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Alternativa biológica para el tratamiento de suelos, ¿Qué es la fitorremediación? clases y aplicación en el accidente de Aznalcóllar

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FITOREMEDIACIÓN
Sthefany Daniela Gonzalez Mariño
En caso de contaminación del suelo, antes de
decidir que plan de acción tomar se debe:
Identificar y
caracterizar el área
afectada
definir los objetivos
de su recuperación
Evaluación de las
alternativas
• In Situ o Ex Situ
Evaluación de costos
Selección de
alternativa
• Químicas
• Físicas
• Biológicas
Elaboración de la
estrategia de
recuperación
Remediación Biológica
Este tipo de remediación consiste en emplear plantas con
características que permiten la recuperación del suelo, pues en
sus procesos naturales tiene la capacidad de contener o eliminar
compuestos particulares que se deseen tratar, los beneficios de
esta estrategia son sus bajos costos, pero requiere de un periodo
de tiempo amplio para su desarrollo y obtención de resultados, la
fitoremediación se divide en:
Procesos de contención
 Fitoestabilización: : (CHAMORRO, 2008) Explica que es una técnica que tiene como objetivo la estabilización de
suelos contaminados con metales pesados o desechos mineros, empleando platas metalofitas o tolerantes a
metales y mejoradores de sustrato, permitiendo que los metales no afecten a los organismos, inmovilizando o
reduciendo la biodisponibilidad de los mismos, teniendo además como un plus la rehabilitación de la
microbiota como resultado de los mejoradores de sustrato, la cual permite mejorar las condiciones físicas y de
fertilidad del sustrato, así como el reciclaje de la materia orgánica.
 Fitoinmovilización: (Bernal M.P., 2007) expone que una técnica que puede contribuir en la
disminución de la solubilidad de los metales contaminantes del suelo y su revegetación, este
proceso se base en la capacidad que tiene las raíces y/o los microorganismos para impedir el
movimiento de los contaminantes y su transferencia de la planta, los mecanismos que se involucran
son la precipitación de compuestos insolubles y su acumulación.
Procesos de eliminación:
 Fitoextracción: (Miranda, 2016) explica que esta técnica tiene como objetivo extraer los metales que
contaminan el suelo, a través de plantas acumuladores que se deben cosechar y sembrar nuevamente, con
lo que después de una cantidad variable de cultivos, se logra disminuir las concentraciones del metal a un
nivel que no afecte a la salud o el ecosistema mismo, adicionalmente aclara que para un proceso de
remediación a gran escala un tiempo aceptable para el proceso podría ser una década.
 Fitodegradación: (Bernal Figueroa, 2014) Explican que esta técnica también es conocida como
fitotransformación, que se basa en la ruptura de contaminantes absorbidos a través de procesos
metabólicos dentro de las plantas degradándolos parcial o totalmente por sus enzimas, permitiendo su
asimilación, retención o fijación en su estructura celular, para así poderlos usar como nutrientes o
simplemente para degradarlos bioquímicamente permitiendo la producción de productos menos
perjudiciales, esta técnica se emplea para tratar contaminantes orgánicos como por ejemplo, hidrocarburos
aromáticos polinucleares, o totales del petróleo, así como plaguicidas, compuestos clorados, o explosivos y
sufartantes.
Procesos de eliminación:
 Fitovolatilización: (Bernal Figueroa, 2014) indica que es un proceso en el que la planta tiene la capacidad de
absorber y transpirar un contaminante, en este caso se pueden encontrar plantas que puedan volatilizar
mercurio o selenio, elementos que se pueden encontrar contenidos en suelos, sedimentos o aguas
contaminadas, el proceso consiste en la absorción y transformación de los elementos por la raíz,
seguidamente pasan a ser transportados hasta las hojas de las plantas, para así volatilizarse al ambiente en
porcentajes significativamente mas bajos en comparación con sus formas oxidadas.
 Rizofiltración: (Bernal Figueroa, 2014) indica que es un proceso de absorción de contaminantes presentes
en la zona que rodea la raíz de las plantas, como dato curioso las plantas empleados son cultivadas en
invernaderos para luego ser sembradas en las zonas contaminadas, estas plantas toman el agua disponible
con el contaminante, lo adsorben, acumulan y precipitan metales pesados, para tener en cuenta las plantas
utilizadas deben ser terrestres con una alta tasa de crecimiento y área superficial.

