Según el sitio web de la Sociedad Internacional de Fitotecnología, la fitotecnología se define como la ciencia del uso de plantas para resolver problemas ambientales como la contaminación, la reforestación, los biocombustibles y los vertederos. La fitorremediación, una subcategoría de la fitotecnología, utiliza plantas para absorber contaminantes de los suelos o del agua.
Los contaminantes involucrados pueden incluir metales pesados, definidos como cualquier elemento considerado como un metal que pueda causar contaminación o un problema ambiental, y que no se pueda degradar aún más. Una alta acumulación de metales pesados en un suelo o agua puede considerarse tóxica para plantas o animales.
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¿Por qué usar la fitorremediación??
Otras metodologías utilizadas para remediar suelos contaminados con metales pesados pueden costar $ 1 millón de dólares por acre, mientras que se estimó que la fitorremediación costaría entre 45 centavos y $ 1.69 dólares por pie cuadrado, reduciendo el costo por acre a decenas de miles de dólares.
¿Cómo funciona la fitorremediación??
No todas las especies de plantas pueden usarse para la fitorremediación. Una planta que puede absorber más metales que las plantas normales se llama hiperacumulador. Los hiperacumuladores pueden absorber más metales pesados de los que están presentes en el suelo en el que están creciendo.
Todas las plantas necesitan algunos metales pesados en pequeñas cantidades; El hierro, el cobre y el manganeso son solo algunos de los metales pesados que son esenciales para la función vegetal. Además, hay plantas que pueden tolerar una gran cantidad de metales en su sistema, incluso más de lo que necesitan para un crecimiento normal, en lugar de exhibir síntomas de toxicidad. Por ejemplo, una especie de Thlaspi tiene una proteína llamada & amp; quot; proteína de tolerancia metálica & amp; quot ;. El zinc es muy absorbido por Thlaspi debido a la activación de una respuesta sistémica de deficiencia de zinc. En otras palabras, la proteína de tolerancia al metal le dice a la planta que necesita más zinc porque necesita más & amp; quot; necesita más & amp; quot ;, incluso si no lo hace & amp; apos; t, por lo que toma más!
Los transportadores de metal especializados dentro de una planta también pueden ayudar en la absorción de metales pesados. Los transportadores, que son específicos del metal pesado al que se une, son proteínas que ayudan en el transporte, la desintoxicación y el secuestro de metales pesados dentro de las plantas.
Los microbios en la rizosfera se aferran a la superficie de las raíces de las plantas, y algunos microbios remediadores pueden descomponer materiales orgánicos como el petróleo y sacar metales pesados del suelo. Esto beneficia tanto a los microbios como a la planta, ya que el proceso puede proporcionar una plantilla y una fuente de alimento para los microbios que pueden degradar los contaminantes orgánicos. Posteriormente, las plantas liberan exudados de raíz, enzimas y carbono orgánico para que los microbios se alimenten.
Historia de la fitorremediación
El & amp; quot; godfather & amp; quot; de la fitorremediación y el estudio de plantas hiperacumuladoras pueden muy bien ser R. R. Brooks de Nueva Zelanda. Reeves y Brooks redactaron uno de los primeros documentos que involucra un nivel inusualmente alto de absorción de metales pesados en plantas en un ecosistema contaminado en 1983. Descubrieron que la concentración de plomo en Thlaspi ubicada en un área minera era fácilmente la más alta jamás registrada para cualquier planta con flores.
Profesor Brooks & amp; apos; El trabajo sobre la hiperacumulación de metales pesados por parte de las plantas generó preguntas sobre cómo se podría utilizar este conocimiento para limpiar suelos contaminados. El primer artículo sobre fitorremediación fue escrito por científicos de la Universidad de Rutgers sobre el uso de plantas acumuladas de metales especialmente seleccionadas y diseñadas utilizadas para limpiar suelos contaminados. En 1993, una empresa llamada Phytotech presentó una patente de los Estados Unidos. Titulada & amp; quot; Phytoremediation of Metals & amp; quot ;, la patente reveló un método para eliminar iones metálicos del suelo utilizando plantas. Varias especies de plantas, incluidos el rábano y la mostaza, fueron genéticamente modificadas para expresar una proteína llamada metalotioneína. La proteína vegetal se une a los metales pesados y los elimina para que no ocurra la toxicidad vegetal. Debido a esta tecnología, las plantas genéticamente modificadas, incluyendo Arabidopsis , tabaco, canola y arroz, se han modificado para remediar áreas contaminadas con mercurio.
Factores externos que afectan la fitorremediación
El factor principal que afecta la capacidad de una planta y amp; apos para hiperacumular metales pesados es la edad. Las raíces jóvenes crecen más rápido y absorben nutrientes a una velocidad mayor que las raíces más antiguas, y la edad también puede afectar la forma en que el contaminante químico se mueve por toda la planta. Naturalmente, las poblaciones microbianas en el área de la raíz afectan la absorción de metales. Las tasas de transpiración, debido a la exposición al sol / sombra y los cambios estacionales, también pueden afectar la absorción de metales pesados por parte de las plantas.
Especies vegetales utilizadas para la fitorremediación
Se informa que más de 500 especies de plantas tienen propiedades de hiperacumulación. Los hiperacumuladores naturales incluyen Iberis intermedia y Thlaspi spp. Diferentes plantas acumulan diferentes metales; por ejemplo, Brassica juncea acumula cobre, selenio y níquel, mientras que Arabidopsis halleri acumula cadmio y Lemna gibba (tixagb_. Las plantas utilizadas en humedales de ingeniería incluyen juncias, juncos, juncos y totora porque son tolerantes a inundaciones y pueden absorber contaminantes. Las plantas genéticamente modificadas, que incluyen Arabidopsis , tabaco, canola y arroz, se han modificado para remediar áreas contaminadas con mercurio.
¿Cómo se prueba a las plantas por sus habilidades hiperacumulativas?? Los cultivos de tejidos vegetales se usan con frecuencia en la investigación de fitorremediación, debido a su capacidad para predecir la respuesta de la planta y para ahorrar tiempo y dinero.
Comercialización de fitorremediación
La fitorremediación es popular en teoría debido a su bajo costo de establecimiento y su relativa simplicidad. En 1990 & amp; apos; s, había varias compañías trabajando con fitorremediación, incluidas Phytotech, PhytoWorks y Earthcare. Otras grandes empresas como Chevron y DuPont también estaban desarrollando tecnologías de fitorremediación. Sin embargo, recientemente las empresas han realizado poco trabajo, y varias de las empresas más pequeñas han cerrado. Los problemas con la tecnología incluyen el hecho de que las raíces de las plantas no pueden llegar lo suficientemente lejos en el núcleo del suelo para acumular algunos contaminantes, y la eliminación de las plantas después de la hiperacumulación. Las plantas no pueden ser aradas nuevamente en el suelo, consumidas por humanos o animales, o colocadas en un vertedero. Dr. Brooks dirigió un trabajo pionero en la extracción de metales de plantas hiperacumuladoras. Este proceso se llama fitomina e implica la fundición de metales de las plantas.
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