Fitorremediación. Alcances y aplicación en el agro ecosistema argentino. Parte 2

CONCLUSIONES

Los resultados de este trabajo muestran que las recolecciones con mejor respuesta de emergencia y crecimiento fueron MV06 y MV08. La concentración de petróleo de 25 000 mg kg1 suelo permitió un mejor crecimiento y desarrollo, con base en emergencia, altura de planta, longitud de raíz, pesos secos de follaje, raíz, total y valores adecuados de IABPS e ICL para la mayoría de los tipos de maíz utilizados en este estudio, en especial para la colecta MV08.

Si bien se ha demostrado que los vegetales pueden metabolizar o inmovilizar hidrocarburos del petróleo por medio de numerosos procesos, el metabolismo de hidrocarburos aromáticos en plantas es limitado Sin embargo, aún en estos casos la fitorremediación constituye una estrategia de bajo costo y alta compatibilidad con el medio ambiente que puede ser aplicada sola o asociada a otros métodos para el tratamiento de una amplia variedad de contaminantes ambientales, incluyendo los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs), frecuentemente encontrados en el medioambiente.

El empleo de modelos simplificados de sistemas vegetales que permitan obtener condiciones experimentales reproducibles es necesario para poder entender los procesos básicos de la fitorremediación. Para ello, en una reciente investigación se emplearon cultivos hidropónicos de alfalfa (Medicago sativa), los cuales fueron expuestos a fenantreno (50 mg/l), utilizado como HAP modelo, y se analizaron parámetros cinéticos, fisiológicos, toxicológicos y bioquímicos. La presencia de plantas favoreció la remoción de fenantreno de la solución hidropónica, reduciendo el valor de vida media 2.8 veces. Las plantas toleraron la presencia de fenantreno, sin embargo éste produjo algunas alteraciones de los niveles de clorofila y actividad de peroxidasas. Los ensayos de mutagenicidad no revelaron la formación de metabolitos genotóxicos. Los resultados sugieren que la fitorremediación es una alternativa de remediación de promisoria (5).

(5) Estudio de la fitorremediación de compuestos aromáticos mediante el empleo de un sistema vegetal modelo. Flocco C.G. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología, Facultad de Farmacia y Bioquímica. Univ. de Buenos Aires. Junín 956, 6to piso. (1113) Buenos Aires, Argentina. TE: + 541149648269/ 70. FAX: + 541149648200 int 8377. Email: [email protected]

Es incuestionable que las propiedades físicas del suelo se ven muy afectadas por la contaminación con hidrocarburos que al aglutinar las partículas edáficas generan estructuras más gruesas, afectando la aireación del suelo. La película que cubre las partículas es hidrófoba y disminuye la retención de agua.

Por otro lado el contenido de materia orgánica del suelo se incrementa notablemente, así como la acidificación y la saturación de bases y la capacidad de intercambio catiónico. Todos estos factores acarrean una disminución de la fertilidad del suelo.

Otros estudios de fitorremediación en suelos contaminados con queroseno (5000 ppm) y en cultivos con gramíneas, se encontró un predominio de bacterias libres fijadoras de nitrógeno. Ante esta situación, la primera pregunta que surge es, ¿cuál es el papel de estas bacterias libres fijadoras de nitrógeno en el proceso de la fitorremediación?. En consecuencia, se inició un estudio para conocer la capacidad fisiológica y bioquímica de estos microorganismos para degradar el queroseno y estudiar el papel de los hidrocarburos del queroseno como fuente de carbono y energía para mantener la fijación de nitrógeno molecular de la flora predominante.

Procedimiento: Se aisló un cultivo mixto denominado 11K con capacidad para remover el queroseno en un 70%. De este cultivo mixto se aislaron tres cultivos predominantes: el denominado 11KMO con capacidad de degradar al queroseno en un 78%; el cultivo 11KP con una capacidad de remoción del 62%; y el tercero denominado 11KMT que degradó sólo al 30%.

Se identificó posteriormente la cepa 11KMO como Azotobacter nigricans y la cepa 11KP como Derxia gummosa. La cepa 11KMT no pudo ser identificada pero se aislaron varios cultivos, denominados CS, CB, CAM y CANA. El cultivo CS fue identificado como Azomonas con capacidad para fijar nitrógeno atmosférico y degradar el queroseno en cantidades siempre menores que el consorcio.

Los cultivos constituyentes del consorcio mostraron capacidad para degradar el queroseno y los hidrocarburos lineales como el dodecano; en el ensayo de hidrocarburos aromáticos como el xileno, sólo pudo ser degradado por las cepas CS y CB; la cepa CAM sólo degradó hidrocarburos lineales y el cultivo CANA no tiene capacidad por sí solo para crecer con queroseno, xileno o dodecano pero forma parte del consorcio aislado de la rizósfera.

Todos los microorganismos ensayados son capaces de sostener la fijación de nitrógeno atmosférico por la degradación de queroseno, dodecano o xilenos.

Conclusión: Se concluyó que dentro de la complejidad de la rizósfera es muy difícil asignar un papel a la flora microbiana en los procesos de fitorremediación y más difícil aún atribuir una capacidad definida de remoción de los contaminantes a uno de los géneros.

Para conocer la capacidad degradativa de los microorganismos rizosféricos en los procesos de fitorremediación es necesario aislarlos y estudiar su capacidad degradativa y de fijación de nitrógeno atmosférico en cultivos puros. Por otro lado, aún no se puede asegurar que la capacidad degradativa mostrada en los ensayos de degradación de contaminantes por los cultivos puros sea la misma que se pudiera presentar en la complejidad de la rizósfera.

Sin embargo, es posible seleccionar cepas o cultivos con alta capacidad degradativa para ser utilizados como inóculo en suelos contaminados y esperar su implantación y equilibrio ecológico con la flora rizosférica nativa (6). En biotecnología ambiental esta situación es conocida como un proceso de bioaumentación.

FITORREMEDIACION DE HIDROCARBUROS VOLATILES

Experiencia chilena:

La biosfera utiliza la atenuación natural, esto es, posee la capacidad de disminuir, transformar o eliminar del medio ambiente sustancias peligrosas de origen natural o antropogénico. La remediación es una disciplina de reciente desarrollo que intenta descubrir qué especies tienen propiedades descontaminantes, dónde residen y cómo operan esas propiedades a nivel fisiológico o bioquímico, y cómo se puede manejar dicho conocimiento con fines prácticos de protección ambiental.

