¿Qué diferencia a la fitorremediación de otras tecnologías de descontaminación?

Los contaminantes con origen antropogénico, es decir, provenientes de las actividades humanas, pueden afectar negativamente a la salud y al medio ambiente. Incluso, niveles bajos de dicha contaminación pueden presentar riesgos debido a la naturaleza fisicoquímica de las sustancias liberadas y tener impacto en los diversos compartimentos ambientales, como son la hidrosfera (aguas), la litosfera (suelos), la atmósfera (aire/gas) y la biosfera (animales y plantas).

Cuando se identifica un foco de contaminación en el subsuelo (suelos y aguas subterráneas), diversas tecnologías pueden ser útiles para su descontaminación. Pero, de entre todas las disponibles, la biorremediación está ganando fuerza. Este tipo de metodologías utilizan los procesos biológicos para degradar la contaminación hasta compuestos inocuos o para disminuir sus concentraciones hasta alcanzar niveles por debajo de los límites establecidos por las entidades regulatorias 1.

Dado el contexto de cambio climático, pérdida de biodiversidad y escasez de recursos en el que nos encontramos, la biorremediación, por su inherente sostenibilidad, adquiere protagonismo como tecnología clave en los procesos de descontaminación.

¿Qué es la fitorremediación?

La fitorremediación es un tipo de biorremediación en la que se utilizan especies vegetales, y los microorganismos del suelo asociados a sus raíces, para disminuir las concentraciones o los efectos tóxicos de los contaminantes en el medio. Así, la tecnología de la fitorremediación se puede utilizar para varios compartimentos ambientales y para diversos tipos de contaminantes, ya que puede implicar diferentes procesos de transformación o acción sobre la contaminación (Figura 1) 2,3. Por ejemplo, en el caso de los procesos de fitodegradación o fitovolatilización, se puede conseguir una disminución de las concentraciones o la completa transformación de los contaminantes a compuestos inocuos. Mediante la fitoestabilización, lo que se consigue es reducir la movilidad/biodisponibilidad de los contaminantes y, por tanto, disminuir su dispersión y el riesgo potencial sobre la salud humana y ecosistemas. Finalmente, la técnica de la fitoextracción se basa en la acumulación de los contaminantes en el tejido vegetal de las plantas utilizadas. (Tabla 1).

Figura 1: (A) Modelo esquemático de las diferentes tecnologías de fitorremediación y que implican la fijación o eliminación de los contaminantes; (B) Procesos fisiológicos que ocurren en las plantas durante la fitorremediación (Fuente: adaptado de Greipsson 2).
TecnologíaAcción sobre los contaminantesPrincipales tipos de contaminantesVegetación
FitoestabilizaciónFijación in situOrgánicos y metalesMantenimiento cobertura
FitodegradaciónDegradación in situOrgánicosMantenimiento cobertura
FitovolatilizaciónEliminación in situOrgánicos y metalesMantenimiento cobertura
FitoextracciónAcumulación in situ y eliminación ex situMetalesCosechado de forma repetitiva
Tabla 1: Comparación entre varias tecnologías de fitorremediación (Fuente: adaptado de Greipsson 2).

Comparativa con otras tecnologías de descontaminación

Las tecnologías de biorremediación, entre ellas la fitorremediación, están consideradas como estrategias de restauración ambiental rentables. Esto es así tanto a nivel económico como a nivel técnico-ambiental, ya que representan una alternativa de fácil implementación en comparación a los sistemas de remediación convencionales que, además, requieren muchos recursos y suelen ser más destructivos para el suelo 2. Adicionalmente, la posibilidad de tratar la contaminación in situ y de no generar un residuo final, reduce el ciclo de vida de estos procesos y los potenciales impactos tóxicos locales, lo que las convierte en estrategias de remediación muy atractivas 4. Por este motivo, la biorremediación se ha convertido en una de las tecnologías preferidas para la recuperación de suelos y aguas subterráneas 5.

En particular, la fitorremediación, a su vez, presenta la posibilidad de generar sinergias muy interesantes, entre las que destacan la revegetación 6,7, la restauración ecológica de espacios degradados 8 o la producción de biocombustible a partir de biomasa.

Sin embargo, las técnicas de fitorremediación también presentan algunos puntos clave que deben tenerse en cuenta, sobre todo durante la fase de diseño del sistema de remediación, para garantizar la efectividad del tratamiento. Por ejemplo, hay que tener en cuenta que el alcance de la fitorremediación se limita a la zona raíz de las plantas, por lo que sólo actuará sobre la afección ubicada en dichas profundidades, y que su efectividad se verá reducida cuando las concentraciones de los contaminantes sean tóxicas para las mismas 2.

Así pues, aunque las tecnologías de la fitorremediación se han estudiado y aplicado durante años y muchos de los enfoques de remediación son prometedores 9, también es cierto que algunos expertos en la materia han mostrado preocupación sobre su capacidad y eficiencia de remediación 10 y todavía no ha habido una aplicación comercial significativa de esta tecnología y los cultivos producidos relacionados.

