La fitorremediación es la descontaminación de los suelos, la depuración de las aguas residuales o la limpieza del aire interior, usando vegetales, ya sean plantas vasculares, algas —ficorremediación—. También se incluye a los hongos —micorremediación—, y por extensión a los ecosistemas que contienen estas plantas. La degradación de compuestos dañinos se acelera mediante la actividad de algunos microorganismos.
El vocablo es un neologismo formado con el término griego φυτόν phyton «planta» y el latín «remediare», este a su vez compuesto por el prefijo re, «de nuevo», «hacia atrás», y el verbo mediare «curar», «cuidar».
La fitorremediación no es un concepto nuevo, pues desde hace 3000 años los humanos han utilizado la capacidad natural de purificación de las plantas para el tratamiento del agua. Desde la década de 1970 esta práctica ha encontrado un renovado interés, en particular para el tratamiento de los plaguicidas y de los metales.
La fitorremediación es un conjunto de tecnologías que utilizan las plantas para reducir, degradar o inmovilizar compuestos orgánicos contaminantes (naturales o sintéticos), de la tierra, del agua o del aire y que provienen de las actividades humanas. Esta técnica también puede tratar la contaminación por compuestos inorgánicos (metales pesados o radioisótopos).
la Fitorremediación es un término utilizado para describir el tratamiento de problemas ambientales a través de la utilización de plantas.
La fitorremediación se basa principalmente en las interacciones entre las plantas, el suelo y los microorganismos. El suelo es una compleja estructura que sirve de soporte para el desarrollo de las plantas y los microorganismos que se alimentan de los compuestos orgánicos o inorgánicos que lo componen. Cuando algunos de estos compuestos se encuentra en exceso con respecto al estado inicial del suelo, éste se describe como un suelo contaminado (esto también se aplica al agua y al aire, a diferencia del suelo son fluidos). Los compuestos en exceso puede ser utilizados como fuente de energía por las plantas y microorganismos. En el sistema planta - suelo - microorganismos, la biodegradación bacteriana es a menudo independiente de la absorción por medio de la raíz. Las plantas y los microorganismos han coevolucionado para adoptar una estrategia de aprovechamiento recíproca, para soportar la fitotoxicidad, de la que los microorganismos aprovechan los exudados de la raíz y también la planta se beneficia de la capacidad de degradación de los microorganismos rizosféricos para reducir el estrés debido a la fitotoxicidad. En última instancia, la planta es el agente esencial de la exportación de un contaminante fuera de su entorno.
La rizosfera es el volumen de suelo sometido a la influencia de la actividad de las raíces. Este volumen de suelo es más o menos importante y varía en función de las plantas y el tipo de suelo. Los procesos que ocurren en la zona de las raíces son esenciales para la fitorremediación. La actividad y la biomasa microbiana son mucho mayores allí que en el suelo sin raíces. Las raíces liberan sustancias naturales en el suelo donde crecen, por medio del exudado de las raíces. Promueven y mantienen el desarrollo de colonias microbianas, proporcionándoles de un 10-20% del azúcar producido por la actividad fotosintética de la planta. Son liberados muchos compuestos, por ejemplo, hormonas, enzimas, oxígeno y agua. Los microorganismos rizosféricos, a su vez, promueven el crecimiento de la planta (reducción de los patógenos, puesta a disposición de nutrientes ...). En teoría, cuanto mayor sea la abundancia de raíces, con mayor abundancia van a proporcionar un área de desarrollo importante a la microflora y microfauna de la rizosfera. De hecho, los exudados radiculares promueven la biodegradación de la contaminación orgánica, estimulando la actividad microbiana.
Las plantas van a absorber el contaminante para metabolizarlo o almacenarlo, reduciendo o evitando la liberación de contaminantes en otras zonas del medio (fitoestabilización). Con mucha frecuencia, los compuestos orgánicos (xenobióticos o no) puede ser degradados y metabolizados para el crecimiento de la planta. La contaminación se elimina así. En el caso de los compuestos inorgánicos contaminantes (metales, metaloides y radionucleidos), únicamente es posible su fitoestabilización o fitoextracción, porque estos tipos de agentes contaminantes no son biodegradables.