En la USACh, el trabajo de investigación en fitorremediación que realiza Gestión-SUMA desde fines de 1996 se ha orientado inicialmente a determinar la capacidad de algunos ejemplares vegetales chilenos de extraer compuestos orgánicos volátiles (VOCs) de aire de interiores, en particular aquellos que abundan al interior de ambientes de trabajo como industrias y laboratorios. A tales efectos se han diseñado y puesto a punto cámaras de medición de VOCs con tecnología de punta tanto en Chile (Universidad de Santiago, Santiago) como en los Estados Unidos (Oak Ridge National Lab, Oak Ridge, Tennesse), para la evaluación de la acción descontaminante de plantas chilenas expuestas a altas concentraciones VOCs, tales como Pelargonium domesticum (malvón pensamiento), Saxifraga stolonifera (saxifraga), Chlorophytum comosum (mala madre o lazo de amor), Kalanchoe blossfeldiana (kalanchoe), Primula sinensis (primula), Tradescantia fluminensis( flor de Santa Lucía), Magnesia y Phylodendron gomosum ( gomero). (7)

Al terminar este proyecto se cuenta con importantes resultados de biorremediación de ambientes de interior con plantas de la flora chilena. Una serie de plantas de interior u ornamentales fueron evaluadas, por vez primera, en su capacidad y selectividad descontaminante. Para ello, se utilizaron cámaras herméticas especialmente diseñadas, en Chile y en los Estados Unidos1, estudiándose el comportamiento de cada planta cuando el aire de la cámara contenía cantidades conocidas de compuestos orgánicos volátiles (VOCs) que son comunes en industrias, laboratorios y otros centros tecnológicos, sustancias que sin un control adecuado pueden ocasionar efectos nocivos y acumulativos en la salud del ser humano.

(6) Investigaciones realizadas en el Departamento de Biotecnología y Bioingeniería del Cinvestav.
Dirección electrónica: [email protected]
(7) Jaime J. Cornejo*, Ph.D. y Franz G. Muñoz, Bioquímico Proyecto realizado en la Gestión IMA de la Universidad de Santiago de Chile con el auspicio del Fondo a la Investigación Aplicada en Prevención de Riesgos de la Mutual de Seguridad de la C.Ch.C Octubre, 1996 ­ Octubre, 1997

Así, los contaminantes peligrosos utilizados fueron benceno, tolueno, tricloroetileno y pentano. Para los estudios en los Estados Unidos, se transportaron a ese país plantas chilenas con autorización oficial.

La metodología utilizada para la caracterización analítica de la acción descontaminante de las plantas se concentró en medir el contaminante residual en la cámara. Para ello se adaptó inicialmente en Chile la técnica HPLC, lo cual aunque permitió validar un método para determinar la capacidad descontaminante de una serie de plantas, limitaba la observación del proceso y el espectro de contaminantes a usar. Esta dificultad se resolvió con la validación de un sistema de medición directa de la composición del aire de la cámara basado en Cromatografía de Gases con Detección por Ionización de Llama (GCFID).

En los Estados Unidos, este sistema se mejoró validando un sistema de medición en cámara que aplica una nueva técnica analítica, recientemente implementada en el Oak Ridge National Lab1, basada en Cromatografía de Gases acoplada a Espectrometría de Masas (GCMS).

Las dos últimas metodologías permitieron evaluar en tiempo real la cinética y la selectividad descontaminante de ejemplares vegetales chilenos expuestos a contaminantes peligrosos.

Los resultados indican que cada planta posee una capacidad descontaminante para cada sustancia, la cual se manifiesta en cada caso con una cinética singular por contaminante estudiado. De varias plantas estudiadas contra benceno usado como referente por 24 horas, las más efectivas fueron Pelargonium domesticum (elimina 95% de benceno), Kalanchoe blossfeldiana (elimina 85%), Saxifraga stolonifera (elimina 41%) y Magnesia (elimina 25%).

En cuanto a la eliminación de benceno y tricloroetileno (TCE) en presencia de planta, se estableció que para un período de 8 horas de exposición hay apreciable efectividad para Gomero (60.8% benceno; 30.4% TCE), Kalanchoe (76.8% benceno; 21.1% TCE), y Mala Madre (29.4% benceno; 47.6% TCE). Se determinó también que existe una selectividad descontaminante al exponer la planta a la acción de más de un contaminante, y que la eficiencia descontaminante se ve afectada por la presencia de otros contaminantes. Por ejemplo, en el caso del Gomero (Phylodendron gomosum) y del Kalanchoe la adición de tricloroetileno a la cámara produce una disminución de su capacidad descontaminante sobre benceno, pero en el caso de la Mala Madre (Chlorophytum comosum) la aumenta.

Se pudo observar también que la luz juega un rol en la capacidad descontaminante de las plantas, observándose que al pasar de presencia a ausencia de luz se manifiesta una disminución global de la eficiencia para eliminar benceno. Todos estos factores deben ser tomados en cuenta en el diseño de sistemas de manejo y control de procesos de descontaminación de aire de interiores basados en la habilidad descontaminante de las plantas chilenas.

La metodología Scanning Electron Microscopy (SEM) fue aplicada a una pequeña sección de una hoja de los ejemplares vegetales de este estudio, y el análisis de la imagen resultante permitió establecer el parámetro Área Efectiva de Intercambio Gaseoso (AEIG) para caracterizar la capacidad descontaminante de cada planta.

Se determinó que el AEIG correlaciona bien con la eficiencia descontaminante global de las plantas estudiadas. Al acoplar SEM a Espectroscopia de Rayos X se pudo establecer, con la misma muestra de planta, el tipo de elementos, además de carbono y oxígeno, presentes en la hoja, tales como metales. Esto abre interesantes perspectivas para establecer un método, basado en SEM, para un screening rápido y no destructivo de toda la flora chilena que seleccionaría las mejores plantas en términos de su efectividad (valor del AEIG) en biorremediación, no sólo de aire, sino también de aguas y suelos contaminados.

En cuanto a diseños de sistemas descontaminantes de aire de interiores, se estableció un diseño basado en plantas en una cámara de intercambio para capturar los contaminantes presentes en un flujo conocido de aire, utilizando un monitoreo de la composición del aire de entrada y de salida con sensores para VOCs del tipo microcantilever de reciente desarrollo en el Oak Ridge National Lab.

Estos sensores permitirían detectar simultáneamente varios compuestos orgánicos volátiles en la atmósfera considerada.

Cromatografía de Gases conectada a Detección por Ionización en Llama, CGFID

A: Cámara de Experimentación B: Bomba de Aire C: Loop de Inyección D: GCFID

Cámara de Experimentación Usada en Oak Ridge National Lab, USA,
conectada a GCMS

Forestales:

Por otra parte, en la permanente búsqueda, selección y uso de especies vegetales para extraer, asimilar, transformar y descomponer ciertos contaminantes para remediar suelos, sedimentos y acuíferos contaminados, se ha constatado el potencial del sauce llorón (Salix babylonica) para extraer etanol y benceno con reducciones de hasta el 99.% para ambos contaminantes (8). La mayoría de las especies de sauces que se cultivan actualmente en el mundo, han sido introducidas en los países por sus cualidades para la fabricación de cestería y muebles, por su belleza ornamental y por su rápido crecimiento lo que las hace adecuadas para usos de tipo combustible e industriales (celulosa y tableros); además, por la característica de sus raíces, permiten el control de la erosión y la contención de los cauces de ríos. Los últimos avances en la investigación han determinado su utilización en la fitorremediación de aguas y suelos con compuestos orgánicos y también con metales pesados (9).