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  • 2. En caso de contaminación del suelo, antes de decidir que plan de acción tomar se debe: Identificar y caracterizar el área afectada definir los objetivos de su recuperación Evaluación de las alternativas • In Situ o Ex Situ Evaluación de costos Selección de alternativa • Químicas • Físicas • Biológicas Elaboración de la estrategia de recuperación
  • 3. Remediación Biológica Este tipo de remediación consiste en emplear plantas con características que permiten la recuperación del suelo, pues en sus procesos naturales tiene la capacidad de contener o eliminar compuestos particulares que se deseen tratar, los beneficios de esta estrategia son sus bajos costos, pero requiere de un periodo de tiempo amplio para su desarrollo y obtención de resultados, la fitoremediación se divide en:
  • 4. Procesos de contención  Fitoestabilización: : (CHAMORRO, 2008) Explica que es una técnica que tiene como objetivo la estabilización de suelos contaminados con metales pesados o desechos mineros, empleando platas metalofitas o tolerantes a metales y mejoradores de sustrato, permitiendo que los metales no afecten a los organismos, inmovilizando o reduciendo la biodisponibilidad de los mismos, teniendo además como un plus la rehabilitación de la microbiota como resultado de los mejoradores de sustrato, la cual permite mejorar las condiciones físicas y de fertilidad del sustrato, así como el reciclaje de la materia orgánica.  Fitoinmovilización: (Bernal M.P., 2007) expone que una técnica que puede contribuir en la disminución de la solubilidad de los metales contaminantes del suelo y su revegetación, este proceso se base en la capacidad que tiene las raíces y/o los microorganismos para impedir el movimiento de los contaminantes y su transferencia de la planta, los mecanismos que se involucran son la precipitación de compuestos insolubles y su acumulación.
  • 5. Procesos de eliminación:  Fitoextracción: (Miranda, 2016) explica que esta técnica tiene como objetivo extraer los metales que contaminan el suelo, a través de plantas acumuladores que se deben cosechar y sembrar nuevamente, con lo que después de una cantidad variable de cultivos, se logra disminuir las concentraciones del metal a un nivel que no afecte a la salud o el ecosistema mismo, adicionalmente aclara que para un proceso de remediación a gran escala un tiempo aceptable para el proceso podría ser una década.  Fitodegradación: (Bernal Figueroa, 2014) Explican que esta técnica también es conocida como fitotransformación, que se basa en la ruptura de contaminantes absorbidos a través de procesos metabólicos dentro de las plantas degradándolos parcial o totalmente por sus enzimas, permitiendo su asimilación, retención o fijación en su estructura celular, para así poderlos usar como nutrientes o simplemente para degradarlos bioquímicamente permitiendo la producción de productos menos perjudiciales, esta técnica se emplea para tratar contaminantes orgánicos como por ejemplo, hidrocarburos aromáticos polinucleares, o totales del petróleo, así como plaguicidas, compuestos clorados, o explosivos y sufartantes.
  • 6. Procesos de eliminación:  Fitovolatilización: (Bernal Figueroa, 2014) indica que es un proceso en el que la planta tiene la capacidad de absorber y transpirar un contaminante, en este caso se pueden encontrar plantas que puedan volatilizar mercurio o selenio, elementos que se pueden encontrar contenidos en suelos, sedimentos o aguas contaminadas, el proceso consiste en la absorción y transformación de los elementos por la raíz, seguidamente pasan a ser transportados hasta las hojas de las plantas, para así volatilizarse al ambiente en porcentajes significativamente mas bajos en comparación con sus formas oxidadas.  Rizofiltración: (Bernal Figueroa, 2014) indica que es un proceso de absorción de contaminantes presentes en la zona que rodea la raíz de las plantas, como dato curioso las plantas empleados son cultivadas en invernaderos para luego ser sembradas en las zonas contaminadas, estas plantas toman el agua disponible con el contaminante, lo adsorben, acumulan y precipitan metales pesados, para tener en cuenta las plantas utilizadas deben ser terrestres con una alta tasa de crecimiento y área superficial.
