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En los ltimos aos se ha generado una ter-minologa nueva basada en el papel que tie-nen las plantas durante el proceso de remedia-cin, as como de los principales mecanismosinvolucrados, de forma que se han definido lassiguientes estrategias de fitorremediacin:
Fitodegradacin o fitotransformacin: se basaen el uso de plantas para degradar o transfor-mar en sustancias menos txicas diversos tiposde contaminantes orgnicos como hidrocar-buros aromticos polinucleares, hidrocarburostotales del petrleo, plaguicidas (herbicidas, in-secticidas y fungicidas), compuestos clorados,explosivos y surfactantes (detergentes). A tra-vs de reacciones enzimticas que llevan a caboplantas y microorganismos en la rizsfera, es de-cir, la zona del suelo estrechamente asociadacon las races de las plantas, dichos contami-nantes son parcial o completamente degrada-
INTRODUCCIN
l trmino fitorremediacin hace referencia a una se-rie de tecnologas que se basan en el uso de plantaspara limpiar o restaurar ambientes contaminados,como aguas, suelos, e incluso aire. Es un trmino re-
lativamente nuevo, acuado en 1991. Se compone de dos pala-bras, fito, ta, que en griego significa planta o vegetal, y remediar(del latn remediare), que significa poner remedio al dao, o co-rregir o enmendar algo. Fitorremediacin significa remediar undao por medio de plantas o vegetales.
De manera ms completa, la fitorremediacin puede de-finirse como una tecnologa sustentable que se basa en el uso de plantas para reducir in situ la concentracin o peligrosidad decontaminantes orgnicos e inorgnicos de suelos, sedimentos,agua, y aire, a partir de procesos bioqumicos realizados por lasplantas y microorganismos asociados a su sistema de raz queconducen a la reduccin, mineralizacin, degradacin, volati-lizacin y estabilizacin de los diversos tipos de contaminantes.
Fitorremediacin
La fitorremediacin representa una tecnologa alternativa, sustentable y de bajo costo para larestauracin de ambientes y efluentes contami-nados. En Mxico es necesario crear recursoshumanos y financieros en este campo emergente.
Roberto Aurelio Nez Lpez, Yunny Meas Vong, Ral Ortega Borges y Eugenia J. Olgun
E
Fitorremediacin:fundamentos y aplicaciones
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cin de dichos elementos se efecta bsicamente en la raz, y suliberacin se lleva a cabo durante la transpiracin.
Fitoestabilizacin: este tipo de estrategia utiliza plantas quedesarrollan un denso sistema de raz, para reducir la biodisponi-bilidad de metales y otros contaminantes en el ambiente pormedio de mecanismos de secuestracin, lignificacin o humidi-ficacin. Las plantas ejercen un control hidrulico en el reacontaminada, es decir actan como una bomba solar que suc-ciona humedad de los suelos debido a sus altas tasas de evapo-transpiracin. Puesto que este proceso mantiene tambin unahumedad constante en la zona de la rizsfera, se presentan lascondiciones adecuadas para la inmovilizacin de los metales.Esto ocurre a travs de reacciones qumicas como la precipi-tacin o formacin de complejos insolubles o por mecanismosfsicos, como la adsorcin. En esta zona, los metales se fijan fuer-temente en las races de las plantas o en la materia orgnica delos suelos, limitando as su biodisponibilidad y su migracinvertical hacia los mantos freticos.
Fitoextraccin o fitoacumulacin: en esta estrategia se explotala capacidad de algunas plantas para acumular contaminantesen sus races, tallos o follaje, las cuales pueden ser fcilmente co-sechadas. Los contaminantes extrados son principalmente me-tales pesados, aunque tambin puede extraerse cierto tipo decontaminantes orgnicos y elementos e istopos radiactivos.Generalmente los sistemas de fitoextraccin se implementanpara extraer metales de suelos contaminados, por medio de plan-tas conocidas como metalofitas, es decir acumuladoras de meta-les; sin embargo, tambin pueden implementarse para tratar aguasresiduales.
Rizofiltracin: se basa exclusivamente en hacer crecer, encultivos hidropnicos, races de plantas terrestres con alta tasade crecimiento y rea superficial para absorber, concentrar yprecipitar metales pesados de aguas residuales contaminadas.
Como puede apreciarse, las estrategias de fitorreme-diacin hacen referencia a los mecanismos predomi-
nantes realizados por las propias plantas, pero tam-bin, en algunos casos, indican el papel que tienenlas comunidades microbianas durante el proceso de
remediacin. As, se hace evidente que la fitorreme-diacin es un proceso complejo que involucra la par-
ticipacin de la comunidad microbiana asociada a susistema de raz.
Cada una de las estrategias tiene condiciones particulares,determinadas principalmente por el tipo de contaminante y elsustrato a tratar: suelos, sedimentos o agua. En forma general,
dos o transformados. De esta manera son asi-milados por las plantas y secuestrados en susvacuolas o fijados a estructuras celulares inso-lubles, como la lignina.