(8) Fitorremediación de acuíferos contaminados por benceno y etanol utilizando Sauce Llorón (Salix babylonica). Netto Moreno, Fabio; Corseuil, Henry Xavier . El trabajo fue presentado en el 20 Congresso de Engenharia Sanitaria e Ambiental, 1014 de maio, Rio de Janeiro, Brasil. www.aidisar.org/isa43.html
(9) Información actualizada del Tercer Foro Mundial del Agua.http://www.world.waterforum3. com; e Información sobre el Foro Social del Agua en Brasil. http://www.adital.org.br

Periódicamente, la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) convoca a los Organos Estatutarios del sector forestal con el fin de consagrar un foro normal para el intercambio de opiniones e identificar las prioridades, así como para adoptar medidas conjuntas en sectores específicos del desarrollo y la ordenación forestal. Las propuestas o asuntos surgidos en las Comisiones Forestales Regionales (CFR), deben remitirse al Comité de Montes (COFO). En dicho estamento se encuentra incluida la Comisión Internacional del Álamo (CIP).

Durante la 21ª reunión celebrada en Portland, Oregon, EE.UU., del 24 al 28 de septiembre de 2000, el Comité Ejecutivo y órganos auxiliares de la CIP, tomaron nota del interés creciente en una amplia gama de bienes y servicios ambientales que proporcionan los álamos y sauces, incluyendo su utilización creciente para bioenergía y fitorecuperación de lugares contaminados. Las propuestas fueron ratificadas durante el 15º período de sesiones, celebrado en Roma, Italia, del 12 al16 de marzo de 2001.

FITORREMEDIACION DE METALES PESADOS

La Fitorremediación o fitorrecuperación es una técnica de reciente aplicación que utiliza la capacidad que poseen ciertas plantas para acumular metales pesados y/o radionucleótidos en sus partes verdes como una forma rápida y barata de eliminar, disminuir o transformar este tipo de contaminantes.

Las técnicas de fitorrecuperación no utilizan reactivos químicos peligrosos, ni afectan negativamente a la estructura del suelo sino todo lo contrario, ya que establecen una cubierta vegetal que evita la erosión del mismo.

Hacia finales de los ’90, debido a la contaminación de los suelos de la zona de Aznalcóllar, España, producida por la rotura de la balsa de residuos de pirita de la mina de Boliden, se creó un grupo de trabajo que en colaboración con investigadores de la Universidad de Córdoba y de la Junta de Andalucía, investigó las posibilidades de la fitorremediación para la recuperación de estos suelos. Se están desarrollando dos líneas paralelas de investigación: por un lado el empleo de diferentes especies de Brassicas (mostazas) con gran capacidad de extracción de metales pesados, y por otro la identificación y utilización de plantas autóctonas que son capaces de crecer en la zona contaminada tolerando y/o acumulando los contaminantes existentes.

Asimismo, en el sector industrial la falta de implementación de buenas prácticas en los diferentes procesos ha desembocado en la contaminación de suelos y aguas con metales como cadmio, cobre, plomo y cinc. Algunas de las industrias relacionadas con el empleo de estas sustancias son la de producción primaria de metales, aleaciones, galvanoplastía, electroplatinado, soldadura, producción de equipos, baterías, electrodos y celdas fotoeléctricas. En menor grado, las relacionadas con combustibles, aceites lubricantes, pinturas, pigmentos y aditivos (10).

(10) XIII Congreso Español de Toxicología. Granada, 2224 de Septiembre, 1999. Rev. Toxicol. 16: 140141 (1999)

La fitorremediación como tecnología naciente sirve para explotar las capacidades metabólicas proporcionando un medio barato, simple y seguro para paliar áreas contaminadas y/o aguas de desecho. En un proyecto desarrollado en la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Complutense de Madrid se usaron semillas derivadas de la familia lupinus y tomate, las cuales poseen un elevado número de grupos funcionales capaz de “secuestrar” metales y otros compuestos orgánicos de interés. Al proceso de adsorción le sigue un proceso de absorción y por tanto de distribución de las especies acumuladas en el resto de la planta en su proceso de germinación y crecimiento (habrá que evaluar en qué parte de la planta la preconcentración es máxima).

Así, la fitorremediación constituye un método competitivo y sencillo de limpiar las cada vez más abundantes áreas contaminadas en todo el mundo. La identificación de plantas que germinan en ambientes muy contaminados presenta, frente a otros sistemas complejos de limpieza, un gran interés en la recuperación de suelos y/o aguas.

Esta tecnología ha sido desarrollada en el Departamento de Química Analítica de la mencionada Facultad, donde el grupo de investigación conjuntamente con otras áreas afines en el tema, centró su tarea en el empleo de semillas de la familia lupinus para la fitorremediación. Se ha observado que además de una gran capacidad de adsorción de Cd, Pb, Cr y Zn, son capaces de germinar en áreas altamente contaminadas y además pueden modificar el pH (en los experimentos realizados lo han variado de 2 a 5.5). Paralelamente se han identificado otros vegetales que pueden adsorber (instantáneamente) cantidades de metales (tóxicos y no tóxicos). Este aspecto puede presentar una gran importancia no sólo desde el punto de vista de la fitorremediación sino también en el campo de la alimentación.

Además, los investigadores pueden realizar todos los estudios in vitro que considere de interés para establecer la capacidad de acumulación de las semillas seleccionadas para un tipo de aplicación: fitorremediación, especiación de metales y preconcentración de metales y compuestos orgánicos (volátiles y no volátiles).

En el campo de metales nos centramos en: As, Pb, Hg, Zn, Tl, Cd y en el de compuestos orgánicos en pesticidas. El grupo investigador posee experiencia en este tipo de estudios.

Plomo:
A nivel mundial, el plomo que se dispersa por su uso como munición de armas de fuego se ha convertido en la primera fuente de contaminación del medio ambiente por este metal pesado. En el Estado español, por ejemplo, se calcula que cada año se abandonan en la naturaleza unas 5.000 toneladas de plomo en forma de perdigones, mientras que las que se dispersan por la gasolina plomada son del orden de 650 tn. El plomo de estos perdigones, e igualmente el de pesos de pesca perdidos en ríos, lagos y pantanos, tendrá a largo plazo, al irse desintegrando, un efecto contaminante de suelos y aguas, pudiéndose de esta manera incorporar a las cadenas tróficas a través de su absorción por vegetales, hongos o animales.

Éste es un tema todavía poco estudiado, pero lo que sí se conoce desde hace mucho tiempo es el efecto a corto plazo. En efecto, la ingestión de estos pequeños objetos de plomo por parte de determinados grupos de aves, y en particular acuáticas y rapaces, fue ya descrito como causa de intoxicación a finales del Siglo XIX. La enfermedad se manifiesta básicamente con aparición de problemas neuromusculares, que incapacitan al animal para volar o andar, produciendo también parálisis del tracto digestivo.

El animal debilitado puede ser entonces víctima de alguna infección oportunista o del ataque de algún depredador, entre los cuales para las especies cinegéticas se halla el hombre. Se calcula que en España mueren cada año unos 50.000 animales por este motivo, siendo por tanto la primera causa de muerte entre las de etiología tóxica.

No obstante, el problema es global y diversos países han tomado ya medidas correctoras y emplean perdigones alternativos no tóxicos, aunque en España existen muchas reticencias a adoptarlos (11).

