USO DE PLANTAS PARA RECUPERAR UN AMBIENTE DAÑADO.pdf

1. USO DE PLANTAS
PARA
RECUPERAR UN
AMBIENTE
DAÑADO

2. BIORREMEDIACIÓN
Para contrarrestar los efectos de los
contaminantes, se comenzó a utilizar
una práctica llamada
biorremediación y hace referencia a
la aplicación de estrategias
fisicoquímicas para evitar el daño y la
contaminación en el suelo. También
es posible aplicar estrategias de
remediación que fuesen biológicas,
basadas esencialmente en los
observación de la capacidad de los
microorganismos de degradar en
forma natural ciertos compuestos
contaminantes.

3. La biorremediación es una ciencia ambiental que amplifica
las acciones biológicas naturales para remediar las aguas
subterráneas contaminadas y el suelo contaminado. En lugar
de utilizar costosos equipos de rehabilitación ambiental para
eliminar materiales tóxicos no tratados y desecharlos en otro
lugar, las técnicas de biorremediación utilizan microbios
biológicos para realizar el trabajo de limpieza.
El proceso de biorremediación es un proceso biológico que
estimula a los microbios útiles a utilizar contaminantes
dañinos como fuente de alimentos y energía. Ciertos
microorganismos comen productos químicos tóxicos y
patógenos, los digieren y eliminan al cambiar su composición
en gases inofensivos como el etanol y el dióxido de carbono.
Algunas condiciones de suelo y agua contaminadas ya
tienen los microbios adecuados. Aquí, la intervención humana
puede acelerar la remediación natural al impulsar la acción
microbiana.

4. TIPOS DE BIORREMEDIACIÓN
La biorremediación es tan compleja que se puede clasificar en múltiples
tipos dependiendo de los criterios elegidos.
Según dónde se hace la biorremediación
In Situs: Donde todo el trabajo de
biorremediación se realiza
directamente en el sitio de
contaminación
Ex Situs: Significa retirar el material
contaminado a un lugar de
tratamiento remoto.

5. Según la estrategia de
biorremediación
Bioestimulación: aprovecha las
particularidades de los organismos que
ya están en el suelo o cuerpo de agua a
tratar y busca adecuar las condiciones
ambientales para potenciar el desarrollo
de los mismos y la consecuente
degradación de contaminantes.
Bioaumentación: Implica la incorporación
de organismos, que tienen la capacidad
de degradar el compuestos, a un
ambiente contaminado. De esta forma
se busca optimizar el proceso de
remediación.

6. SEGÚN LOS ORGANISMOS
USADOS PARA LA
BIORREMEDIACIÓN
Degradación enzimática. Esta técnica hace
referencia al uso exclusivo de enzimas para
remediar un ambiente contaminado.
Biorremediación microbiana. En este caso, se
refiere al uso de bacterias y hongos para
remediar el sitio contaminado. Se buscan
especies que sean capaces de metabolizar los
compuestos contaminantes.
Fitorremediación. Aquí la biorremediación es
llevada a cabo exclusivamente por plantas.

7. Es el uso de plantas (o plantas en
combinación con microorganismos) para
degradar, asimilar, metabolizar o desintoxicar
metales pesados, compuestos orgánicos y
compuestos radiactivos de ambientes
contaminados (suelos, agua o aire).
O también: es el empleo de la vegetación para
el tratamiento in situ de suelos, sedimentos y
aguas contaminadas
Se basa en los procesos que ocurren
naturalmente por los cuales las plantas (y los
microorganismos rizosféricos) degradan y
secuestran contaminantes orgánicos e
inorgánicos.
FITORRENEDIACIÓN

8. Sustratos sólidos (suelos y sedimentos): Lugares de prácticas
militares (TNT, metales, orgánicos), campos agrícolas (herbicidas,
pesticidas, metales, selenio), suelos industriales (orgánicos,
metales, arsénico), minas (metales), sitios aledaños a pozos
de petróleo (HC), lugares dedicados al tratamiento de maderas
(PAHs, hidrocarburos policíclicos aromáticos)
Sustratos líquidos: Aguas residuales (nutrientes, metales),
drenajes de aguas de riego agrícola (nutrientes, fertilizantes,
metales, arsénico, selenio, boro, pesticidas orgánicos y herbicidas),
efluentes industriales (metales, selenio), efluentes de minería
(metales)
Sustratos gaseosos: aire libre e interior (óxidos de nitrógeno, SO2,
ozono, CO2, gases neurotóxicos, partículas de hollín, e hidrocarburos
halogenados volátiles). Esta aplicación es bastante más teórica
que real.
LA FITORREMEDIACIÓN PERMITE
DETOXIFICAR DISTINTOS SUSTRATOS:

9. PASTURAS LEGUMINOSAS
FREATÓFITAS
TIPOS DE PLANTAS MÁS USADAS:
ACUÁTICAS
Ṕlantas de raíces
profundas
(álamo, sauce,
algodonero).
Permiten la
degradación de
contaminantes en
humedales
artificiales
como en plantas
de tratamiento de
aguas residuales.
Permiten fijar
nitrógeno y
enriquecer el suelo
en compuestos
nitrogenados.
Por su tipo de raíz
retienen el suelo y
evitan la erosión. Se
usa para suelos que
no están
contaminados a
mucha
profundidad, ya que
estas plantas no
penetran muy al
fondo pero sí
cubren grandes
superficies.

