La rizofiltración es una forma de fitorremediación que consiste en filtrar las aguas subterráneas , superficiales y residuales contaminadas a través de una masa de raíces para eliminar las sustancias tóxicas o el exceso de nutrientes .
Descripción general
La rizofiltración es un tipo de fitorremediación , que se refiere al enfoque de utilizar raíces de plantas cultivadas hidropónicamente para remediar el agua contaminada mediante la absorción, concentración y precipitación de contaminantes . También se filtra a través del agua y la suciedad. [ cita requerida ]
El agua contaminada se recolecta de un vertedero y se lleva a las plantas, o las plantas se plantan en el área contaminada, donde las raíces absorben el agua y los contaminantes se disuelven en ella. Muchas especies de plantas absorben naturalmente metales pesados y nutrientes en exceso por una variedad de razones: secuestro, resistencia a la sequía , eliminación por abscisión de hojas , interferencia con otras plantas y defensa contra patógenos y herbívoros . [1] Algunas de estas especies son mejores que otras y pueden acumular cantidades extraordinarias de estos contaminantes. La identificación de tales especies de plantas ha llevado a los investigadores ambientales a darse cuenta del potencial del uso de estas plantas para la remediación de suelos y aguas residuales contaminados . [ cita requerida ]
Proceso
Este proceso es muy similar a la fitoextracción en el sentido de que elimina los contaminantes atrapándolos en la biomasa vegetal cosechable . Tanto la fitoextracción como la rizofiltración siguen el mismo camino básico hacia la remediación. Primero, las plantas que tienen sistemas de raíces estables se ponen en contacto con la contaminación para aclimatarse a las toxinas. Absorben los contaminantes a través de sus sistemas de raíces y los almacenan en la biomasa de las raíces y / o los transportan hacia los tallos y / o las hojas. Las plantas continúan absorbiendo contaminantes hasta que se cosechan. Luego, las plantas se reemplazan para continuar el ciclo de crecimiento / cosecha hasta que se alcancen niveles satisfactorios de contaminantes. Ambos procesos también están dirigidos más a concentrar y precipitar metales pesados que a contaminantes orgánicos. La principal diferencia entre la rizofiltración y la fitoextracción es que la rizofiltración se usa para el tratamiento en ambientes acuáticos, mientras que la fitoextracción se ocupa de la remediación del suelo. [ cita requerida ]
Aplicaciones
La rizofiltración puede aplicarse al tratamiento de aguas superficiales y subterráneas, efluentes industriales y residenciales, descargas de líneas eléctricas, aguas pluviales , drenaje ácido de minas , escorrentías agrícolas, lodos diluidos y soluciones contaminadas con radionúclidos . Las plantas adecuadas para aplicaciones de rizofiltración pueden eliminar de manera eficiente los metales tóxicos de una solución utilizando sistemas de raíces de rápido crecimiento. Se ha descubierto que varias especies de plantas terrestres eliminan eficazmente metales tóxicos como Cu 2+ , Cd 2+ , Cr 6+ , Ni 2+ , Pb 2+ y Zn 2+ de soluciones acuosas. [2] También se encontró que los contaminantes radiactivos de bajo nivel se pueden eliminar con éxito de las corrientes líquidas. [3] Un sistema para lograr esto puede consistir en una “capa de alimentación” de suelo suspendida sobre un arroyo contaminado a través del cual crecen las plantas, extendiendo la mayor parte de sus raíces hacia el agua. La capa de alimentación permite que las plantas reciban fertilizante sin contaminar el arroyo, al mismo tiempo que eliminan los metales pesados del agua. [4] Los árboles también se han aplicado a la rehabilitación. Los árboles son el tipo de planta de menor costo. Pueden crecer en tierras de calidad marginal y tener una vida útil prolongada. Esto se traduce en costes de mantenimiento mínimos o nulos. Los más utilizados son los sauces y los álamos , que pueden crecer de 6 a 8 pies por año y tienen una alta tolerancia a las inundaciones. Para la contaminación profunda, se han utilizado álamos híbridos con raíces que se extienden hasta 30 pies de profundidad. Sus raíces penetran poros de escamas microscópicas en la matriz del suelo y pueden ciclar 100 L de agua por día por árbol. Estos árboles actúan casi como una bomba y tratan un sistema de remediación. [5] Los sauces se han utilizado con éxito como "filtros de vegetación" para la eliminación de nutrientes (por ejemplo, nitrógeno y fósforo) de las aguas residuales municipales [6] y las aguas subterráneas contaminadas. [7]
Plantas Comunes
Hay una serie de plantas acuáticas y terrestres que se utilizan para la rizofiltración con distintos grados de éxito entre ellas. Si bien muchas de estas plantas son hiperacumuladoras , se pueden utilizar otras especies de plantas ya que los contaminantes no siempre llegan a los brotes (tallos y sus apéndices: hojas, brotes laterales, tallos florales y botones florales).