(11) Impacto ambiental del plomo empleado en caza, tiro y pesca deportiva. R. Guitart. Laboratorio de Toxicología, Facultad de Veterinaria, Universitat Autónoma de Barcelona, E08193 Bellaterra. XIII Congreso Español de Toxicología. Granada, 2224 de Septiembre, 1999. Rev. Toxicol. 16: 141 (1999)

Cromo:
La fitorremediación de Cromo en el agua por medio de plantas acuáticas vasculares con capacidad de absorber, translocar y concentrar metales en sistemas de tratamiento ambiental se está desarrollando considerablemente.

Precisamente es el caso de Nymphaea alba (Ninfeáceas), una planta ornamental (“nenúfar blanco”) que vive en aguas de curso lento y poco profundas y tolera incluso aguas contaminadas. Se estudió en laboratorio la capacidad de esta planta, en estado vegetativo, para la fitorremediación de cromo en un sistema modelo de efluente líquido de curtiembre, postratamiento fisicoquímico para la reducción de la carga. La acumulación de cromo fue valorada sometiendo a las plantas a distintas concentraciones que iban de 5 a 50 mg mL1, bajo condiciones controladas en invernáculo.

El análisis se realizó en 2 réplicas cada vez, por el método colorimétrico a 540 nm con difenilcarbazida, utilizando un espectrofotómetro HEWLETT PACKARD UVVis.

Las plantas demostraron habilidad para acumular cantidades sustanciales de cromo durante cortos períodos de tiempo (entre 10 y 30 días).

Asimismo hubo aumento en la biomasa y no se observaron síntomas fitotóxicos en las plantas tratadas. Cosechadas las plantas, se verificó la mayor presencia de cromo en rizomas y peciolos y la menor, en hojas (12).

Uranio:
En 1995, Cornish et al sugirieron el uso de plantas seleccionadas que hiperacumulan metales pesados hasta 100 veces más que otras plantas. Se realizó una selección de posibles candidatas en instalaciones del Departamento de Energía de EEUU (DoE) en Fernald, Ohio y en una mina abandonada de Clancy, Montana. Según los autores, el uso de hiperacumuladoras permitiría una técnica de bajo costo para la remediación de zonas extensas de suelo moderadamente contaminado. (Abdelouas A. et al. 1999). Para la fitorremediación de una zona afectada por U, habría que seleccionar plantas ya conocidas por su capacidad de absorber y acumular metales pesados. La familia de las Brasicáceas, por ejemplo, reúne muchas de las especies nativas conocidas como acumuladoras de metales.

En otro trabajo se buscó que la fitoextracción de los contaminantes implique una traslocación hacia zonas más fácilmente cosechables de la planta. Brassica juncea fue la especie que mejor se desempeñó absorbiendo y traslocando Pb, Cr, Cd, Ni y Zn. Los mecanismos que parecen estar involucrados en la acumulación y tolerancia de estos metales son quelación extra e intracelular, precipitación y compartimentalización; deben ser estudiados en profundidad. Las vacuolas cumplen un papel muy importante en la acumulación de metales. Se piensa que dentro de éstas, los iones metálicos son quelados por ácidos orgánicos como el citrato y el malato, y por isopéptidos comúnmente llamados fitoquelatinas. Estos quelatos pueden estar relacionados con el transporte de los metales dentro de la planta. Una vez cosechada la parte aérea de las plantas (o, incluso las raíces, si fuera posible), se puede compostar, secar o incinerar, para disminuir el volumen de los contaminantes y almacenarlos o reciclarlos para recuperar los metales. (Kumar N. et al. 1995).

También se busca extraer los contaminantes que ya han llegado a las aguas. Duschenkov et al (1995) señalan que se han efectuado ensayos con plantas acuáticas como Eichhornia crassipes, Hydrocotile umbellata, Lemna minor y Azolla pinnata, entre otras, las cuales, si bien alcanzan altas eficiencias de remoción de los metales pesados del agua, las cantidades totales removidas son bajas por ser plantas chicas, de lento crecimiento tanto en su biomasa aérea como en sus raíces, que son la principal zona de acumulación. Por eso experimentaron con plantas terrestres como Brassica juncea, Helianthus annuus y algunas gramíneas; se las cultivó por hidroponia, logrando acumulaciones de hasta un 10% del peso seco de la raíz.

(12) Fitoremediation of chromiun (VI) from water by vascular aquatic plants. Tancioni A., Bruno M., García B., Bianchi L. y Alvarez, J. Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería, Universidad Católica Argentina Santa María de los Buenos Aires. Buenos Aires, Argentina. Agradecimientos: Guillén, M., García, A.

Para el caso del plomo, se determinaron 3 componentes de la remoción; el más rápido es la absorción por la raíz, producto de una combinación de procesos químicos y físicos como quelación, intercambio iónico y precipitación de los iones metálicos.

El segundo componente, más lento, son los procesos biológicos que incluyen la traslocación y la absorción intracelular (en la raíz y partes aéreas). El tercer y más lento componente, es la precipitación del metal en la misma solución, fundamentalmente como fosfato de plomo, mecanismo ligado a procesos que involucran exudados de raíces. En el caso del rizofiltrado, a diferencia de la fitorremediación de suelos, donde las raíces son difíciles de cosechar, no es deseable que las plantas sean buenas traslocadoras ya que esto aumentaría la biomasa contaminada, encareciendo el almacenamiento o el tratamiento de los residuos. Se hace hincapié en el estudio de la rizósfera y sus exudados, que además de proveer carbohidratos a los microorganismos que viven en ella, secretan ácidos orgánicos quelantes y enzimas capaces de degradar contaminantes orgánicos. (Dushenkov V. et al. 1995).

La fitorremediación de uranio, implica conocer el contenido de U en las plantas, su posible fitotoxicidad, cómo es absorbido por éstas y su traslocación y almacenamiento. Es de esperar que las especies difieran entre sí sensiblemente en estos parámetros, por lo que se hace esencial una selección de las especies con mayor potencial remediador.

Goswani et al (1997) midieron en dos grupos de plantas, mesófitas y xerófitas, muestreados en distintos hábitats (no áreas mineras), valores de entre 0,5 y 4,4 ppm de U (1,8 ppm de promedio), sin que se hallaran diferencias entre ambos grupos.

KabataPendias A. y Pendias H. (1984) enumeran valores medidos por otros investigadores, de, por ejemplo, 2,2 ppm como máxima concentración en árboles y 8 ppm en artemisas de las inmediaciones de una fábrica de fertilizantes fosfatados. Señala, además, que las plantas absorben con mayor facilidad las fracciones solubles de U y Th del suelo, según estudios en los cuales se han medido acumulaciones hasta 100 veces superiores en el área geoquímica del uranio, con respecto a otra áreas.

Ribera et al (1996) hacen referencia a que la absorción de U por las plantas está controlada por tres parámetros:
a) Deposición en las plantas de partículas atmosféricas de U, y su retención.
b) La resuspensión de las partículas depositadas en las plantas o adheridas al suelo y
c) La absorción radicular de U y su migración a través de los tejidos internos.