Fitoestimulacin: en este caso, los exudadosde las races de las plantas estimulan el creci-miento de microorganismos capaces de degra-dar contaminantes orgnicos. Como parte desus actividades metablicas y fisiolgicas, lasplantas liberan azcares simples, aminocidos,compuestos alifticos y aromticos, nutrien-tes, enzimas y oxgeno, y los transportan desdesus partes superiores hasta sus races, favore-ciendo el desarrollo de comunidades microbia-nas en el suelo circundante; particularmentehongos y bacterias, cuyas actividades metab-licas causan la mineralizacin de los contami-nantes.
Fitovolatilizacin: algunas plantas son capa-ces de volatilizar ciertos contaminantes, comomercurio y selenio, contenidos en suelos, se-dimentos o agua. Tales contaminantes son ab-sorbidos, metabolizados, trasportados desde suraz a sus partes superiores y liberados a la at-msfera en formas voltiles, menos txicas orelativamente menos peligrosas en compara-cin con sus formas oxidadas. La transforma-
Biotecnologa y biologa molecular
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las medidas correctivas para contaminantes orgnicos incluyenla fitodegradacin (o fitotransformacin) y la fitoestimulacin,mientras que para los metales pesados, incluidos los metaloides,radionclidos y ciertos tipos de contaminantes orgnicos, seaplican la fitovolatilizacin, la fitoestabilizacin, la fitoextrac-cin y la rizofiltracin.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
DE LA FITORREMEDIACIN
El cuadro 1 muestra las principales ventajas que ofrece la fito-rremediacin, en comparacin con otras tecnologas conven-cionales.
FITORREMEDIACIN ACUTICA
Tradicionalmente, las plantas vasculares acuticas han sidoconsideradas como una plaga en sistemas enriquecidos con nu-trientes. Su rpida proliferacin puede dificultar la navegaciny amenazar el balance de la biota en los ecosistemas acuticos.Sin embargo, en la actualidad se considera que estas plantas
Fitorremediacin
Ventajas
Es una tecnologa sustentable
Es eficiente para tratar diversos tipos de contaminantesin situ
Es aplicable a ambientes con concentraciones de contaminantes de bajas a moderadas
Es de bajo costo, no requiere personal especializado para su manejo ni consumo de energa
Es poco perjudicial para el ambiente
No produce contaminantes secundarios y por lo mismono hay necesidad de lugares para desecho
Tiene una alta probabilidad de ser aceptada por el pblico, ya que es estticamente agradable
Evita la excavacin y el trfico pesado
Tiene una versatilidad potencial para tratar una gamadiversa de materiales peligrosos
Se pueden reciclar recursos (agua, biomasa, metales)
Desventajas
Es un proceso relativamente lento (cuando las especiesson de vida larga, como rboles o arbustos)
Es dependiente de las estaciones
El crecimiento de la vegetacin puede estar limitado porextremos de la toxicidad ambiental
Los contaminantes acumulados en las hojas pueden serliberados nuevamente al ambiente durante el otoo(especies perennes)
Los contaminantes pueden acumularse en maderas paracombustin
No todas las plantas son tolerantes o acumuladoras
La solubilidad de algunos contaminantes puede incre-mentarse, resultando en un mayor dao ambiental omigracin de contaminantes
Se requieren reas relativamente grandes
Pudiera favorecer el desarrollo de mosquitos (en sistemasacuticos)
CUADRO 1.Ventajas y desventajas de la fitorremediacin
Fuente: (Polprasert, 1996; Brooks, 1998; Raskin y Ensley, 2000).
Foto 1. Raz de lirio acutico en tratamiento con Pb(Rizofiltracin).
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SISTEMAS DE FITORREMEDIACIN ACUTICA
Los sistemas de fitorremediacin acutica pueden ser de cuatrotipos:
Humedales construidos: se definen como un complejo de sus-tratos saturados, vegetacin emergente y subemergente, anima-les y agua que simula los humedales naturales, diseado y he-cho por el hombre para su beneficio.
Sistema de tratamiento con plantas acuticas flotantes: puedenser estanques semiconstruidos o naturales, donde se mantie-nen plantas flotantes para tratar aguas residuales.
Sistema de tratamiento integral: es una combinacin de losdos sistemas anteriores.
Sistema de rizofiltracin, ya mencionado anteriormente.Se ha demostrado que estos sistemas pueden remover efi-
cientemente fosfatos, nitratos, fenoles, pesticidas, metales pe-sados, elementos radiactivos, fluoruros, bacterias y virus, deaguas residuales municipales, agrcolas e industriales, incluyen-do las industrias: lechera, de pulpa y papel, textil, azucarera, decurtidura, de destilera, aceitera, de galvanizado y metalurgia.
TIPOS DE PLANTAS ACUTICAS
Con base en sus formas de vida, las plantas utilizadas en los sis-temas de fitorre