Proyecto Phy2Climate

LITOCLEAN cuenta con experiencia en el campo del I+D+i y de la fitorremediación y, en la actualidad, uno de los proyectos activos se enmarca en la estrategia Horizon 2020 (H2020) de la Unión Europea (UE). El proyecto Phy2Climate lleva por título “A global approach for recovery of arable land through improved phytoremediation coupled with advanced liquid biofuel production and climate friendly copper smelting process” (Enfoque global para la recuperación de tierras cultivables mediante estrategias de fitorremediación mejorada junto con la producción avanzada de biocombustibles líquidos y un proceso de fundición de cobre respetuoso con el clima) y aúna a 17 socios provenientes de 10 países distintos.

El objetivo del proyecto, que está dividido en diversos equipos de trabajo, es conectar y combinar los procesos de fitorremediación de sitios contaminados con la producción limpia de biocombustibles. Estos biocombustibles no presentarán riesgos de cambio de uso del suelo, y se estudiará si la fitorremediación descontaminará los suelos afectados por una  gran variedad de contaminantes, consiguiendo que las tierras restauradas estén disponibles para la agricultura, al tiempo que mejoren la sostenibilidad general, el marco legal y la economía del proceso. De esta forma, se promoverá la revalorización de un residuo (tanto el suelo contaminado como la biomasa contaminada generada durante la fitorremediación) y la generación de un producto con valor de mercado (biocombustible), contribuyendo significativamente a la Misión del Desafío Innovación (Mission Innovation Challenge) para una producción sostenible de biocombustibles, a los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) y a la economía circular.

Figura 2: Concepto del proyecto Phy2Climate (Fuente: Phy2Climate).

Técnicamente, el proyecto Phy2Climate investiga los procesos de fitorremediación de sitios contaminados de diferentes características (tipo de contaminación –metales e hidrocarburos totales del petróleo (TPH)–, tipo de suelo, clima, legislación) en 5 regiones del mundo (Sudamérica, Europa y Asia). Una vez cosechada la biomasa, ésta se someterá a una innovadora tecnología de conversión en cascada para producir productos de valor añadido como biocombustibles directos para el transporte por carretera y marítimo, así como bio-coque, como sustitución del coque de petróleo en la industria metalúrgica.

En particular, LITOCLEAN está colaborando con dos socios tecnológicos españoles (EXOLUM y LEITAT) en la optimización de las estrategias de fitorremediación en un emplazamiento ubicado en Tarragona y contaminado por TPH. Durante la primavera pasada se realizó una caracterización preliminar del suelo en estudio y se iniciaron los ensayos de laboratorio con cuatro especies vegetales en la fitorremediación de hidrocarburos. A partir de los resultados obtenidos, se está diseñando el piloto de campo, que está previsto iniciarse a partir del próximo mes de marzo.

Figure 3. Realización de catas (P1, P2, P3, P4) y muestreo de suelos durante la caracterización preliminar del emplazamiento correspondiente a las pruebas piloto en España (Fuente: Phy2Climate).

Autores: Natàlia Blázquez, Carlos Herrarte, David Garriga y Marçal Bosch

Referencias

1.           Crawford, R. L. & Crawford, D. L. Bioremediation: principles and applications. (Cambridge University Press, 2005).

2.           Greipsson, S. Phytoremediation. Nat. Educ. Knowl. 3, 7 (2011).

3.           Lee, J. H. An overview of phytoremediation as a potentially promising technology for environmental pollution control. Biotechnol. Bioprocess Eng. 18, 431–439 (2013).

4.           Lemming, G. et al. Environmental impacts of remediation of a trichloroethene-contaminated site: Life cycle assessment of remediation alternatives. Environ. Sci. Technol. 44, 9163–9169 (2010).

5.           Pandey, J., Chauhan, A. & Jain, R. K. Integrative approaches for assessing the ecological sustainability of in situ bioremediation. FEMS Microbiol. Rev. 33, 324–375 (2009).

6.           Yan, A. et al. Phytoremediation: A Promising Approach for Revegetation of Heavy Metal-Polluted Land. Front. Plant Sci. 11, 359 (2020).

7.           Tran, H.-T. et al. Revegetation on abandoned salt ponds relieves the seasonal fluctuation of soil microbiomes. BMC Genomics 20, 478 (2019).

8.           Gajić, G. et al. Ecological Potential of Plants for Phytoremediation and Ecorestoration of Fly Ash Deposits and Mine Wastes. Front. Environ. Sci. 6, 124 (2018).

9.           Peuke, A. D. & Rennenberg, H. Phytoremediation. EMBO Rep. 6, 497–501 (2005).

10.         Conesa, H. M., Evangelou, M. W. H., Robinson, B. H. & Schulin, R. A critical view of current state of phytotechnologies to remediate soils: Still a promising tool? Sci. World J. 2012, 1–10 (2012).

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