También enumera 4 especies de plantas acuáticas superiores capaces de acumular cantidades de U superiores al resto: Ranunculus conferoides, Ulricularia vulgaris, Myriophyllum spicatum y Potamogeton sp. En Serbia se realizó un ensayo para estudiar la absorción y acumulación de U en Phaseolus vulgaris, Brassica oleracea, Lactuca sativa, Zea mays, Allium cepa, Solanum tuberosum, Spinacia oleracea y Helianthus annuus, sembrados en un área de la mina de uranio de KalnaGabrovnica.

Si bien se contaba con algunos datos sobre absorción y contenido de U de plantas nativas de zonas contaminadas, se buscaba conocer estos datos en algunos de los principales cultivos para consumo humano.

Otras experiencias indicaban que las concentraciones de U en las muestras vegetales dependían fundamentalmente de la ubicación en la mina y de las propiedades del suelo y del agua que sustentaban a las plantas, así como de las formas del uranio en ellos, observándose mayores concentraciones de U en Shorea robusta, Emblica officinalis y Lagerstroemia parviflora que en las otras especies nativas. En cultivos en fitotrón, se consideró a Brassica rapa como una planta modelo para testear la fitotoxicidad del U, ya que produjo semillas aún a niveles de 10000 mg U / kg.

Los resultados del ensayo mostraron grandes diferencias en la absorción y acumulación de U entre las especies, así como entre cultivares distintos de una misma especie, por lo que probablemente estas sean características genéticamente controladas. También se puede apreciar la facilidad con que es absorbido y traslocado el U. Las hojas más viejas contenían más uranio que las jóvenes. Las plantas maduras presentaban más uranio que las plantas en estados vegetativos iniciales. También se observó que el U se acumuló más en las hojas y otras partes aéreas que en los órganos de almacenamiento (bulbos, tubérculos, rizomas, etc.) y en las semillas, especialmente en los vegetales de hojas. En ningún caso se pudieron observar señales visibles de fitotoxicidad. (Saric M.R. et al. 1995).

Dushenkov et al (1997) realizaron una experiencia de rizofiltrado en laboratorio con Helianthus annuus, Phaseolus coccineus y Brassica juncea, donde se seleccionaría una especie para ser testeada a campo en una unidad comercial de rizofiltrado. Las plantas de girasol fueron las más efectivas, y mostraron un 99% del U que contenían asociado a las raíces. A campo, se lograron procesar 200000 l de agua con 21 a 874 g U / l llevando la concentración por debajo de los 20 g / l (límite permitido para la descarga de aguas). El pH ideal para la absorción del uranio fue 5,5. A ese valor de pH el U se hallaba en un 56% como UO 2 OH + y en un 27% como catión libre (UO 22+ ). La mayor cantidad del uranio medido en las plantas se halló en las raíces, probablemente la precipitación en la superficie de las raíces y la compartimentalización en las células radicales hayan prevenido la traslocación a las partes aéreas de las plantas.

Si bien el sistema de rizofiltrado tiene sus limitaciones, demostró ser un método económico para tratar aguas con niveles de U más bajos de lo que los métodos convencionales pueden tratar. Ebbs et al (1998) encararon un estudio de la especiación del U en el suelo y su relación con la absorción y traslocación en las plantas. La primera parte del ensayo consistió en cultivar hidropónicamente plantas de Pisum sativum y determinar la forma de U mejor absorbida. Se determinó que los iones uranilos libres (UO 22+ ) fueron las especies de U mejor absorbidas, los cuales predominaron a un pH de 5,5. Esto implicaría que en un proceso de fitorremediación de suelos contaminados con U, es conveniente la acidificación del suelo para lograr una extracción más completa del U.

En una segunda parte del ensayo se evaluó la habilidad de absorción y traslocación de varias especies, de entre las cuales se seleccionó a Phaseolus acutifolius y Beta vulgaris como las de mayor acumulación. Esta última se utilizó en ensayos de macetas para evaluar la extracción de U en suelos tratados con distintos ácidos orgánicos para bajar el pH. El ácido cítrico demostró ser más efectivo como facilitador de la extracción del U del suelo. Al parecer esto no solo se debe a su capacidad para disminuir el pH (bajó de 6,8 a 5,0), sino también a un aumento de la solubilidad del U. Esto último se cree que se produce solubilizando los complejos inorgánicos con uranilo, y formando complejos Ucitrato temporales, que luego son degradados por los microorganismos rizosféricos, quedando los iones uranilos libres para ser absorbidos por las plantas.

Estos mecanismos, sin embargo deben ser estudiados con mucha mayor profundidad, especialmente teniendo en cuenta que, luego de un tiempo, el citrato en suelo puede llegar a formar complejos mucho menos solubles que los complejos inorgánicos de uranilo originales.

Huang et al (1998) realizaron ensayos agregando diversos ácidos orgánicos al suelo, para incrementar la desorción de los iones uranilo de las partículas del suelo, pasando así a la solución del suelo. Se comprobó que el ácido Cítrico produjo la mayor solubilización del uranio, junto a una mayor hiperacumulación en Brassica juncea y Brassica chinensis. La acción del ácido cítrico no se debe solamente a la acidificación del suelo, sino también a su quelación con U, facilitando la desorción de las partículas y la materia orgánica del suelo.

También permite la desintegración de sesquióxidos de Fe y Al que estén cubriendo al U. Parte del ensayo consistió en un seguimiento a través de varios años de aplicación de ácido cítrico al suelo, de su degradabilidad, concluyéndose que no presentaba problemas de formación de compuestos insolubles, con el tiempo. Si se considera como una limitante, la aplicación de este tratamiento en condiciones de riego o con elevadas precipitaciones que pudieran lavar el U solubilizado hacia las napas (13).