Algunas de las especies de plantas más comunes que han demostrado la capacidad de eliminar toxinas del agua mediante rizofiltración: [8] [9]
Costo
La rizofiltración es rentable para grandes volúmenes de agua con bajas concentraciones de contaminantes que están sujetos a estrictos estándares. [10] Es relativamente económico, pero potencialmente más eficaz que tecnologías comparables. Se estimó que la remoción de radionucleidos del agua usando girasoles costaba entre $ 2 y $ 6 por cada mil galones de agua tratada, incluida la eliminación de desechos y los costos de capital. [11]
Ventajas
La rizofiltración es un método de tratamiento de la contaminación que puede realizarse in situ , con plantas que se cultivan directamente en la masa de agua contaminada o ex situ , donde las plantas se cultivan fuera del sitio y luego se introducen en la masa de agua contaminada. [8] Esto permite un procedimiento relativamente económico con bajos costos operativos y de capital, dependiendo del tipo de contaminante.
En algunos casos, se ha demostrado que los contaminantes disminuyen significativamente en un período de tiempo muy corto. Un estudio encontró que las raíces de girasol redujeron los niveles de uranio en casi un 95% en solo 24 horas. [2]
Este método de tratamiento también es estéticamente agradable y da como resultado una disminución de la infiltración de agua y la lixiviación de contaminantes. [5]
Después de la cosecha, el cultivo se puede convertir en briquetas de biocombustible, un sustituto del combustible fósil. [12]
Desventajas
Este método de tratamiento de la contaminación tiene sus límites. No se extraerá ningún contaminante que esté por debajo de la profundidad de enraizamiento. Es posible que las plantas utilizadas no puedan crecer en áreas altamente contaminadas. Lo más importante es que puede llevar años alcanzar los niveles regulatorios. Esto da como resultado un mantenimiento a largo plazo.
Además, la mayoría de los sitios contaminados están contaminados con muchos tipos diferentes de contaminantes. Puede haber una combinación de metales y orgánicos, en los que el tratamiento mediante rizofiltración no será suficiente. [5]
Las plantas cultivadas en aguas y suelos contaminados se convierten en una amenaza potencial para la salud humana y animal y, por lo tanto, se debe prestar especial atención al proceso de recolección y solo se deben elegir cultivos no forrajeros para el método de remediación por rizofiltración. [12]
Ver también
- Fitorremediación
- Plantas hiperacumuladoras
- Biodegradacion
- Biorremediación
enlaces externos
- Plantas de Fitorremediación e Hiperacumuladores Descripción completa.
- Uso de plantas para limpiar suelos - de la revista Agricultural Research
- Modelado de rizofiltración: absorción de metales pesados por las raíces de las plantas Muchos datos.
Referencias
- ^ Boyd, RS Plantas que hiperacumulan metales pesados. Ed. RR Brooks. Willingford, Reino Unido: CAB International, 1998. 181-201.
- ↑ a b Dushenkov, Viatcheslav, Harry Motto, Ilya Raskin y Pba Nanda Kumar. "Rizofiltración: el uso de plantas para eliminar metales pesados de corrientes acuosas". Ciencia y tecnología ambientales 30 (1995): 1239-1245.
- ^ EPA, 1998, Guía del ciudadano para la fitorremediación, Agencia de protección ambiental de Estados Unidos, Oficina de Residuos Sólidos y Respuesta a Emergencias, EPA 542-F-98-011, agosto.
- ^ Raskin, Ilya, Robert D. Smith y David E. Salt. "Fitorremediación de metales: uso de plantas para eliminar contaminantes del medio ambiente". Opinión Actual en Biotecnología. 8: 2 (1997): 221-226.
- ^ a b c Suthersan, Susan S. Ingeniería de rehabilitación: conceptos de diseño. CRC P, 1997.
- ^ Guidi Nissim W., Jerbi A., Lafleur B., Fluet R., Labrecque M. (2015) "Sauces para el tratamiento de aguas residuales municipales: rendimiento a largo plazo con diferentes tasas de riego". Ingeniería ecológica 81: 395-404. https://dx.doi.org/10.1016/j.ecoleng.2015.04.067
- ^ Guidi Nissim W., Voicu A., Labrecque M. (2014) "Monte de sauce de corta rotación para el tratamiento de aguas subterráneas contaminadas". Ingeniería ecológica, 62: 102-114 https://dx.doi.org/10.1016/j.ecoleng.2013.10.005
- ^ a b Henry, Jeanna R., " Una descripción general de la fitorremediación de plomo y mercurio" , Red nacional de estudios de gestión ambiental, Agencia de protección ambiental de Estados Unidos, (2000). 21-22.
- ^ Ellen L. Arthur, Pamela J. Rice, Patricia J. Rice, Todd A. Anderson, Sadika M. Baladi, Keri LD Henderson y Joel R. Coats (2005) Phytoremediation: An Overview, Critical Reviews in Plant Sciences, 24: 2, 109-122, DOI: 10.1080 / 07352680590952496
- ^ Miller, R., 1996, Fitorremediación, Informe de descripción general de la tecnología, Centro de análisis de tecnologías de remediación de aguas subterráneas, Serie O, Vol. 3 de octubre.
- ^ Cooney, C M. "Los girasoles eliminan los radionúclidos del agua en pruebas de campo de fitorremediación en curso". Ciencia y tecnología ambientales 30 (1996): 194.
- ^ a b Modelado de rizofiltración: absorción de metales pesados por las raíces de las plantas P. Verma *, KV George, HV Singh, SK Singh, A. Juwarkar y RN Singh National Environmental Engineering Research Institute (NEERI), Nehru Marg, Nagpur 440 020, India