño ambiental
Existe riesgo de que los contaminantes sean
consumidos por animales (p. ej., roedores) y
entren en las cadenas tróficas
Los contaminantes pueden, a través de las
plantas, afectar a otros seres vivos del
ecosistema
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Índice
1. Introducción
2. Interacción Planta-Contaminantes:
Tolerancia
3. Métodos de Fitorremediación
4. Ventajas e Inconvenientes
5. Investigación y Perspectivas de
Desarrollo
6. Conclusión
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5. Investigación y
perspectivas de desarrollo
Aunque la fitorremediación resulta efectiva
para un amplio abanico de contaminantes,
los procesos biológicos subyacentes distan
de ser plenamente conocidos.
La eficiencia de esta tecnología está todavía
limitada por las lagunas de conocimiento
acerca de los mecanismos de absorción,
transporte y detoxificación de contaminantes
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77
Importantes procesos a investigar más:
Interacciones planta-microorganismos
z Mecanismos de degradación en planta
z Transporte
z Mecanismos de quelación
z
La posibilidad de aplicación simultánea
de varias de los métodos de
fitorremediación está poco explorada.
Hay que investigar si la combinación
resulta más eficaz y en qué medida
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78
Hasta la fecha se han
estudiado de forma
relativamente separada los
procesos de
descontaminación de
orgánicos y los de metales y
otros inorgánicos
Unas dos terceras partes de
los emplazamientos
contaminados contienen
mezclas de ambos
Resulta necesario integrar
ambos tipos de estudios
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Interesante resulta la integración con
arquitectura paisajística
z
Así, áreas periurbanas en proceso de
restauración podrían ser utilizadas por el
público minimizando los riesgos
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80
Un reto es conseguir especies y variedades
de mayor eficiencia en fitorremediación
Y que se adapten a las condiciones locales
manteniendo buena eficiencia
Para ello se pueden seguir programas de
selección y mejora genética tradicionales que
optimicen el rendimiento de las plantas…
O acudir a la ingeniería genética
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Uso de plantas transgénicas
La aplicación de la ingeniería genética para
la obtención de especies con mayores
capacidades de fitorremediación presenta
perspectivas prometedoras
Los genes a transferir puede provenir de
z
z
Plantas/variedades con buenas capacidades
Microorganismos empleados en biorremediación
Se pretende que se sobreexpresen los
enzimas involucrados en estos procesos
También que especies que acumulan un
metal, extiendan su capacidad a otros
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82
O que amplíen sus capacidades: p. ej., además de
extraer un metal que puedan volatilizarlo (hay
experiencias al respecto con Hg)
Para ello supondrá un avance la obtención de las
secuencias genómicas de especies tolerantes o con
buenos resultados previos en fitorremediación
Se contempla la obtención de plantas
‘confeccionadas a medida’ de forma que puedan
sobreexpresar enzimas diferentes en diferentes
órganos (raíces, hojas…) y/o que expresen un gen
sólo ante ciertas condiciones ambientales
Se pretende el desarrollo de plantas funcionales en
fitorremediación, pero incapaces de reproducirse,
para evitar riesgos de dispersión
Otro enfoque que minimizaría el riesgo de dispersión
de transgenes sería emplear microorganismos
endofíticos manipulados genéticamente
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83
No obstante…
El público en general y diversas entidades presentan
un importante nivel de rechazo al uso de los OGM
Existen regulaciones limitativas al respecto
Hay que mantener bastante precaución con su uso y
someter cualquier proyecto a estrictas evaluaciones
de riesgo ante la posibilidad de que
z
z
z
z
estas especies se dispersen y provoquen desequilibrios en
los ecosistemas
se contamine el potencial genético de la especie nativa
los genes introducidos se recombinen con otros dando lugar
a hiperacumulación de sustancias no contaminantes
pueda existir la reversión al genotipo no modificado
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Según plantas utilizadas:
Plantas
transgénicas
Plantas cultivadas
Incremento de:
z Manipulación
genética
z Riesgo humano y
ecológico
z Requerimientos de
mantenimiento y
supervisión
z Residuos a eliminar
Plantas nativas
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Índice
1. Introducción
2. Interacción Planta-Contaminantes:
Tolerancia
3. Métodos de Fitorremediación
4. Ventajas e Inconvenientes
5. Investigación y Perspectivas de
Desarrollo
6. Conclusión
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6. Conclusión
La fitorremediación es una tecnología
aplicable y eficiente para la restauración
ambiental
Puede utilizarse de manera alternativa o
complementaria a otras tecnologías
Resulta más barata, sostenible y compatible
con el medio, sencilla y amigable que otras
En opinión de diversos autores, ofrece más
ventajas que desventajas
Las perspectivas de desarrollo son
prometedoras
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FITORREMEDIACIÓN
DE SUELOS
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