LA FITOREMEDIACION: LA FITOREMEDIACION: MECANISMOS Y APLICACIONESMECANISMOS Y APLICACIONES

TEMATICASTEMATICAS

Marco conceptualMarco conceptual Las plantas hiperacumuladorasLas plantas hiperacumuladoras Mecanismos de la fitoremediacionMecanismos de la fitoremediacion Estudios de casoEstudios de caso Aplicaciones Aplicaciones

LA FITOREMEDIACION. CONCEPTOS LA FITOREMEDIACION. CONCEPTOS

MARCO CONCEPTUALMARCO CONCEPTUAL Conjunto de tecnologías que utilizan plantas para

limpiar sitios contaminados por medio de la degradación, extracción, contención o inmovilización de contaminantes del suelo o el agua (EPA 1998).

Ciertas plantas que pueden usarse, in situ, para reducir, eliminar o transformar los contaminantes ambientales de suelos, sedimentos, aguas, lodos, vertidos, entre otros (Ranskin y Ensley 2000).

Actuación de las plantas en los procesos Actuación de las plantas en los procesos de producción limpiade producción limpia

1. MODIFICACION DE LAS PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DEL SUELO CONTAMINADO

2. LIBERACION DE EXUDADOS DE LA RAIZ INCREMENTANDO EL CARBON ORGANICO.

3. AIREACION POR LIBERACION DE OXIGENO DIRECTAMENTE DE LA ZONA DE LA RAIZ.

4. PROMOCION DEL CO-METABOLISMO MICROBIAL PARA TRANSFORMACION ENZIMATICA DE CONTAMINANTES.

5. DISMINUCION VERTICAL POR EXTRACCION DEL AGUA DISPONIBLE Y REVERSA DEL GRADIENTE HIDRAULICO DE AGUAS SUBTERRANEAS CONTAMINADAS.

Las plantas hiperacumuladorasLas plantas hiperacumuladoras

Especies vegetales que tienen la capacidad de Especies vegetales que tienen la capacidad de de de absorberabsorber y y acumularacumular iones y sustancias iones y sustancias excedentes en los diferentes órganos vegetales excedentes en los diferentes órganos vegetales a partir de estrategias fisiologicas sin afectar a partir de estrategias fisiologicas sin afectar las propiedades funcionales de la planta las propiedades funcionales de la planta (Ranskin y Ensley 2000).(Ranskin y Ensley 2000).

Metabolismo de las plantas Metabolismo de las plantas hiperacumuladoras en la bioremediacionhiperacumuladoras en la bioremediacion

Mecanismos involucrados de la

hyperacumulacion

Mecanismos involucradosMecanismos involucrados

LA FITOREMEDIACION. LA FITOREMEDIACION. MECANISMOS MECANISMOS

MecanismosMecanismos

1. E1. Extracción de contaminantes del suelo o del agua:xtracción de contaminantes del suelo o del agua:

2. Concentración de contaminantes en tejido vegetal 2. Concentración de contaminantes en tejido vegetal

3. Volatilización o transpiración de contaminantes de 3. Volatilización o transpiración de contaminantes de plantas al aireplantas al aire

4. Detoxificacion de contaminantes por mecanismos de 4. Detoxificacion de contaminantes por mecanismos de facilitamientofacilitamiento

1. E1. Extracción de contaminantes del suelo o xtracción de contaminantes del suelo o del agua. Fitoextraccion/Rizofiltraciondel agua. Fitoextraccion/Rizofiltracion

Captación de Captación de contaminantes por la contaminantes por la raíces y la raíces y la translocación de translocación de estos dentro de la estos dentro de la planta.planta.

Principales aplicaciones: Metales como: Ag. Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn,Mo, Pb, Ni, Zn, Metaloides: As y Se

Fuente: Shaw et al 2001

2. Concentración de contaminantes en la 2. Concentración de contaminantes en la planta. Fitodegradacion/Fitoestabilizacionplanta. Fitodegradacion/Fitoestabilizacion

Transformación de Transformación de contaminantes por la planta contaminantes por la planta a través de procesos a través de procesos metabólicos o su metabólicos o su degradación por medio de degradación por medio de compuestos secundarios. compuestos secundarios.

