Fitorremediación
Fitorremediación
Descripción
La fitorremediación es un proceso de biorremediación que utiliza varios tipos de plantas para eliminar, transferir, estabilizar y/o destruir contaminantes en el suelo y las aguas subterráneas.Hay varios tipos diferentes de mecanismos de fitorremediación. Estos son:
1. Biodegradación de la rizosfera. En este proceso, la planta libera sustancias naturales a través de sus raíces, suministrando nutrientes a los microorganismos del suelo. Los microorganismos aumentan la degradación biológica.
2. Phyto-estabilización. En este proceso, los compuestos químicos producidos por la planta inmovilizan los contaminantes, en lugar de degradarlos.
3. Fito-acumulación (también llamada fito-extracción). En este proceso, las raíces de las plantas absorben los contaminantes junto con otros nutrientes y agua. La masa contaminante no se destruye, pero termina en los brotes y hojas de la planta. Este método se utiliza principalmente para materiales que contienen metales. En un lugar de demostración, especies de plantas seleccionadas por su capacidad para absorber grandes cantidades de plomo (Pb) capturan metales solubles en agua. Los metales se almacenan en los brotes aéreos de la planta,que se cosechan y se funden para el potencial reciclaje/recuperación de metales o se eliminan como residuos peligrosos. Como regla general, los metales disponibles para la absorción de plantas incluyen cadmio, níquel, zinc, arsénico,selenio y cobre. Los metales moderadamente biodisponibles son el cobalto, el manganeso y el andiron. El plomo, el cromo y el uranio no son muy biodisponibles. El plomo puede ser mucho más biodisponible mediante la adición de agentes quelantes a los suelos. Del mismo modo, la disponibilidad de uranio y de radiocesio 137 puede aumentarse utilizando citricácido y nitrato de amonio, respectivamente.
4. Sistemas Hidropónicos para el Tratamiento de Corrientes de Agua (Rizofiltración). La rizofiltración es similar a la fitocumulación, pero las plantas utilizadas para la limpieza se cultivan en invernaderos con sus raíces en agua. Este sistema se puede utilizar para el tratamiento de aguas subterráneas ex situ. Es decir, el agua subterránea se bombea a la superficie para regar estas plantas. Los sistemas típicamente hidropónicos utilizan un medio de suelo artificial, como arena mezclada con perlita o vermiculita. A medida que las raíces se saturan de contaminantes, se cosechan y se eliminan.
5. Phyto-volatilización. En este proceso, las plantas absorben agua que contiene contaminantes orgánicos y liberan los contaminantes al aire a través de sus hojas.
6. Phyto-degradación. En este proceso, las plantas metabolizan y destruyen los contaminantes dentro de los tejidos de las plantas.
7. Control Hidráulico. En este proceso, los árboles se remedian indirectamente controlando el movimiento del agua del suelo. Los árboles actúan como bombas naturales cuando sus raíces bajan hacia la superficie acuosa y establecen una densa masa radicular que absorbe grandes cantidades de agua. Un álamo, por ejemplo, saca del suelo 30 galones de agua por día, y un álamo puede absorber hasta 350 galones por día.
Las plantas más utilizadas y estudiadas son los álamos. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos ha utilizado álamos para contener tricloroetileno (TCE)en las aguas subterráneas. En Iowa, la EPA demostró que los álamos actuaban como bombas naturales para mantener los herbicidas, pesticidas y fertilizantes tóxicos fuera de los arroyos y el agua subterránea. El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos ha experimentado con plantas de humedales para destruir compuestos explosivos en el suelo y las aguas subterráneas. Las especies de hojas sumergidas y flotantes (junco y pondweed y punta de flecha, respectivamente) disminuyeron el trinitrotolueno (TNT)al 5% de la concentración original. Las plantas sumergidas fueron capaces de disminuir los niveles de explosión de demolición Real (RDX) en un 40%, y cuando se agregó la degradación microbiana,la RDX disminuyó en un 80%. Los girasoles, utilizando rizofiltración, se utilizaron con éxito para eliminar contaminantes radioactivos del agua del estanque en una prueba realizada en Chernobyl, Ucrania.
Limitaciones y preocupaciones
No siempre se conoce la toxicidad y la disponibilidad de productos biodegradables.
Los subproductos de la degradación pueden movilizarse en aguas subterráneas o bioacumularse en animales. Es necesario realizar investigaciones adicionales para determinar el destino de los diversos compuestos en el ciclo metabólico de las plantas, a fin de garantizar que los excrementos y productos de las plantas no contribuyan con productos químicos tóxicos o nocivos a la cadena alimentaria.
Los científicos necesitan establecer si los contaminantes que se acumulan en las hojas y la madera de los árboles se liberan cuando las hojas caen en otoño o cuando se utiliza leña o mantillo de los árboles.
