La fitorremediación o fitorrecuperación de los suelos es el nombre dado a una serie de tecnologías, surgidas en la década de 1970, que se basan en el uso de plantas, enmiendas al suelo y técnicas agronómicas para eliminar o retener los contaminantes del suelo, sedimentos y aguas superficiales y subterráneas y disminuir o eliminar su toxicidad (Chaney et al., 1997; Iskandar y Adriano, 1997).

Las distintas especies vegetales se van a poder usar para la recuperación de suelos que contienen contaminantes tanto inorgánicos (metales pesados, metaloides, minerales esenciales en altas concentraciones y materiales radiactivos), como orgánicos (herbicidas y pesticidas).

La capacidad de retención, degradación o secuestro de los contaminantes por parte de las plantas está estrechamente relacionada con las interacciones que existen entre la propia planta, el suelo y los microorganismos allí presentes, así como con su metabolismo y fisiología. Por ello, las plantas van a actuar a diferentes niveles:

– A nivel de la rizosfera, que es el espacio de suelo que se encuentra en contacto directo con la raíz de la panta, (volumen de uno o dos milímetros) y determinado por los microorganismos que viven en ella. Aquí son especialmente importantes los hongos formadores de micorrizas (relación de simbiosis planta-hongo), pues en ocasiones almacenan en su propio cuerpo los contaminantes evitando así que estén en contacto directo con la planta. En otras ocasiones, el hongo actúa de manera que los contaminantes llegan más diluidos a la raíz, con una toxicidad menor y sin actuar sobre el crecimiento o desarrollo de la planta.

rizosfera

Por la importancia que juega la rizosfera en los procesos de fitorremediación, es fundamental considerar los sistemas radiculares de las plantas a la hora de seleccionar las especies que puedan ser óptimas para la aplicación de estas fitotecnologías.

– A nivel del transporte. A través de los vasos conductores del xilema van a llegar los tóxicos a la planta, pero éstos pueden almacenarse en las vacuolas de la raíz, evitando así que pasen a la parte aérea, donde podrían acumularse en órganos importantes, como flores y frutos.

A pesar de todo, hay sustancias contaminantes que van a llegar a zonas aéreas, debido a la transpiración. En este transporte los contaminantes van a sufrir procesos metabólicos para que su toxicidad sea menor. Además algunos directamente pueden salir a la atmósfera de forma volátil, por la transpiración.

– A nivel de fotosíntesis. Parte de los carbohidratos que se producen en la plantas durante la fotosíntesis son revertidos al suelo para favorecer el desarrollo de microorganismos que forman parte de la rizosfera y que contribuyen a los procesos de fitorremediación de los suelos.

– Otro proceso relacionado es el biometabolismo de la planta, ya que éstas poseen ciertas  enzimas que actúan directamente degradando los contaminantes. Estas enzimas pueden actuar dentro de la planta, pero también pueden expulsarse mediante la exudación a  través de las raíces, participando así en el proceso de degradación del contaminante. Además simplemente por los mecanismos de nutrición mineral tienen lugar numerosas reacciones químicas relacionadas con la exudación de ácidos orgánicos, que producen cambios en el contaminante, haciendo que este pase a formas menos tóxicas o formas que puedan ser adsorbibles por la planta.

Existen distintas técnicas de fitorremediación, que se clasifican en función de donde tienen lugar el tratamiento del contaminante:

-En el exterior de la planta (el compuesto tóxico no llega a incorporarse a la planta):

  1. Fitoestabilización
  2. Rizodegradación o fitoestimulación                                         

-En el interior de la planta:

  1. Rizofiltración
  2. Fitoextracción
  3. Fitodegradación o fitotransformación

-A través de la planta:

  1. Fitovolatilización
  2. Control hidráulico

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1. Fitoestabilización

La fitoestabilización consiste en la precipitación o inmovilización de contaminantes en el suelo, en la superficie de las raíces o en el tejido de la raíz con el objetivo de que éstos no estén de manera biodisponible en el sedimento, evitando así que puedan extenderse a otras zonas por procesos de lixiviación. Estos contaminantes son generalmente metales (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn).

Las especies que se utilizan para esta técnica de fitoestabilización son plantas tolerantes a metales, que no los traslocan a la parte aérea, con un Factor de Concentración en las Raíces (RCF= (g contaminante/ kg raíz)/(g contaminante/ L agua en el suelo)) <1 y con elevada tasa de crecimiento y biomasa radicular (cantidad, tamaño, extracción y profundidad).

Las especies con capacidad fitoestabilizadora son muy útiles para plantar en suelos altamente contaminados con metales pesados, pues al retenerlos en el sustrato evitan que dichos contaminantes sean diseminados por áreas de terreno más amplias o que pasen a ríos y acuíferos por procesos de lixiviación. Además, al ser plantas que no traslocan los contaminantes a la parte aérea, generalmente se pueden utilizar especies de consumo humano. Un ejemplo es el uso de cebada (Hordeum vulgare), pues el grano no queda contaminado y es apto para el consumo humano (Sierra et al., 2011)

fitoestabilizacion recortado

2. Rizodegradación 

La rizodegradación consiste en la eliminación de contaminantes orgánicos (hidrocarburos aromáticos o pesticidas) en el suelo a través de la actividad microbiana estimulada por la presencia de la planta en la rizosfera. La ventaja que tiene esta técnica es que el contaminante se destruye in situ, por lo que no hay ningún transporte del contaminante a la planta.