La fitorremediacion se puede clasificar de acuerdo a su tipo de extracción en in y ex planta. En el caso de la contaminación por metales pesados y por compuestos orgánicos de alta y media solubilidad, como herbicidas, plaguicidas, solventes y explosivos, la extracción, acumulación o volatilización por la planta, en general, aporta un porcentaje relevante de la remoción debido a la mayor movilidad de estos compuestos hacia y en la planta. Lo anterior no se aplica en la remoción de la mayor parte de los componentes de los HTP y otros contaminantes orgánicos de baja solubilidad, pues el papel directo de la planta en la extracción y remoción no es tan relevante. Esto se debe a que el contenido de materia orgánica, la solubilidad del compuesto y el propio suelo son barreras que tiene que superar un contaminante hidrofóbico para llegar a establecer contacto con la planta. Aunque si se analiza el fenómeno en otras condiciones físicas (en especial sin suelo), la planta puede tener respuestas complejas ante la presencia de un contaminante hidrófobo o hidrófilo y puede responder, de diversas maneras, a los efectos tóxicos que puede ejercer.
Ventajas:
Límitantes:
Mejora de los rendimientos:
La fitoacumulación está relacionada con la fitotolerancia de la planta hacia los contaminantes. La toxicidad de algunos contaminantes puede reducirse mediante la reducción química de los elementos implicados, que se transforman así en sustancias menos contaminantes, y/o mediante la incorporación de componentes orgánicos (otra forma de biotransformación).
Para ello, se puede quelatar contaminantes con ligandos específicos que disminuyen la cantidad de iones libres.
Se han llevado a cabo experimentos en electrocinética: el suelo se somete a una corriente directa para promover el movimiento de iones en el suelo.
La interacción entre la fitorremediación y la biorremediación in situ (uso en el suelo de microorganismos, o sus enzimas) también se está estudiando.
El campo de la ingeniería genética orientada hacia la fitorremediación está teniendo un gran desarrollo.
Las plantas seleccionadas en la fitoextracción son elegidos por su capacidad de extraer grandes cantidades de contaminantes. Son plantas llamadas hiperacumuladoras. Las características comunes a estas plantas son: un rápido crecimiento; plantas resistentes y fáciles de arraigar y mantener; una alta capacidad de evapotranspiración (evaporación del agua a través de hojas) y la capacidad de transformar los contaminantes en productos no tóxicos o menos tóxicos. Entre las plantas más utilizadas están los álamos, que tienen un rápido crecimiento, adaptación climática grande y la capacidad de absorber grandes cantidades de agua (en relación con otras especies). Esta última cualidad les permite manejar grandes cantidades de contaminantes disueltos, así como limitar la cantidad de agua que escapa más allá de la zona contaminada - lo que limita también la dispersión de la contaminación.
En 1999, Reeves et allistaron 320 especies acumuladoras provenientes de 43 familias. Su número es mucho mayor: por ejemplo, hasta la fecha (2006) se conocen cerca de 300 plantas hiperacumuladoras de níquel. Los centros de biodiversidad están en Cuba (clima subtropical) y Nueva Caledonia (clima tropical). Muchas de las especies estudiadas por su acumulación de metales son Brassicaceas (clima templado y frío, hemisferio norte).
El equipo de investigación de Abdelhak El Amrani de la Universidad de Rennes, ha trabajado en diversos contaminantes, especialmente en el herbicida atrazina. Estos investigadores han descubierto un mecanismo en algunas plantas que les permite prosperar incluso cuando la concentración de la contaminación de los suelos en los que se hallan es normalmente letal para una planta no tratada. La presencia de algunos compuestos naturales biodegradables como las poliaminas exógenas, permite a las plantas tolerar concentraciones de contaminación 500 veces más alta en comparación con las plantas control. Este tratamiento da lugar a cambios en la expresión génica de las plantas, que afectan a genes conocidos en el proceso de resistencia al estrés ambiental. La técnica genética ha sido patentada por la Universidad de Rennes.
Fuentes
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