Post on 01-Dec-2015
Fitorremediación de Suelos y Aguas
Ramón I Torres López, Ph.D.
Universidad de Puerto Rico
Recinto Universitario Mayagüez
¿Qué es fitorremediación?
Fitorremediación es un
término utilizado para
describir el tratamiento
de problemas
ambientales a través de
la utilización de plantas.
Introducción
Fitorremediación es una opción innovadora,
costo-efectiva y ambientalmente “amigable”
Es el uso de plantas para restaurar o estabilizar
terrenos y aguas contaminadas
Se aprovechan las habilidades naturales de las plantas para extraer, acumular, precipitar,
almacenar o degradar compuestos inorgánicos y orgánicos
…..Introducción
Fitorremediación incluye:
a. Fitoextracción- planta extrae niveles altos
de metales y otros b. Fitoestabilización- plantas que estabilizan
las substancias toxicas c. Fitovolatilización-plantas que extraen metales
y substancias volátiles y las eliminan por
las hojas
La presencia de metales puede deberse a
procesos geológicos naturales y por
actividades humanas
Otros contaminantes pueden ser compuestos
nitrogenados, explosivos, químicos
industriales, medicamentos humanos……
Concentraciones > 10g/kg en el suelo pueden
amenazar la salud humana o del ecosistema
Características de las plantas
Las plantas deben ser hiperacumuladoras de
metales o ciertas substancias.
Deben estar adaptadas a las condiciones
ambientales y de suelo
Deben crecer rápido
Concentrar tóxicos en partes
no comestibles
Procesos
Metales y otros elementos
comúnmente encontrados en suelos
y aguas As, Hg, Cd, Ni, Cr, Se, Cu, Ag, Pb, Zn
Al, Mo, Cs, Sr, Co, U , Mn
Brassica juncea (Indian mustard) – acumula
selenio, sulfuro, plomo, cromio, cadmio,
níquel, zinc y cobre
Buxaceae, Rubiaceae y Euphorbiaceae –
acumulan níquel
Familia Compositae – simbiosis con
Arthrobacteria, acumula cesio y estroncio
Tomate – acumula plomo, zinc y cobre
Factores a considerar para
seleccionar opciones de
remediación
Tamaño, localización, historia del lugar
Accesibilidad del lugar
Efectividad de la opción de remediación
Características del suelo
Composición, estado físico y químico del
contaminante
Factores a considerar para
seleccionar ……….
Grado de contaminación (concentración y
distribución)
Uso previsto para el lugar
Recursos técnicos y financieros disponibles
Conciencia de asuntos públicos, legales y
ambientales
Medidas existentes de
remediación
Excavación y retiro para físicamente
remover el sustrato contaminado y disponer
de el
Lavado de suelo donde se remueve el
contaminante por tamaño o separación por
gravedad
Tratamiento termal para volatilizar
el contaminante
Medidas existentes de
remediación………..
Electrosinética para movilizar el
contaminante como una partícula con carga
“Capping”: donde el suelo contaminado es
cubierto con suelo limpio, arcilla, asfalto y/o un
geotéxtil
Vitrificación donde la matriz es derretida
y convertida en un material cristalino
Medidas existentes de
remediación……….
Fractura neumática: aire a presión es
inyectado al suelo para ampliar la
eficiencia de la extracción
Redox químico donde se convierte el
contaminante a un estado más estable o
menos móvil
Desventajas de estas alternativas
Altos costos
Alto consumo de energía
Destrucción del suelo
Problemas de logística
Incremento en el grado de
insatisfacción del público
Atributos de la fitorremediación
Potencial de transferir humedad de
superficies de suelo contaminado y aguas
subterráneas a la atmósfera
Producir enzimas degradables
Habilidad de sobrevivir bajo un rango de
condiciones ecológicas
Capacidades impulsadas por energía solar
Atributos de la fitorremediación
Potencial de penetrar a profundidades
significativas y crear una amplia zona
radicular
Habilidad de acumular ciertos contaminantes
Habilidad de producir y metabolizar bastantes
toxinas naturales
Habilidad de devolverle al lugar contaminado
algún nivel de salud ecológica y estabilidad
Fitoextracción
Plantas silvestres o cultivadas que absorben
altas cantidades de elementos tóxicos en su
parte aérea
Plantas cosechadas pueden ser desechadas
como pequeñas cantidades de ceniza a
relativamente bajo costo
Hiperacumuladoras retienen elementos
tóxicos entre 2-5% de su peso seco
Bioabsorción
Otra forma de fitoextracción
Uso de material biológico como filtrador
Ej: ciertas algas cuyas paredes celulares