10. Debe tolerar y acumular altas concentraciones de metales
en las partes cosechables.
Debe tener una alta tasa de crecimiento, ya que acelera
el proceso de descontaminación. No se suelen usar plantas
hipercontaminadoras porque son de pequeño porte, por lo que
aunque tienen una alta eficiencia de retirada de metales
pesados del medio, al ser pequeñas no retiran grandes cantidades
de contaminantes desde el punto de vista cuantitativo. A largo
plazo, es más útil usar plantas de mayor porte aunque no tengan
tanta capacidad de acumulación, pero el resultado es mejor.
Debe producir un gran volumen de biomasa.
CARACTERÍSTICAS DESEABLES EN LA
PLANTA:

11. MECANISMOS DE ABSORCIÓN Y
ACUMULACIÓN DE METALES
Las plantas tienen mecanismos de tolerancia para contaminantes inorgánicos,
como metales pesados, y a algunas para contaminantes orgánicos.
El primer mecanismo es la adsorción a la pared celular. Muchos contaminantes,
sobre todo inorgánicos, poseen cargas positivas, como los metales pesados, que
se pueden pegar, adherir a la pectinas de la pared celular que tienen cargas
negativas. Donde hacen mucho menos daño que sientrasen al interior de la célula.
El segundo mecanismo de tolerancia, exclusivo en este caso para algunos contaminantes
orgánicos, es la degradación enzimática. Las plantas no son capaces de degradar
metales pesados. Solo queda por comentar que la mayoría de las plantas
para solubilizar para hacer disponible a los contaminantes tipos metales pesados
secretan al exterior ácidos orgánico como malato o citrato, para aumentar la
biodisponibilidad de estos. Su intención será solubilizar fosfato, hierro… que si los
requieren para su vida, pero al secretaros, también actúan sobre los metales pesados
como contaminantes

12. MECANISMOS DE ABSORCIÓN Y
ACUMULACIÓN DE METALES
El último mecanismo de tolerancia a metales pesados es la
conjugación. Esta se puede producir tanto de contaminantes
inorgánicos (fundamentalmente) como metales pesados como de
contaminantes orgánicos. El contaminante se conjuga a
moléculas que sintetiza la planta: glutatión, metaloproteína,
fitoquelatinas y ácidos orgánicos (como malato o citrato), éstas
actúan como quelantes. Para que se unan a los azúcares hay que
añadirles grupos hidroxilo. Una vez que el contaminante orgánico
esta conjugado, normalmente en su forma conjugada se
secuestra bien en la vacuola o bien en el apoplasto. Evidentemente
alejándolo lo más posible de los lugares de donde ocurren la mayor
parte de los procesos metabólicos, el citoplasma. Este es el
mecanismo de secuestro.

14. Hiperacumuladoras: Thlapsi caerulescens, Brassica juncea, Pelargonium
spp.
BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LA
FITORREMEDIACIÓN
FITOEXTRACCIÓN O FITOACUMULACIÓN:
Las plantas se usan para concentrar metales en las partes cosechables
(parte aérea). Seusa para la descontaminación de metales y tóxicos
inorgánicos.
Plantas típicas empleadas en fitoextracción: girasol, mostaza de la
india, cebada.

15. Biodisponible para la planta: como iones,
adsorbidos a constituyentes inorgánicos del
suelo o unidos a sitios de intercambio o unidos
a moléculas orgánicas.
No biodisponible para la planta: como
complejos insolubles, como compuestos o
precipitados insolubles (óxidos, carbonatos,
hidróxidos), o integrados a la estructura de los
silicatos.
La biodisponibilidad de los metales para su
captación por la planta es un factor determinante
de la efectividad de la remediación. Los metales
en el suelo pueden estar distintas formas:

16. FORMAS DE INCREMENTAR LA
BIODISPONIBILIDAD:
Agregado de quelantes de metales.
Establecimiento de un pH moderadamente ácido,
que favorece la disminución de la adsorción de los
metales a las partículas de la fase sólida del suelo.
Disolución de surfactantes para contaminantes
hidrofóbicos.
Agregando microorganismos, fundamentalmente
por la bajada de pH, aunque también por la
liberación de agentes reductores.