(13) Abdelouas A., Lutze W. And Nuttall H.E. (1999). Uranium Contamination in the Subsurface: Characterization and Remediation, pp 433473. In: Uranium: Mineralogy, Geochemistry and the environment, Ed. by Burns P.C. & Finch R. Pp 679. Dushenkov S., Vasudev D., Kapulnik Y., Gleba D., Fleisher D., Ting K.C. and Ensley B. (1997). Removal of Uranium from Water Using Terrestrial Plants. Environmental Science and Technology 31, 34683474. Dushenkov V., Kumar N., Motto H. And Raskin I. (1995). Rhizofiltration: The Use of Plants to Remove Heavy Metals from Aqueous Streams. Environmental Science and Technology 29, 12391245. Ebbs S.D., Brady D.J. and Kochian L.V. (1998). Role of Uranium Speciation in the Uptake and Translocation of Uranium by Plants. Journal of Experimental Botany 49, 11831190. Elless M.P. and Lee S. Y. (1998). Uranium Solubility of CarbonateRich UraniumContaminated Soils. Water, Air and Soil Pollution 107, 147162.
Finch R. & Murakami T. (1999). Systematics and Paragenesis of Uranium Minerals, pp 91179.
In:
Uranium:
Mineralogy, Geochemistry and the environment, Ed. by Burns P.C. & Finch R. Pp 679.
Goswani S.C., Gulati K.L., Nagpaul K.K. (1977). Estimation of Uranium and Boron Contents in plants and Soils by Nuclear Particle Etch Technique. Plant and Soil 48, 709717.
Hossner L.R. and Hons F.M. (1992). Reclamation of Mine Tailings, pp 313350.
In: Advances in Soil
Science, Vol.
17: Soil Restoration. Ed. by Lal R. And Stewart B.A. Springerverlag, New York.
Huang J.W., Blaylock M.J., Kapulnik Y. And Ensley B.D. (1998). Phytoremediation of UraniumContaminated Soils: Role of Organic Acids in Triggering Uranium hyperaccumulation in Plants. Environmental Science and Technology 32, 20042008.
IAEATECDOC824 (1995). Planning and Management of Uranium Mine and Mill Closures.
Proceedings of a technical committee meeting held in Liberec, Czech Republic, 36 May 1994. Pp 157. Ed. by International Atomic Energy Agency.
IAEATECDOC1086
(1999). Technologies for Remediation of Radioactively Contaminated Sites. Pp 101. Ed. by International Atomic Energy Agency.
IAEATECDOC1088
(1999). Technical Options for the Remediation of Contaminated Groundwater. Pp 129. Ed. by International Atomic Energy Agency.
KabattaPendias A. & Pendias H. (1984). pp 149150.
Trace Elements in Soils and Plants. CRC press, Boca Raton, USA.
Kumar N., Dushenkov V., Motto H. and Raskin I. (1995). Phytoextraction: The use of Plants to Remove Heavy Metals from Soils. Environmental Science and Technology 29, 12321238.
Moffett D. and Tellier M. (1977). Uptake by Radioisotopes by Vegetation Growing on Uranium Tailings. Canadian Journal of Soil Science 57, 417424.
Página web de American Society of Plant Physiologists (ASPP). Datos disponibles.
http://www.aspp.org/public_affairs/briefing/ phytoremediation.htm.
Ribera D., Labrot F., Tisnerat G. and Narbonne J.F. (1996). Uranium in the Environment: Occurrence, Transfer and Biological Effects. Reviews of Environmental Contamination and Toxicology 146, 5389.
Saric M.R., Stojanovic M. and Babic M. (1995). Uranium in Plant Species Grown on Natural Barren Soil. Journal of Plant Nutrition 18, 15091518.

Otros metales pesados y tóxicos orgánicos:
Tal como se mencionara en el subtítulo Aplicaciones de la Fitorremediación (pag.8) del presente trabajo, es cada vez más peligrosa la contaminación de las aguas de ríos y arroyos con metales pesados y tóxicos orgánicos que acecha a los habitantes de Buenos Aires y demás adyacencias costeras.

Nuevamente las técnicas de fitorremediación permiten posibles soluciones a este problema. No solamente de las inundaciones crónicas tienen que preocuparse los habitantes de Buenos Aires, sino que además, como en la conocida novela, sucede que «las aguas bajan turbias». La contaminación de suelos y aguas de mares y ríos, sobre todo en zonas vecinas a parques industriales, se ha convertido hace tiempo en un problema acuciante y de difícil solución. Como revelan los últimos informes técnicos del Banco Mundial para Argentina, entornos como el del Arroyo Morón o el sistema RiachueloMatanza alcanzan niveles de contaminación por cromo, plomo, mercurio, otros metales pesados y tóxicos orgánicos en suelos y aguas que de continuar sin control pondrían en serio riesgo la salud de la población. Por fortuna, existen diferentes técnicas para enfrentar este problema, más o menos costosas y biocompatibles («amigables») con el medio ambiente. Según indica el doctor Gustavo Curutchet, investigador del Laboratorio de Análisis Ambientales, Escuela de Ciencia y Tecnología, de la Universidad Nacional de Gral. San Martín (UNSAM), una de estas técnicas, la fitorremediación, “es una alternativa de limpieza con mínimas consecuencias para el medio natural”.(14)

Esta técnica, de bajo costo, consiste básicamente en la limpieza de suelos afectados o napas de agua contaminadas mediante sembrado y cosecha de determinados vegetales concentradores de metales o hidrocarburos, sin alterar su ciclo vital.

El uso de vegetales autóctonos casi no altera el medio natural o ecosistema donde se introducen, e incluye especies tan comunes como variedades de lechuga o rábano. El éxito del proceso depende del grado de contaminación del suelo o de las aguas, de la tasa de incorporación de metales por los vegetales seleccionados, y del tipo de tratamiento de los residuos finales del proceso de limpieza (plantas tratadas).

Respecto de los beneficios económicos de las técnicas de fitorremediación, el Doctor Curutchet indica que es una rama de la biotecnología en franca expansión, por sus reducidos costos operativos y de infraestructura, versatilidad y seguridad.

En Europa y Estados Unidos, la fitorremediación es una técnica con un importante mercado emergente, que está despertando el interés de sectores industriales como los de minería y curtiembres, generadores de vertidos altamente tóxicos. Ejemplos de ello son proyectos como Phytorem, para la evaluación de relaciones costo/beneficio en la fitorremediación de suelos contaminados por metales; o el proyecto Myrrh, destinado a estudios de estabilización de ecosistemas contaminados por cesio u otras sustancias radioactivas. Por ejemplo, en la purificación de aguas con altas concentraciones de uranio (aprox. 350 miligramos/litro), el proyecto Phytotech logró una eliminación del 95% en 24 horas. (15)

Dos factores que han dificultado la realización de proyectos de fitorremediación similares en nuestro país son el carácter laxo de las regulaciones ambientales y los efectos negativos de las sanciones para la industria. Sería más provechoso que en lugar de la opción de pagar por contaminar, se optimice el funcionamiento de la interrelación entre EstadoEmpresaUniversidad, evitando así el riesgo de cierre o la relocalización de industrias a lugares con bajos niveles de control regulatorio. (16)

Lamentablemente estas técnicas aún son poco conocidas tanto por las empresas prestadoras de servicios como por los entes reguladores. Su aplicación requiere además, en muchos casos, una etapa de escalado desde los ensayos de laboratorio a los de campo, así como análisis de factibilidad. Por otro lado, la empresa que ya cuenta con infraestructura tradicional costosa de tratamiento de efluentes o residuos debe amortizarla antes de encarar la incorporación de nuevas tecnologías. Esto, obviamente, tiene una repercusión negativa sobre los costos de producción, un factor de riesgo que las empresas en general no suelen asumir de entrada.

(14) Por Alejandro Drewes (*) Lic. Ens. Ciencias, UNSAM. Alumno del curso de Introducción a la Divulgación Científica, FCEyN, año 2002. Novedades sobre fitorremediación EPA’s Citizen Guide to Phytoremediation http://cluin.org/products/citguide/phyto2.htm
(15) Proyectos de redes de fitorremediación de la Unión Europea http://lbewww.epfl.ch/ COST837
(16) Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación http://www.medioambiente.gov.ar/agua_dulce/default.htm

Sin embargo, en la provincia de Buenos Aires y otras, ya se han iniciado algunos emprendimientos comerciales a pequeña escala y líneas de investigación sobre el tema de fitorremediación en suelos contaminados con hidrocarburos, mediante técnicas de recuperación por compostaje, generalmente con buenos resultados. Precisamente, en varias revistas nacionales especializadas, como Ingeniería Sanitaria y Ambiental, han venido dedicando buen número de artículos a la difusión de los proyectos de fitorremediación europeos y norteamericanos citados. Buenas señales, aunque al parecer habrá que aguardar todavía cierto tiempo para que las aguas se aclaren (17).

