FITOREMEDIACIÓ: TIPUS, AVANTATGES I DESAVANTATGES - BIOLOGIA - 2025

La fitoremediació és el conjunt de pràctiques tecnològiques que utilitzen plantes vives i els seus microorganismes associats, per al sanejament ambiental de sòls, aigües i aire.

Les tecnologies de fitoremediació fan ús de la capacitat natural d'algunes plantes d'absorbir, concentrar i metabolitzar elements i compostos químics que estan presents en l'ambient com a contaminants. Les plantes poden usar-se per a l'extracció, immobilització i estabilització, degradació o volatilització de contaminants.

Figura 1. fitoremediació en camp. Font.: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

El sòl, les aigües superficials i subterrànies, i l'atmosfera, poden ser contaminats com a conseqüència d'alguns processos naturals -com erosió geològica, activitat volcànica, entre d'altres-, i també per efecte de les activitats humanes (industrials, agrícoles, aigües residuals, mineria, construcció, transport).

Les emissions i els efluents industrials, els materials de rebuig, els explosius, agroquímics (fertilitzants, herbicides, pesticides), la pluja o deposició àcida, els materials radioactius, entre molts altres, són factors de contaminació que provenen de les activitats humanes.

La fitoremediació emergeix com a tecnologia econòmica, efectiva, públicament acceptada per a la borremediación de diversos tipus de contaminació ambiental.

El vocable "fitoremediació" prové de el grec «phyto», que significa planta viva, i de el llatí «solucioni» que significa restaurar el balanç; és a dir recuperar l'estat d'equilibri a través d'l'ús de plantes.

Tipus de fitoremediació

Les tecnologies de fitoremediació es fonamenten en els processos fisiològics de les plantes i dels microorganismes associats a aquestes, com la nutrició, la fotosíntesi, el metabolisme, l'evapotranspiració, entre d'altres.

Segons el tipus de contaminant, el grau de contaminació de el lloc i el nivell de remoció o descontaminació que es necessiti, les tècniques de fitoremediació s'utilitzen com a mecanisme de contenció de contaminants (tècniques de fitoestabilización, rizofiltració), o com a mecanisme d'eliminació (tècniques de fitoextracción, fitodegradación i fitovolatilización).

Figura 2. Tipus de fitoremediació. Font: Townie (Arulnangai & Xavier Dengra from the original in.png extensió), from Wikimedia Commons

Entre aquestes tècniques de fitoremediació, es troben:

Fitodegradación

Aquesta tècnica, també anomenada fitotransformación, consisteix a seleccionar i utilitzar plantes que tenen la capacitat de degradar els contaminants que han absorbit.

A la fitodegradación, enzims especials que posseeixen algunes plantes, provoquen la ruptura de les molècules dels compostos contaminants, transformant-les en molècules més petites, no tòxiques o menys tòxiques.

També les plantes poden mineralitzar els contaminants fins compostos senzills, assimilables, com diòxid de carboni (CO ₂) i aigua (H ₂ O).

Exemples d'aquest tipus d'enzims són la dehalogenasa i la oxigenasa; la primera afavoreix la remoció d'halògens de compostos químics i la segona oxida substàncies.

La fitodegradación s'ha emprat en remoció d'explosius, com TNT (trinitrotoluè), pesticides organoclorats i organofosforats, hidrocarburs halogenats, entre d'altres contaminants.

Rizorremediación

Quan la degradació de contaminants és produïda per l'acció de microorganismes que viuen a les arrels de les plantes, la tècnica de remediació s'anomena rizorremediación.

Fitoestabilización

Aquest tipus de fitoremediació es fonamenta en plantes que absorbeixen els contaminants i els immobilitzen al seu interior.

Es coneix que aquestes plantes redueixen la biodisponibilitat de contaminants a través de la producció i excreció per les arrels de compostos químics que inactiven a les substàncies tòxiques mitjançant mecanismes d'absorció, adsorció o precipitación- solidificació.

D'aquesta manera, els contaminants deixen d'estar disponibles en l'ambient per a altres éssers vius, es prevé la seva migració a aigües subterrànies i la seva dispersió a majors extensions de sòls.

Algunes plantes que s'han utilitzat en fitoestabilización són: llobí (per immobilitzar arsènic, As i cadmi, Cd), albellatge (immobilització de plom, Pb), tavellera (immobilització de zinc, Zn), Anthyllis vulneraria (immobilització de zinc, plom i cadmi), Deschampia cespitosa (immobilització de plom, cadmi i zinc) i Cardaminopsis sorrenca (immobilització de plom, cadmi i zinc), entre d'altres.

Fitoestimulación

En aquest cas, s'utilitzen plantes que estimulen el desenvolupament de microorganismes que degraden els contaminants. Aquests microorganismes viuen a les arrels de les plantes.

