Fitorremediación: tipos, ventajas y desventajas

La fitorremediación es el conjunto de prácticas tecnológicas que utilizan plantas vivas y sus microorganismos asociados, para el saneamiento ambiental de suelos, aguas y aire.

Las tecnologías de fitorremediación hacen uso de la capacidad natural de algunas plantas de absorber, concentrar y metabolizar elementos y compuestos químicos que están presentes en el ambiente como contaminantes. Las plantas pueden usarse para la extracción, inmovilización y estabilización, degradación o volatilización de contaminantes.

Figura 1. Fitorremediacion en campo. Fuente.: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

El suelo, las aguas superficiales y subterráneas, y la atmósfera, pueden ser contaminados como consecuencia de algunos procesos naturales -como erosión geológica, actividad volcánica, entre otros-, y también por efecto de las actividades humanas (industriales, agrícolas, aguas residuales, minería, construcción, transporte).

Las emisiones y los efluentes industriales, los materiales de desecho, los explosivos, agroquímicos (fertilizantes, herbicidas, pesticidas), la lluvia o deposición ácida, los materiales radiactivos, entre muchos otros, son factores de contaminación que provienen de las actividades humanas.

La fitorremediación emerge como tecnología económica, efectiva, públicamente aceptada para la borremediación de varios tipos de contaminación ambiental.

El vocablo “fitorremediación” proviene del griego “phyto”, que significa planta viva, y del latín “remediare” que significa restaurar el balance; es decir recuperar el estado de equilibrio a través del uso de plantas.

Tipos de fitorremediación

Las tecnologías de fitorremediación se fundamentan en los procesos fisiológicos de las plantas y de los microorganismos asociados a estas, como  la nutrición, la fotosíntesis, el metabolismo, la evapotranspiración, entre otros.

Según el tipo de contaminante, el grado de contaminación del lugar y el nivel de remoción o descontaminación que se necesite, las técnicas de fitorremediación se utilizan como mecanismo de contención de contaminantes (técnicas de fitoestabilización, rizofiltración), o como mecanismo de eliminación (técnicas de fitoextracción, fitodegradación y fitovolatilización).

Figura 2. Tipos de fitoremediación. Fuente: Townie (Arulnangai & Xavier Dengra from the original in .png extension) [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], from Wikimedia Commons

Entre estas técnicas de fitorremediación, se encuentran:

Fitodegradación

Esta técnica, también llamada fitotransformación, consiste en seleccionar y utilizar plantas que tienen la capacidad de degradar los contaminantes que han absorbido.

En la fitodegradación, enzimas especiales que poseen algunas plantas, provocan la ruptura de las moléculas de los compuestos contaminantes, transformándolas en moléculas más pequeñas, no tóxicas o menos tóxicas.

También las plantas pueden mineralizar los contaminantes hasta compuestos sencillos, asimilables, como dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).

Ejemplos de este tipo de enzimas son la dehalogenasa y la oxigenasa; la primera favorece la remoción de halógenos de compuestos químicos y la segunda oxida sustancias.

La fitodegradación se ha empleado en remoción de explosivos, como TNT (trinitrotolueno), pesticidas organoclorados y organofosforados, hidrocarburos halogenados, entre otros contaminantes.

Rizorremediación

Cuando la degradación de contaminantes es producida por la acción de microorganismos que viven en las raíces de las plantas, la técnica de remediación se denomina rizorremediación.

Fitoestabilización

Este tipo de fitorremediación se fundamenta en plantas que absorben los contaminantes y los inmovilizan en su interior.

Se conoce que estas plantas reducen la biodisponibilidad de contaminantes a través de la producción y excreción por las raíces de compuestos químicos que inactivan a las sustancias tóxicas mediante mecanismos de absorción, adsorción o precipitación- solidificación.

De esta manera, los contaminantes dejan de estar disponibles en el ambiente para otros seres vivos, se previene su migración a aguas subterráneas y su dispersión a mayores extensiones de suelos.

Algunas plantas que se han utilizado en fitoestabilización son: Lupinus albus (para inmovilizar arsénico, As y cadmio, Cd), Hyparrhenia hirta (inmovilización de plomo, Pb), Zygophyllum fabago (inmovilización de zinc, Zn), Anthyllis vulneraria (inmovilización de zinc, plomo y cadmio), Deschampia cespitosa (inmovilización de plomo, cadmio y zinc) y Cardaminopsis arenosa (inmovilización de plomo, cadmio y zinc), entre otras.

Fitoestimulación

En este caso, se utilizan plantas que estimulan el desarrollo de microorganismos que degradan los contaminantes. Estos microorganismos viven en las raíces de las plantas.

Fitoextracción

La fitoextracción, también llamada fitoacumulación o fitosecuestramiento, emplea plantas o algas para la remoción de contaminantes del suelo o del agua.

Después de que la planta o alga ha absorbido del agua o del suelo los compuestos químicos contaminantes y los ha acumulado, estas se cosechan como biomasa y generalmente se incineran.