(17) Sitio dedicado al Año Internacional del Agua Dulce http://www.wateryear2003.org

FITORREMEDIACIÓN VERSUS MÉTODOS TRADICIONALES

La fitorremediación es considerada en todo el mundo como una tecnología innovadora para el tratamiento de residuos tóxicos ­sólidos o líquidos con el objeto de recuperar suelos y aguas contaminadas. Si bien la factibilidad de su empleo aún está siendo evaluada desde diferentes perspectivas, los estudios de que se dispone coinciden en señalar que se trata de una técnica más limpia, simple, efectiva y aún de menor costo, en relación con los métodos fisicoquímicos que se usan en la actualidad, tales como el reemplazo de suelos, la solidificación, el lavado o la incineración. Estos últimos, han sido asociados con altos índices de contaminación atmosférica, y, por otra parte, requieren de altos costos de mantenimiento.

Otra ventaja que ofrece la fitorremediación sobre los métodos tradicionales es que permite la eliminación selectiva de contaminantes y su recuperación para futuros usos.

ESPECIES FITORREMEDIADORAS ARGENTINAS

Uso de Discaria americana en Fitorremediación de Zinc.

Una planta oriunda de la Argentina, la Discaria americana, podría ser empleada con éxito en el tratamiento de suelos contaminados por metales pesados en un proceso que se conoce como fitorremediación.

En condiciones de ensayo, diferentes ejemplares de esa planta evidenciaron su capacidad para absorber y acumular altas concentraciones de un metal presente en muestras de suelos arenosos.

De acuerdo con los resultados obtenidos del ensayo que se detalla más adelante, la Discaria americana hiperacumula cinc por encima de 6000 ppm. La hiperacumulación es definida como la posibilidad de las plantas de almacenar altas cantidades de sustancias, en este caso, cinc.

En los experimentos en sí, se alude a valores de absorción 10 veces superiores a los alcanzados por ejemplares utilizados como testigo.

Los resultados del trabajo fueron dados a conocer en las XXVIII Jornadas Argentinas de Botánica, evento que tuvo lugar en La Pampa en fecha reciente.

El estudio fue realizado en forma conjunta por profesionales de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires y el CEQUIPEINTI (18), en el marco del proyecto «Aumento de la capacidad de Asistencia Técnica en Medio Ambiente: Evaluación de la contaminación en aguas y suelos».

En la fitorremediación, proceso que tiene por objeto descontaminar suelos valiéndose de especies vegetales capaces de extraer, metabolizar y acumular las sustancias tóxicas presentes en los mismos, se suelen emplear diferentes especies con probada capacidad para realizar esa labor.

Los autores del trabajo destacan que, si bien existen diferentes estudios sobre fitorremediación en distintas plantas, no se dispone de información sobre el uso para tales fines de variedades propias de la región. Por ese motivo, decidieron evaluar la posibilidad de emplear la Discaria americana, en el tratamiento de suelos contaminados con metales pesados. Se trata de una planta leñosa, que pertenece a la familia de las dicotiledóneas, y que es capaz de fijar el nitrógeno de la atmósfera en simbiosis con un microorganismo (Frankia) que se adhiere a su raíz. La descontaminación de suelos con la ayuda de especies vegetales aparece hoy como una nueva alternativa sobre la que se investiga a nivel mundial. Este trabajo, realizado en la Argentina, se enmarca dentro de esa búsqueda.

Objetivos: Comprobar si las plantas actinorrizas eficientes en la extracción de metales pesados en suelos contaminados. Dichas plantas actinorrizas son leñosas, que pertenecen a diversas familias de Dicotiledóneas y que viven en simbiosis con un actinomiceto del género Frankia. Esta simbiosis tiene lugar en nódulos radicales y como resultado de la misma se produce fijación biológica de nitrógeno atmosférico.

Cuantificar la hiperacumulación de metales pesados en la planta. En el caso de Zn se considera que existe “hiperacumulación” cuando se alcanzan valores superiores a 10 ppm de Zn por peso seco (Brooks,1998). En los experimentos se la considera cuando en un tratamiento alcanza valores 10 veces mayores que los testigos (Kramer 2000).

Materiales y métodos: Se realizan los estudios para determinar la factibilidad de uso de una especie nativa actinorriza, Discaria americana (Rhamnaceae), en procesos de fitorremediación, para lo cual se realizan cultivos con distintas concentraciones de un metal pesado (Zn). Las plantas se cultivaron en condiciones de hidroponía –en cámara de cultivo y en suelo ­en macetas con el agregado de concentraciones crecientes de cinc. Se determinó el peso seco y la concentración de cinc de las plantas y dicha concentración en el suelo. El suelo utilizado fue coleccionado de la rizósfera de plantas nodulares de Discaria americana que viven en su hábitat natural de las dunas costeras de La Lucila del Mar, Prov. De Buenos Aires, Argentina. Las semillas se coleccionaron en el mismo lugar que el suelo.

(18) Cusato, M.S.(1); Valiente, L.(2); Tortosa, R.D.(1); Bartoloni, N.(1); Puelles, M.M., integrante del Laboratorio de Química Inorgánica del Centro de Investigación y Desarrollo en Química y Petroquímica (CEQUIPE) del Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). (2) D´Ambrogio, A. (1)
(1)Facultad de Agronomía, Universidad de Buenos Aires (UBA)
(2)Centro de Investigación y Desarrollo en Química y Petroquímica (CEQUIPE)

Resultados

Gráfico I: Efecto del nivel de suministro de Zn en el sustrato sobre la concentración de Zn en Discaria Americana.
Gráfico II: Efecto de la concentración de Zn sobre el peso seco parte aérea.

Gráfico III: Efecto de la concentración de Zn sobre el peso seco raíces.

Conclusiones: Los resultados mostraron que Discaria americana hiperacumula Zn por sobre 6.000 ppm. El peso seco de las plantas se reduce al aumentar la concentración de Zn en el sustrato. Todas las plantas cultivadas en maceta nodularon y solo los testigos en aquellas plantas cultivadas en solución nutritiva, en cuyo caso, el estudio anatómico de las raíces demostró destrucción de las células de parénquima y floema en tratamientos con altas concentraciones de Zn.

Otros estudios con especies nativas ameritan su mención. Tal es el caso del género Atriplex, que con más de 250 especies es el más numeroso dentro de la familia Chenopodiacea. Está distribuido por todo el mundo predominando en zonas áridas y semiáridas.

Entre los principales usos podemos destacar que diversas especies del mencionado género, han sido seleccionadas como fuente de forraje para una ganadería marginal de tipo extensiva y/o en pequeños emprendimientos.

En Argentina se conocen alrededor de 35 especies que se distribuyen principalmente siguiendo la provincia fitogeográfica del Monte y por lo general se asocian a suelos salinos y ambientes de desiertos y semidesiertos.