La eliminación de las plantas cosechadas puede ser un problema si contienen altos niveles de metales pesados.
La profundidad del tratamiento límite de contaminantes. La zona de tratamiento está determinada por la profundidad de la raíz de la planta. En la mayoría de los casos,se limita a suelos poco profundos, arroyos y aguas subterráneas. Bombear el agua de la tierra y usarla para regar plantaciones de árboles puede tratar aguas subterráneas contaminadas que son demasiado profundas para ser alcanzadas por las raíces de las plantas. Donde puede ser necesaria una labranza práctica y profunda para acercar a las raíces los metales pesados que pueden haberse movido hacia abajo en el suelo.
En general, el uso de fitorremediación se limita a sitios con concentraciones de contaminantes más bajas y contaminación en suelos, arroyos y aguas subterráneas. Sin embargo, los investigadores están descubriendo que el uso de árboles (en lugar de plantas más pequeñas) les permite tratar la contaminación atmosférica porque las raíces de los árboles penetran más profundamente en el suelo.
El éxito de la fitorremediación puede ser estacional, dependiendo de la ubicación. Otros factores climáticos también influirán en su eficacia.
El éxito de la remediación depende del establecimiento de una comunidad vegetal seleccionada. La introducción de nuevas especies de plantas puede tener ramificaciones ecológicas extendidas. Debe estudiarse de antemano y supervisarse. Además, el establecimiento de las plantas puede requerir varias temporadas de riego. Es importante considerar la movilización adicional de contaminantes en el suelo y las aguas subterráneas durante este período de puesta en marcha.
Si las concentraciones de contaminantes son demasiado altas, las plantas pueden morir.
Algunos tratamientos fitosanitarios transfieren la contaminación a través de medios (por ejemplo, del suelo al aire).
La fitorremediación no es eficaz para contaminantes fuertemente absorbidos, como los bifenilos policlorados (PCB).
La fitorremediación requiere una gran superficie de tierra para su remediación.
Aplicabilidad
La fitorremediación se utiliza para la remediación de metales, radionucleidos,pesticidas,explosivos, combustibles, compuestos orgánicos volátiles (CoV)y compuestos orgánicos semivolátiles (COV). Se están llevando a cabo investigaciones para comprender el papel de la rehabilitación del perclorato, un contaminante que ha demostrado ser persistente en los sistemas de aguas superficiales y subterráneas. Se puede utilizar para limpiar los contaminantes que se encuentran en el suelo y las aguas subterráneas. En el caso de las sustancias radiactivas,a veces se utilizan agentes quelantes para hacer que los contaminantes sean susceptibles de absorción.
Estado de desarrollo tecnológico
La fitorremediación es un tipo de tecnología amplia que se ha demostrado con éxito para algunos contaminantes y es experimental para otros.
Enlaces Web
http://www.itrcweb.org/Documents/PHYTO-3.pdf
http://www.frtr.gov/matrix2/section4/4-3.html
http://www.frtr.gov/matrix2/section4/4-33.html
http://www.rtdf.org/public/phyto/protocol/protocol99.htm
http://www.cluin.org/download/citizens/citphyto.pdf
http://el.erdc.usace.army.mil/phyto/
https://portal.navfac.navy.mil/portal/page/portal/NAVFAC/NAVFAC_WW_PP/NAVFAC_NFESC_PP/ENVIRONMENTAL/ERB/PHYTO
https://ert2.navfac.navy.mil/printfriendly.aspx?tool=Phytoremediation
http://t2.serdp-estcp.org/t2template.html#tool=Phytoremediation&page=Overview(contiene la lista de plantas que se utilizan para ciertos contaminantes)
Otros Recursos y Demostraciones
Ver http://www.engg.ksu.edu/HSRC/phytorem/for muestra una lista de otros fitorremediación recursos de la web.
En la Instalación de Manejo de Residuos Mixtos en el Sitio del río Savannah (SRS), el Departamento de Energía de los Estados Unidos ha implementado un amplio sistema de fitorremediación para el agua tritiada. SRS ha construido un estanque de retención para gestionar el agua subterránea a medida que se descarga a la superficie, y está utilizando bosques de crecimiento antiguo para transpirar el agua tritiada. Tiene un amplio sistema de tuberías con cabezales de aspersores colocados cerca del suelo.
http://www.rtdf.org/public/phyto/chlor_solv_management.pdffor una lista de 165 sitios donde se ha utilizado fito. Véase también http://www.rtdf.org/public/phyto/bib/print.cfm
Véase http://clu-in.org/products/intern/phytotce.htmfor una descripción de la captura hidráulica de un penacho de TCE utilizando álamos.
Véase http://clu-in.org/download/remed/lasat.pdffor un trabajo de investigación sobre fitorremediación de metales.
Véase http://www.newswise.com/articles/researcher-use-trees-to-detect-contaminants-and-health-threats
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