Principales aplicaciones: nutrientes, herbicidas, pesticidas, insecticidas Fuente: EPA 1998

3. Volatilización o transpiración de 3. Volatilización o transpiración de contaminantes. Fitovolatizacioncontaminantes. Fitovolatizacion

Captación de un Captación de un contamínante, con contamínante, con liberación a la atmósfera vía liberación a la atmósfera vía transpiración vegetal, a transpiración vegetal, a través de su través de su biotransformación mediante biotransformación mediante el metabolismo de la planta. el metabolismo de la planta.

Principales aplicaciones: toxico orgánicos y solventes clorinados. Inorgánicos como Se y Hg.

Fuente: New Phytol. 2002

4. Detoxificacion de contaminantes por 4. Detoxificacion de contaminantes por mecanismos de facilitamientomecanismos de facilitamiento

Captura de contaminantes mediado por varios sistemas de absorión en el interior de la célula. Las sustancias son queladas y su exceso es transportado y secuestrado dentro de la vacuola

Principales aplicaciones: Metales pesados, iones inorganicos

ESTUDIOS DE CASOESTUDIOS DE CASO

1. Estrategias de acumulación de metales pesados en algas marinas 1. Estrategias de acumulación de metales pesados en algas marinas

Catenella sp. (Rhodophyceae)

Codium sp. (Chloropyceae) Coscindiscus sp. (Bacilariophyceae)

Bostrychia sp. (Rhodophyceae) Rhizoclonium sp. (Chloropyceae)

ESTUDIOS DE CASO: LAGUNAS DE ESTUDIOS DE CASO: LAGUNAS DE ALTA TASAALTA TASA

Comunidades de algas asociadas a las Comunidades de algas asociadas a las lagunaslagunas

Coscinudiscus sp. Cocconeis sp.

Nitschia sp. Pseudonitschia sp.

Estrategia de Exclusión

[Medio]

[Pla

nta

]

Estrategia de Indicador

[Medio]

[Pla

nta

]

Estrategia de Acumulador

[Medio]

[Pla

nta

]

Estrategias básicas de captación de contaminantes por plantas en relación a la

concentración del medio

ESTUDIOS DE CASOESTUDIOS DE CASO

1. Estrategias de acumulación de metales pesados en algas marinas 1. Estrategias de acumulación de metales pesados en algas marinas

0,0000

0,5000

1,0000

1,5000

2,0000

2,5000

0,00 5,00 10,00 15,00Initial concentratio in culture media

(mg/L)

q (m

g m

etal

/g a

lgae

)

2 hours

6 hours

12 hours

24 hours

96 hours

144 hours

288 hours

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

0 48 96 144 192 240 288

q (m

g le

ad/g

alg

a)

0,1 mg/L

1,0 mg/L

5,0 mg/L

10,0 mg/L

15,0 mg/L

Curvas de acumulación de plomo

Curvas de acumulación de mercurio

Localización del metal a nivel celular (vacuola Localización del metal a nivel celular (vacuola y parenquima radicular)y parenquima radicular)

Microscopía ÓpticaMicroscopía Óptica

de Alta Resoluciónde Alta Resolución

Microscopía Electrónica de Transmisión

ESTUDIOS DE CASOESTUDIOS DE CASO

• 2. Identificación de 2. Identificación de especies nativas para especies nativas para uso potencial en uso potencial en fitoremediacion fitoremediacion

Fam. Araceae

Fam. Acanthaceae Fam. Onagraceae

Fam. Heliconiaceae

Fam. Hydrocharitaceae

ESTUDIOS DE CASOESTUDIOS DE CASO

• 3. Modelamiento de 3. Modelamiento de los procesos de los procesos de transformación de transformación de nutrientes y materia nutrientes y materia organica en organica en humedales artificiales humedales artificiales

Sistema de Humedales Artificiales en la planta de tratamiento de aguas residuales de Acuavalle en Ginebra

Valores de las cargas removidas de NH4+ y PO4

3- en dos especies de plantas de humedales artificiales para el tratamiento de aguas

residuales

Mean ±SE ±SD

Heliconia Phragmites HSV

Humedal

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

Car

ga r

emov

ida

(g N

H4/

m2

d)

Mean ±SE ±SD

Heliconia Phragmites HSV

Humedal

-4,5

-4,0

-3,5

-3,0

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

Car

ga r

emov

ida

(g P

O4

3-/m

2 d

)