tienen altas cantidades de acumulación de
metales pesados
Rizofiltración
Plantas cuyas raíces tienen la capacidad de
absorber y a veces precipitar contaminantes
de aguas
Las más eficientes son las gramíneas por sus
raíces de rápida generación y cubren grandes
áreas superficiales
Más eficientes donde haya bajas
concentraciones de contaminante y en grandes
volúmenes de efluentes
Fitoestabilización
Plantas para estabilizar el suelo y evitar la
erosión y la migración de partículas
Depende de la tolerancia de la planta al
contaminante
Aún si la planta no remueve el
contaminante, su tolerancia a él la hace útil
como fitoestabilizadora
Ventajas
Aplicación in situ pasiva
Tecnología “verde” helio-impulsada de
aplicación fácil
Aplicable a una amplia variedad de metales,
radionucleótidos y sustancias orgánicas
Más apropiado para ciertos lugares
Ej. Area amplia/dispersa con baja concentración
de contaminantes a poca profundidad
Ventajas
La mayoría de las plantas candidatas son
cultivos bien estudiados y manejados
El suelo se deja en condiciones utilizables,
impactado al mínimo
Eliminación simultánea de desechos aéreos
o en el agua
Estabilización y cubierta del suelo
Mejora la apariencia estética del lugar
Ventajas
Recuperación de metales de residuos de la
planta
Biomasa producida por los desechos son
mucho menores
Con costos menores a la remediación por
métodos físicos - permite fitorremediar
varios suelos de manera simultánea
Útil para limpiar contaminantes en aguas
subterráneas y sedimentos
Ventajas
Tratamiento de suelo
contaminado
Puede ser usado en
superficies a gran escala
Es costo efectivo
Tiene habilidad de
limpiar lugares que han
estado contaminados
por mucho tiempo
Tratamiento de agua
contaminada
Toma ventajas de
ecosistemas naturales
No olores desagradables
en invernaderos
No se crean ni se utilizan
químicos peligrosos
Costos iniciales y
anuales son bajos
Limitaciones de la Fitoremediación
Hiperacumuladores
Comúnmente acumulan un
elemento específico
Algunas son relativamente raras o
de restringida distribución
Su cultivo puede requerir de cuidados
específicos
Germinación, polinización y susceptibilidad
a plagas, enfermedades, herbívoros
Crecimiento lento y poca biomasa
Limitaciones
Riesgos por el impacto ecológico de utilizar
plantas silvestres o extranjeras
Condiciones climatológicas - climas fríos
Más lento que las técnicas físicas, químicas y
térmicas
Inapropiado para suelos de riesgo inminente
para la salud humana y ambiental
Depende del uso futuro del terreno
(construcción vs estado natural)
Limitaciones
Las características del suelo afectan la
tolerancia de la planta
Interacciones biológicas pueden estimular
o limitar el efecto remediante
Costo inicial alto
Técnicas de cosecha, irrigación y desecho
de la biomasa debe ser cuidadosamente
diseñados y considerados
Factores que afectan la
fito-disponibilidad
Características del suelo
pH
Óxidos de Fe y Mn
Contenido de materia orgánica
Contenido de arcilla
Contenido de fosfato
Potencial redox
Capacidad de intercambio catiónico
Factores que afectan la
fito-disponibilidad
Factores ambientales
Condiciones climáticas
Prácticas de manejo
Irrigación
Fertilización
La planta
Especie
Tejido vegetativo
edad
Plantas acumuladoras o tolerantes
a los metales
Segun la base de datos PHYTOREM de
Canada
Global, hay cerca de 775 especies de
plantas acuáticas y silvestres
400 especies son hiperacumuladoras
75% acumulan Ni
Características de la planta ideal
como acumuladora de metales
Baja biomasa y alta capacidad para extraer
metales o alta biomasa y potencial de
extracción
Suficiente capacidad para acumular el
metal de interés dentro de la biomasa
cosechable
Acumular a un nivel mayor de 1% (1,000
mg/kg)
Características de la planta ideal
como acumuladora de metales
Suficiente capacidad para tolerar las
condiciones del lugar
Acumular varios contaminantes metálicos
Rápido crecimiento
Fenotipo adecuado para facilitar cosecha,
manejo y disposición
Biotecnología de plantas y la
fitorremediación
Adaptación y recombinación genética para
incrementar la eficiencia de las capacidades
fitorremediantes de una planta
Introducción de rasgos de
metaloacumuladoras en plantas de rápido
crecimiento y alta biomasa
Tratamiento de suelos contaminados
en Savannah River
Tratamiento de aguas contaminadas
en Savannah River
Resultado