Para esta técnica se requieren plantas con un sistema radicular bastante desarrollado y con una rizosfera abundante en microorganismos. La actividad de esta microbiota puede ser estimulada de manera in vitro para hacer más efectivas estas fitotecnologías.

3. Rizofiltración

La rizofiltración consiste en la adsorción o precipitación sobre o dentro de las raíces de los contaminantes presentes en la rizosfera mediante procesos bióticos o abióticos. Generalmente se utiliza para la depuración de aguas subterráneas, aguas superficiales y aguas residuales, tanto in situ como ex situ (descontaminación en un cultivo hidropónico).La desventaja que presenta es que todos los medios donde se aplique han de tener una baja concentración de contaminantes para que puedan desarrollarse las plantas y actuar el proceso de fitorremediación.  

4. Fitoextracción

La fitoextracción consiste en la eliminación de los contaminantes del subsuelo mediante la absorción por las raíces de las plantas y su traslocación a la parte aérea. Estos contaminantes son generalmente metales (Ag, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Zn), aunque también pueden ser no metales (B) o radionúclidos (U, Cs, S).

Las especies que se utilizan para esta técnica de fitorremediación son plantas de elevada tasa de crecimiento y biomasa, que se denominan hiperaculadoras, puesto que son capaces de absorber entre un 0.1 y un 1 % del peso en materia seca del contaminante. Además son capaces de tolerar, traslocar y acumular elevada concentración de metales pesados en tallos y hojas. Generalmente se utilizan especies que no son consumidas por animales.

Un ejemplo característico utilizado como herramienta para la fitoextracción son plantas de la familia Brassicaceae o Cruciferae, pues generalmente son plantas de elevada biomasa, hiperacumuladoras, muy tolerantes a metales pesados y de gran adaptabilidad a distintas condiciones ambientales.

FITOEXTRACCION

5. Fitodegradación o fitotransformación

La fitodegradación o también conocida como fitotransformación es la capacidad de las plantas para producir enzimas o cofactores que son necesarios para degradar contaminantes orgánicos del suelo, sedimentos o aguas subterráneas. Esta capacidad tiene la ventaja de que puede darse en suelos pobre en microorganismos, donde no hay apenas biodegradación.

6. Fitovolatilización

La fitovolatilización consiste en la absorción, metabolismo y transpiración de los contaminantes a través de la planta y liberación de los mismos en formas modificadas menos tóxicas. Esta técnica se aplica generalmente para la descontaminación de aguas subterráneas.

fitovolatilizacion

7. Control hidráulico o fitohidráulica

El control hidráulico es una técnica utilizada para controlar la dispersión de contaminantes que se encuentran en aguas superficiales y subterráneas. Consiste en la contención de dichos contaminantes en las plantas por la absorción directa de los mismos a través de las raíces. Se utiliza para contaminantes inorgánicos y orgánicos, siempre que éstos no se encuentren en concentraciones fitotóxicas.

Todas estas fitotecnologías expuestas pueden utilizarse de manera individual o combinadas unas con otras, en función de las características de los suelos que se vayan a tratar y del tipo de contaminante que se quiera eliminar.

Referencias:

Becerril, J.M., Barrutia, O., García Plazaola, J.I., Hernández, A., Olano, J.M., Garbisu, G. Especies nativas de suelos contaminados por metales: aspectos ecofisiológicos y su uso en fitorremediación. Ecosistemas 16 (2): 50-55. Mayo 2007.

Carpena, R.O. y Bernal, M.P. Claves de la fitorremediación: fitotecnologías para la recuperación de suelos. Ecosistemas 16 (2): 1-3. Mayo, 2007

Chaney, R.L.; Malik, M.; Li, Y.M.; Brown S.L.; Brewer, E.P.; Angle, J.S.; Baker, A.J.M.(1997). Phytoremediation of soils metals. Environmental Chemistry Lab, US Department of Agriculture-Agricultural Research Service, Bldg. 007, BARC-West, Beltsville, MD 20705

González, A. y Lobo, M. C. Growth of Foue Varieties of Barley (Hordeum vulgare L.) in soils contaminated with heavy metals and their effects on some physiological traits. American Journal of Plant Sciencies, 2013, 4, 1799-1810.

Iskandar, I.K.; Adriano, D.C. (1997). REmediation of soils contaminated with metals. Science Reviews.

Millán, R. Carpena, R.O, Schmid, T., Sierra, M.J., Moreno, E., Peñalosa, J., Gamarra, R, y Esteban, E.gias Rehabilitación de suelos contaminaos con mercurio: estrategias aplicables en el área de Almadén. Ecosistemas 16 (2): 56-66. Mayo 2007.

Sierra, M. J., Millán, R, Cardona, A. y Schmid, T. Potencial cultivation of Hordeum vulgare L. in soil with mercury background concentrations. International Journal of Phytoremediation, 13: 765-778, 2011

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