  • 7. Ejemplo. Accidente de Aznalcóllar “El vertido de lodo pirítico procedente de la mina de Aznalcóllar en 1998 afectó a 4286 ha de suelo de los que el 59,7 % eran suelos agrícolas. Los principales elementos responsables de la contaminación fueron As, Cd, Cu, Pb, y Zn, junto con la acidificación de los suelos causada por la oxidación de los sulfuros metálicos; en los suelos afectados por el vertido de Aznalcóllar nos enfrentamos a unas condiciones específicas que se deben solventar para poder abordar una estrategia de fitoremediación, como son: ● Acidez del suelo con distribución heterogénea. ● Altas concentraciones de varios metales y arsénico. ● Variabilidad espacial de la solubilidad y toxicidad de los metales . ● Pobre fertilidad física, química y biológica del suelo, debido a la eliminación de la capa superficial fértil de suelo. Dando la necesidad de acondicionar el suelo para permitir el crecimiento vegetal, bien por introducción de la vegetación o por desarrollo de una vegetación espontánea. Valores de pH del suelo inferiores a 5 resultan inadecuados para el desarrollo vegetal, sin embargo los valores de pH de los suelos alcanzaron 2,9, por lo que se precisó la adición de enmiendas calizas que neutralizaran la acidez. Por otra parte, la eliminación de la capa superficial del suelo dejó los suelos desnudos y con escasa fertilidad. Así, el contenido medio de carbono orgánico de los suelos fue menor del 1%, por lo que se precisó el aporte de enmiendas orgánicas como estiércol y compost.” (Bernal M.P., 2007)
  • 8. ¿Es posible la fitoremediación en estas condiciones? Razone la respuesta.  Los suelos del caso Aznalcóllar alcanzaron valores de pH muy ácido. Con un contenido en carbono orgánico inferior al 1%.  como bien se sabe el desarrollo de cultivos requieren condiciones óptimas del suelo para su efectivo desarrollo, factores como el pH del suelo es crucial para determinar la disposición de los nutrientes requeridos por la planta para su correcto desarrollo, una variación del mismo generaría la deficiencia en nutrientes o toxicidad en los cultivos, el caso del contenido orgánico del suelos es crucial en las características del sustrato, puesto que este le da mayor resistencia a la erosión pluvial, mejora además la tasa de infiltración y su capacidad de retención del agua, estos dos factores son claves en el caso de Aznalcóllar.
  • 9. En el caso del accidente de Aznalcóllar (Bernal M.P., 2007) explican que como consecuencia del accidente las condiciones del suelo no son aptas para el desarrollo de estrategias de fitoremediación, teniendo en cuenta que tener un suelo desnudo e infértil, con bajo porcentaje en su contenido de carbono órgano, y valores de pH por debajo de 5, más exactamente en 2,5 que es un indicador de un suelo acido, son condiciones específicas que hacen inadecuado e inviable el desarrollo vegetal, sin embargo en el estudio base lograron establecer opciones que les permitiera subsanar estas situaciones particulares, por lo que las alternativas encontradas fueron la aplicación de enmiendas calizas para la neutralización de pH, y orgánicas como estiércol y compost aplicados de manera controlada para la recuperación de la capa superficial; todo esto con el objetivo de poder aplicar una estrategia de fitoremediación.
  • 10. Clasificación física de los suelos Hoy en día, se puede estudiar los suelos para su clasificación, un ejemplo de ellos es analizar lo físicamente para poder determinar sus propiedades físicas como lo son la textura, estructura, porosidad y color, la textura nos permite distinguir tres tipos de suelo (arcilla, limo y arena), adicionalmente la materia orgánica o carbono orgánico contenido en el suelo, mejora las propiedades físicas, contribuyendo a estabilizar el suelo arcilloso, ayudando a aglutinar partículas para firmar lo que se conoce como agregado, además de que aumenta la retención de humedad y su intercambio catiónico, teniendo en cuenta esto es importante mencionar otra propiedad física para clasificar los suelos la cual es la permeabilidad pues esta mide la capacidad que tiene el suelo para transferir el agua y el aire atreves de él,
  • 11. ¿ cómo influye un suelo poco arcilloso y pobre en materia orgánica en su capacidad para la retención/movilidad de los metales pesados. En el caso de Aznalcollar se cuenta con un suelo poco arcilloso, característica que analizada químicamente muestra una baja fijación de los metales, además se relaciona esta característica con el hecho de que el mismo suelo sea pobre de materia orgánica, si analizamos esto podremos entender que al no tener la capacidad de formar conglomerados, tendrá una gran capacidad de ser permeable y absorber lo que hay en su medio, en este caso metales pesados, quedando en el suelo en épocas secas, el problema está al no tener la capacidad de fijarlos, en épocas lluviosas estos pueden movilizarse a través de el para así llegar al subsuelo y de esta manera contaminar el nivel freático.
  • 12. Referencias  Bernal Figueroa, A. A. (2014). Fitorremediación en la recuperación de suelos, una visión general. Boyaca: Dialnet.  Bernal M.P., C. R. (2007). Aplicación de la fitorremediación a los suelos contaminados por metales. Ecosistemas, 68-82.  CHAMORRO, M. J. (2008). EFECTIBIDAD DE BIOSOLIDOS PARA LA FITOESTABILIZACIÒN DE UN TRANQUE DE RELEVES MINERO, EN LA COMUNIDAD DE NOGALES. Santiago, Chile: UNIVERSIDAD DE CHILE.  Miranda, M. I. (2016). Mejoramiento de la fitoextracción en plantas nativas en suelos contaminados por actividades mineras en Puchuncaví y Quintero. Barcelona: Univeridad de Bercelona.