Figura 3. Fitorremediación en piscinas, rehabilitación de una mina de uranio abandonada. Portugal. Fuente: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Las cenizas se depositan en lugares especiales o vertederos de seguridad o se emplean para recuperar los metales. A esta última técnica se le llama fitominería.

Plantas hiperacumuladoras

A los organismos que son capaces de absorber cantidades extremadamente altas de contaminantes de suelos y aguas, se les llama hiperacumuladores.

Se han reportado plantas hiperacumuladoras de arsénico (As), plomo (Pb), cobalto (Co), cobre (Cu), manganeso (Mn), níquel (Ni), selenio (Se), y zinc (Zn).

Se ha efectuado fitoextracción de metales con plantas como Thlaspi caerulescens (extracción de cadmio, Cd), Vetiveria zizanoides (extracción de zinc Zn, cadmio Cd, y plomo Pb) Brassica juncea (extracción de plomo Pb) y Pistia stratiotis (extracción de plata Ag, mercurio Hg, níquel Ni, plomo Pb y zinc Zn), entre otras.

Fitofiltración

Este tipo de fitorremediación se emplea en la descontaminación de aguas subterráneas y superficiales. Las sustancias contaminantes son absorbidas por microorganismos o por las raíces, o son adheridas (adsorbidas) en las superficies de ambos.

Figura 4. Crecimiento de raíces en el laboratorio, en medio líquido. Fuente: pixabay.com

En la fitofiltración las plantas se cultivan con técnicas de hidroponía y cuando la raíz está bien desarrollada, se trasladan las plantas a las aguas contaminadas.

Algunas plantas empleadas como fitofiltradoras son: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda y Polygonum punctatum.

Fitovolatilización

Esta técnica funciona cuando las raíces de las plantas absorben aguas contaminadas y liberan los contaminantes transformados en forma gaseosa o volátil a la atmósfera, a través de la transpiración de las hojas.

Se conoce la acción fitovolatilizadora de selenio (Se) de las plantas, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus y Chara canescens y también la capacidad de transpirar mercurio (Hg), de la especie vegetal Arabidopsis thaliana.

Ventajas de la fitorremediación

  • La aplicación de técnicas fitorremediadoras resulta muchísimo más económica que la implementación de los métodos convencionales de descontaminación.
  • Las tecnologías de fitorremediación resultan eficientes aplicadas en grandes áreas con niveles medios de contaminación.
  • Al ser técnicas de descontaminación in situ, no hay que transportar el medio contaminado, evitándose de esta manera la dispersión de los contaminantes por agua o aire.
  • La aplicación de las tecnologías de fitorremediación permite la recuperación de metales valiosos y agua.
  • Para aplicar estas tecnologías solo se requiere de prácticas agrícolas convencionales; no se necesita la construcción de instalaciones especiales, ni la formación de personal capacitado para su implementación.
  • Las tecnologías fitorremediadoras no consumen energía eléctrica, ni producen emisiones contaminantes de gases de efecto invernadero.
  • Son tecnologías que preservan suelos, aguas y atmósfera.
  • Constituyen los métodos de descontaminación de menor impacto ambiental.

Desventajas y limitaciones

  • Las técnicas de fitorremediación solo pueden tener efecto en la zona ocupada por la raíz de las plantas, es decir, en un área y una profundidad limitadas.
  • La fitorremediación no es totalmente eficiente en impedir la lixiviación o percolación de contaminantes a las aguas subterráneas.
  • Las técnicas fitorremediadoras son métodos lentos de descontaminación, puesto que requieren un tiempo de espera para el crecimiento de las plantas y microorganismos asociados a estas.
  • El crecimiento y la sobrevivencia de las plantas empleadas en estas técnicas se ven afectados por el grado de toxicidad de los contaminantes.
  • La aplicación de las técnicas de fitorremediación puede tener efectos negativos en los ecosistemas donde se implementan, debido a la bioacumulación de contaminantes en las plantas, que posteriormente pueden pasar a las cadenas alimenticias a través de los consumidores primarios y secundarios.

Referencias

  1. Carpena RO y Bernal MP. 2007. Claves de la fitorremediación: fitotecnologías para la recuperación de suelos. Ecosistemas 16(2). Mayo.
  2. Environmental Protection Agency (EPA-600-R-99-107). 2000. Introduction to Phytoremediation.
  3. Gerhardt KE, Huang XD, Glick BR, Greenberg BM. 2008. Phytoremediation and rhizoremediation of organic soil contaminants: Potencial and challenges. Plant Science. FALTA HOJAS
  4. Ghosh M y Singh SP. 2005. A review of phytoremediation of heavy metals and utilization of its byproducts. Applied Ecology and Environmental Research. 3(1): 1-18.
  5. Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R., & Sun, W. (2017). A review on in situ phytoremediation of mine tailings. Chemosphere, 184, 594–600. doi:10.1016/j.chemosphere.2017.06.025
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Biólogo egresada de la Universidad de Los Andes.

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