Fitorremediación

Fitorremediación

La Biotecnología del Suelo nace como una rama trascendental dentro de la Ciencia del Suelo, y los resultados muestran el enorme potencial que tienen los microorganismos en el mejoramiento y restauración de su calidad, degradación e inmovilización de contaminantes, su efecto en el crecimiento y en la protección de las plantas frente a diferentes factores. Como resultado, se incrementa el interés de los investigadores por la aplicación de los microorganismos en diferentes áreas. Dentro de los métodos biológicos de recuperación de suelos contaminados por metales pesados, metaloides y otros contaminantes, el uso de plantas y microorganismos rizosféricos representa una alternativa de bajo costo y con enormes ventajas ambientales. Las tecnologías que consideran el uso de estos organismos son llamadas: fitorremediación y biorremediación, respectivamente. (Gonzales C. y Ma. Del Carmen A, 2005).

La fitorremediación es una de las vertientes de la biorremediación y puede considerarse una tecnología alternativa rentable y sostenible (Kramer, 2005). En esta se usan plantas (Melcer y Post, 2004) y algas (Kirk y Caín, 1996) que almacenan y eliminan sustancias tóxicas, como metales, mediante procesos metabólicos (Le Duc y Terry, 2005). Las plantas remueven, acumulan o estabilizan el contaminante en suelos, sedimentos o aguas. Los mecanismos que pueden estar involucrados en la remoción de metales son:

(1) Fitoextraccion o fitoacumulacion en la cual el contaminante pasa a la planta a través de la raíz y se acumula en las hojas y tallos,

(2) fitoestabilizacion por compuestos químicos producidos y liberados por las plantas para inmovilizar algunos contaminantes en el entorno entre la raíz y el suelo (EPA, 2004).

Existen varias técnicas de fitorremediación aplicables a suelos contaminados con metales pesados: fitoextracción, fitoestabilización, fitodegradación, fitovolatilización y fitorrestauración.

La fitoextracción o fitoacumulación, consiste en la absorción y translocación de los metales desde las raíces hasta las partes aéreas de las plantas. Éstas posteriormente se cortan y se incineran o son acumuladas para reciclar los metales.

La fitoestabilización se basa en el uso de plantas tolerantes a metales para inmovilizarlos a través de su absorción y acumulación en las raíces o precipitación en la rizósfera, disminuyendo su movilidad y biodisponibilidad para otras plantas o microorganismos en suelos donde la gran cantidad de contaminantes imposibilita la fitoextracción.

La fitodegradación y rizodegradación se refieren a la degradación de contaminantes orgánicos a través de las enzimas de las plantas, sus productos o por la acción de microorganismos rizosféricos.

Fitovolatilización: uso de plantas para eliminar los contaminantes del medio mediante su volatilización, y para eliminar contaminantes del aire.

La fitorrestauración está referida a la reforestación de áreas contaminadas con especies resistentes de rápido crecimiento, que previenen la migración de partículas contaminantes y la erosión de los suelos (Jing, He y Yang, 2007).

Muchas investigaciones indican que las plantas tienen el potencial genético para remover metales tóxicos del suelo. Sin embargo, la fitorremediación todavía no es una tecnología disponible comercialmente. Los progresos en el campo están limitados por falta de conocimientos sobre las interacciones en la rizósfera y los mecanismos de las plantas que permiten la translocación del metal y su acumulación.

Fitorremediación con plantas Acuáticas

Los métodos convencionales para la remoción de metales pesados presentes en bajas concentraciones en aguas contaminadas incluyen, principalmente, intercambio iónico, adsorción Y separación a través de membranas. En los últimos años, la tecnología de biosorción, basada en la habilidad de ciertas biomasas de capturar especies metálicas de soluciones acuosas, ha recibido especial atención por su potencialidad para el tratamiento de aguas residuales (Volesky, 1990). Varios estudios han demostrado que la biomasa de diferentes especies de bacterias, hongos y algas son capaces de concentrar en sus estructuras iones metálicos que se encuentran en ambientes acuáticos (Holan y Volesky, 1994; Zouboulis et al., 1999; Suh y Kim, 2000; Özer et al., 2000).

A nivel internacional, se ha estudiado con particular interés el comportamiento de varias algas marinas como biosorbentes de metales tóxicos, por su carácter renovable y bajo costo, con el objeto de utilizarlas de manera más económica que los adsorbentes convencionales para el tratamiento de efluentes en gran escala (Klimmek et al., 2001). Sin embargo, se han encontrado diferencias considerables dependiendo de la especie de alga empleada. En este contexto, la potencialidad de utilizar las abundantes y variadas algas marinas para el tratamiento de aguas contaminadas constituye una alternativa atractiva, considerando especialmente su fácil disponibilidad a muy bajo costo.

Por razones económicas, la biotecnología ha prestado mucha atención a las algas, porque son producidas naturalmente en grandes cantidades, yaciendo a las orillas de las playas y siendo consideradas material de desecho. Su aplicación como biosorbentes para la biosorción de metales pesados y radionúclidos, podría interpretarse como el uso de desechos para eliminar desechos. Las embarcaciones pesqueras que arrastran enormes cardúmenes de peces, arrastran también gran cantidad de algas, las cuales pueden ser vendidas ahorrándose de esta manera el costo asociado a la eliminación de las mismas. Por lo expuesto las algas marinas constituyen una poderosa herramienta biotecnológica para la eliminación de metales pesados.

Resumiendo, si bien la biosorción de metales pesados por algas marinas ha sido estudiado extensivamente durante las últimas décadas, aún existen muchas preguntas sin resolver y aspectos que determinar para su completa optimización, pero de lo que sí se puede estar seguro es que el uso de algas marinas es una de las mejores “armas ecológicas” con las que contamos para la descontaminación de nuestro planeta (Cuizano y Navarro, 2008).

La conservación de especies nativas de suelos contaminados con metales (metalofitas y pseudometalofitas) debería ser prioritaria por su posible utilización en fitotecnologías ambientales de revegetación, fitoestabilización y fitoextracción.

Las hiperacumuladoras de Ni son mucho más numerosas que las de otros metales.

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