Además actualmente, varias especies del género Atriplex, son utilizadas para la revegetación de áreas degradadas, para uso en fitorremediación y como medio de lucha contra la desertificación y la erosión. Son arbustos muy apropiados para la estabilización de áreas salinas, ya que reducen los riesgos de erosión hídrica y eólica en grandes superficies además de contribuir a la restauración de la fertilidad del suelo.(19)

En este aspecto el IntaJunín de Mendoza desarrolló en los Departamentos mendocinos de Lavalle, Santa Rosa y La Paz ensayos con “zampas”, arbustos forrajeros del género Atriplex, con iguales proteínas que la alfalfa, logrando mejorar la producción de leche y quesos en un 70%. Gracias a ello se sustentan unas 1000 familias minifundistas poseedoras de 150.000 caprinos criollos, que por su pobre alimentación tenían que vender los mamones, dificultándose el manejo y mantenimiento de las majadas (20)

(19) Resumen publicación Bio Eco. Publicación trimestral de alumnos de biología. UNSJ. Bio Eco año II número III. Diciembre 2003.
El artículo se publicó en la revista BioEco, un boletín trimestral editado por los alumnos de la Licenciatura en Biología de la Universidad Nacional de San Juan.
(20) Boletín Inta informa Nº 216. Enero 2003.

Lynch (21) ha descrito el medio ambiente rizosférico como una trinidad de entidades en interacción en la que intervienen la planta, los microorganismos y el suelo en una compleja interacción de beneficios mutuos en la parte biótica y una definida intervención de la parte abiótica de la trinidad que es el suelo. Un ejemplo de esta interacción se da cuando la raíz exuda azúcares como monómeros o polisacáridos, aminoácidos y ácidos orgánicos que son aprovechados por las poblaciones microbianas. Los microorganismos rizosféricos tienen también efecto sobre el crecimiento de las plantas: incrementan el reciclo y la solubilización de nutrientes minerales, aportan por síntesis vitaminas, aminoácidos, auxinas, citoquininas y giberelinas que estimulan el crecimiento de la planta.

Por lo tanto, es fácil imaginar el terrible impacto que la contaminación por hidrocarburos del petróleo puede presentar en el equilibrio ecológico de la rizósfera: cuando las concentraciones son tóxicas, los hidrocarburos del petróleo inhiben la mesofauna del suelo. En casos de toxicidad aguda, se inhibe la germinación y el rebrote de meristemas y la elongación radicular disminuye, así como el contenido de clorofila y la fotosíntesis. No obstante, se ha observado que a bajas concentraciones los hidrocarburos estimulan el crecimiento de los vegetales (22).

(21) J.M. Lynch, The Rizosphere (John Wiley, 1990).
(22) Investigaciones realizadas en el Departamento de Biotecnología y Bioingeniería del Cinvestav.
Dirección electrónica: [email protected]. Paper “Papel ecológico de la flora rizosférica en fitorremediación J. Pérez Vargas, G. García Esquivel y F. Esparza García

Concentraciones altas de contaminación también pueden afectar la exudación de la raíz de azúcares, los factores de crecimiento y los ácidos orgánicos con el consiguiente rompimiento del equilibrio rizosférico, la disminución de microorganismos totales (hongos y bacterias), así como bacterias asimiladoras de nitrógeno y fijadores de nitrógeno atmosférico. En condiciones de contaminación con hidrocarburos en concentración de baja toxicidad, el sistema rizosférico proporciona condiciones nutricionales y de aeración favorables para el aumento de las poblaciones y la diversidad de la flora. Estas poblaciones tienen capacidad de biodegradar los hidrocarburos del petróleo por oxidación metabólica o por cooxidación.

En varios estudios de las poblaciones microbianas existentes en suelos contaminados con hidrocarburos de petróleo se ha encontrado un alto porcentaje de bacterias libres fijadoras de N₂.

En consecuencia, un anhelado objetivo es conseguir que con aceptables tasas de crecimiento y elevada biomasa, las plantas remediadoras sean capaces no sólo de hiperacumular metales, sino también limpiar el medio de sustancias nocivas para el mantenimiento de la vida. Si bien la contaminación de los suelos por la presencia de agentes tóxicos como hidrocarburos, plaguicidas y otras sustancias constituye un problema ambiental de primer orden, el panorama actual no es tan desalentador ya que se cuenta con novedosas técnicas para la recuperación de suelos degradados por contaminación química.

El descubrimiento de plantas con propiedades fitorremediadoras como las que se mencionaron en el presente trabajo, constituye una estrategia potencialmente viable. Hasta hace algunos años las investigaciones se habían limitado a la identificación de aquellos microorganismos capaces de aislar compuestos tóxicos.

Actualmente, las investigaciones están dirigidas a incrementar la tasa de degradación de compuestos tóxicos, mejoramiento genético de las plantas para que se adapten a ambientes extremos y desarrollo de diferentes técnicas biocorrectivas alternativas para la recuperación de suelos degradados.

Por ello, el cultivo de estas plantas y la biotecnología empleada tienen en este anhelo un gran reto. Para lograrlo, se precisan conocimientos tan básicos como el mecanismo de internalización celular de determinados metales o sustancias derivadas del petróleo, el sistema de transporte entre raíz y parte aérea, la existencia o no de algún mecanismo de exclusión, etc. En este sentido, los estudios realizados en plantas cultivadas que son capaces de tolerar determinados niveles de sustancias tóxicas aportan interesantes referencias. No obstante, la ausencia de esos conocimientos básicos es casi una constante precariedad en la consecución de los objetivos.

Tal como lo expresara una de las investigadoras más destacadas en fisiología vegetal de la Universidad de Barcelona, la Dra. María Dolores Vázquez (23), el gran interés despertado por las plantas remediadoras destinadas a detoxificar un ambiente contaminado, obliga también a resolver problemas relativos a otras disciplinas, y destaca que, cuando se potencie la investigación conjunta de diversos campos como los de la botánica, fisiología vegetal, agronomía, química y genética, probablemente se inicie un brillante futuro para la fitorremediación en el mundo.

Algunos de éstos aspectos han sido comentados por especialistas europeos y americanos en la reunión impulsada por la Unión Europea, a través de su Acción COST 837 que tuvo lugar en abril de 2001 en Madrid (España), con el título de “Phytoremediation of trace elements in contaminated soils and waters (with special emphasis on Zn, Cd, Pb and As)”. (24)

El entorno de estas plantas fitorremediadoras revela la necesidad de impulsar mayores conocimientos multidisciplinarios que aumenten la rentabilidad y eficacia de las mismas: sus aplicaciones son interesantes en muchas áreas particularmente importantes para la protección del medio ambiente y un desafío para el futuro inmediato.

(23) María Dolores Vázquez es profesora del Departamento de Biología Animal, Vegetal y Ecología; Unidad de Fisiología Vegetal, Facultad de Ciencias, Universidad Autónoma de Barcelona; mail: [email protected]
(24) International Journal of Phytoremediation: http://www.aehs.com/journals/phytoremediation

VER PARTE 1

Por: Ing. Agr. Mónica Florentina Lumelli