Fitoextracción

La fitoextracción, també anomenada fitoacumulación o fitosecuestramiento, empra plantes o algues per a la remoció de contaminants de terra o de l'aigua.

Després que la planta o alga ha absorbit de l'aigua o de terra els compostos químics contaminants i els ha acumulat, aquestes es cullen com a biomassa i generalment s'incineren.

Figura 3. fitoremediació en piscines, rehabilitació d'una mina d'urani abandonada. Portugal. Font: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Les cendres es dipositen en llocs especials o abocadors de seguretat o s'empren per recuperar els metalls. A aquesta última tècnica se l'anomena fitominería.

plantes hiperacumuladores

Als organismes que són capaços d'absorbir quantitats extremadament altes de contaminants de sòls i aigües, se'ls crida hiperacumuladores.

S'han reportat plantes hiperacumuladores d'arsènic (As), plom (Pb), cobalt (Co), coure (Cu), manganès (Mn), níquel (Ni), seleni (Se), i zinc (Zn).

S'ha efectuat fitoextracción de metalls amb plantes com Thlaspi caerulescens (extracció de cadmi, Cd), Vetiveria zizanoides (extracció de zinc Zn, cadmi Cd, i plom Pb) Brassica juncea (extracció de plom Pb) i Pistia stratiotis (extracció de plata Ag, mercuri Hg, níquel Ni, plom Pb i zinc Zn), entre d'altres.

Fitofiltración

Aquest tipus de fitoremediació s'empra en la descontaminació d'aigües subterrànies i superficials. Les substàncies contaminants són absorbides per microorganismes o per les arrels, o són adherides (adsorbides) en les superfícies de tots dos.

Figura 4. Creixement d'arrels al laboratori, al mig líquid. Font: pixabay.com

A la fitofiltración les plantes es conreen amb tècniques de hidroponia i quan l'arrel està ben desenvolupada, es traslladen les plantes a les aigües contaminades.

Algunes plantes emprades com fitofiltradoras són: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda i Polygonum punctatum.

Fitovolatilización

Aquesta tècnica funciona quan les arrels de les plantes absorbeixen aigües contaminades i alliberen els contaminants transformats en forma gasosa o volàtil a l'atmosfera, a través de la transpiració de les fulles.

Es coneix l'acció fitovolatilizadora de seleni (Se) de les plantes, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus i Chara canescens i també la capacitat de transpirar mercuri (Hg), de l'espècie vegetal Arabidopsis thaliana.

Avantatges de la fitoremediació

• L'aplicació de tècniques fitorremediadoras resulta molt més econòmica que la implementació dels mètodes convencionals de descontaminació.
• Les tecnologies de fitoremediació resulten eficients aplicades en grans àrees amb nivells mitjans de contaminació.
• A l'ésser tècniques de descontaminació in situ, no cal transportar el medi contaminat, evitant d'aquesta manera la dispersió dels contaminants per aigua o aire.
• L'aplicació de les tecnologies de fitoremediació permet la recuperació de metalls valuosos i aigua.
• Per aplicar aquestes tecnologies només es requereix de pràctiques agrícoles convencionals; no es necessita la construcció d'instal·lacions especials, ni la formació de personal capacitat per a la seva implementació.
• Les tecnologies fitorremediadoras no consumeixen energia elèctrica, ni produeixen emissions contaminants de gasos d'efecte hivernacle.
• Són tecnologies que preserven sòls, aigües i atmosfera.
• Constitueixen els mètodes de descontaminació de menor impacte ambiental.

Desavantatges i limitacions

• Les tècniques de fitoremediació només poden tenir efecte en la zona ocupada per l'arrel de les plantes, és a dir, en una àrea i una profunditat limitades.
• La fitoremediació no és totalment eficient en impedir la lixiviació o percolació de contaminants a les aigües subterrànies.
• Les tècniques fitorremediadoras són mètodes lents de descontaminació, ja que requereixen un temps d'espera per al creixement de les plantes i microorganismes associats a aquestes.
• El creixement i la supervivència de les plantes emprades en aquestes tècniques es veuen afectats pel grau de toxicitat dels contaminants.
• L'aplicació de les tècniques de fitoremediació pot tenir efectes negatius en els ecosistemes on s'implementen, a causa de la bioacumulació de contaminants en les plantes, que posteriorment poden passar a les cadenes alimentàries a través dels consumidors primaris i secundaris.

referències

1. Carpena RO i Bernal MP. 2007. Claus de la fitoremediació: fitotecnologías per a la recuperació de sòls. Ecosistemes 16 (2). Maig.
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 FULLS
4. Ghosh M i 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, I., 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