17. Expresión del gen CAX-2 en tabaco:
El transporte de metales desde el citosol a la
vacuola es un componente importante para la
tolerancia a metales en las plantas. El
intercambiador de Ca2+ CAX2 (Calcium
exchanger 2) de Arabidopsis es un regulador
clave en este proceso.
Se expresó el gen bajo un promotor constitutivo, y
favorecía la acumulación de metales en la
vacuola, concretamente el Ca, el Cd y el Mn. Se
consiguió que la planta fuera más tolerante a
la acumulación de metales pesados (a
niveles elevados de Mn), pero sin embargo, no es
una buena planta para fitoextraer, ya que no
acumula los metales en el vástago y no es
posible incinerar dicha parte posteriormente.
ESTRATEGIAS CONCRETAS DE
FITOEXTRACCIÓN O FITOACUMULACIÓN:

18. Expresión de fitoquelatinas en plantas.
Las fitoquelatinas son compuestos
orgánicos capaces de unirse o quelarse
a metales pesados, derivan del
glutatión. Tiene varios grupos tiol, –SH.
En el esquema se ve el proceso de
síntesis de fitoquelatina a partir de
glutatión. Primero se ve el proceso de
síntesis del glutatión por 3 aminoácidos.
La enzima más regulada de este
proceso es la glutamicisteína sintetasa.
Esta es la que se sobreexpresa en
plantas y producir más fitoquelatina. No
se sobreexpresa la fitoquelatina
sintetasa, pese a parecer la opción más
lógica.

19. Las raíces de las plantas se usan para absorber,
precipitar y concentrar metales a partir de
medios líquidos contaminados. Se usa para
cantidades pequeñas de aguas residuales con
compuestos inorgánicos peligrosos. Infectando las
plantas con Agrobacterium se puede aumentar el
número de pelos absorbentes en las raíces, lo que
aumenta la superficie de contacto con las aguas
residuales.
RIZOFILTRACIÓN:

20. FITOESTABILIZACIÓN:
se usan plantas tolerantes a metales pesados que son capacesde
disminuir la movilidad de dichos metales en el suelo porque
puedenadsoberlos, haciéndolos no biodisponibles a otras plantas. Sin
embargo, no seelimina el metal del suelo, solo queda inmovilizado.
Se puede usar paracontaminantes orgánicos e inorgánicos, aunque
principalmente los segundos.
FITOESTIMULACIÓN:
se usan plantas que secretan exudados que favorecen
elcrecimiento de microorganismos capaces de descontaminar el suelo. Se
usa paradescontaminar contaminantes orgánicos que no se puede
incorporar a la planta,generalmente derivados del petróleo.
FITOVOLATILIZACIÓN
Las plantas captan y modifican metales pesados ocompuestos
orgánicos y los liberan a la atmósfera por la corriente
detranspiración. Se pueden usar para compuestos orgánicos (TCE y MTBE),
einorgánicos que sean volátiles, como el selenio y el mercurio.

21. FITODEGRADACIÓN:
Las plantas acuáticas y terrestres captan, almacenan y degradan
compuestos orgánicos para dar subproductos no tóxicos o
menostóxicos. Se usan para degradar herbicidas, explosivos, fenoles, entre
otros.
FITRANSFORMACIÓN:
Comprende los procesos de fitovolatilización y fitodegradación. Las
plantas deben poseer enzimas capaces de degradar los compuestos
orgánicos de forma inespecífica

22. ESTRATEGIAS CONCRETAS
Detoxificación de RDX por plantas de
Arabidopsis: el RDX es un explosivo tóxico
para las plantas y un agente
carcinógeno. Su degradación en el ambiente
es muy lenta. Las baterías del género
Rhodococcus son capaces de degradr RDX pero
no desarrollan suficiente biomasa para ser
utilizados en procesos de biodegradación. La
molécula responsable de la degradación del
RDX es un citocromo P450, el cual inicia el
proceso de descomposición del RDX. Se clonó
dicho gen y se transformaron plantas de
Arabidopsis bajo un promotor constitutivo.

23. ESTRATEGIAS CONCRETAS
Expresión de los genes mera y merB en plantas
transgénicas: no se conocen plantas
capaces de detoxificar el Hg, pero si
existen microorganismos capaces de hacerlo
(Desulfovibrio desulfiricans). El Hg es tóxico
porque es capaz de unirse a moléculas
orgánicas en sustitución a grupos metilos.
Existen dos enzimas que son capaces de
convertir el metilmercurio a Hg elemental a
través de dos reacciones, una de liberación del
Hg de la molécula orgánica y otra de reducción
del Hg a Hg elemental, que es más volátil y
menos tóxico. Las plantas transformadas con
los dos genes (merA y merB) presentan una
mayor volatilización del Hg.

24. VENTAJAS E
INCONVENIENTES DE
LA FITORREMEDIACIÓN:

25. VENTAJAS
Las plantas pueden ser utilizadas como bombas extractoras de
bajo costo para depurar suelos y aguas contaminadas
(costo 10 veces menor respecto de los métodos
tradicionales) ya que las emplean energía solar y además el
tratamiento es in situ.
Es un método apropiado para descontaminar superficies
grandes o para finalizar la descontaminación de áreas
restringidas en plazos largos. En estos últimos se usa para la
descontaminación final porque las plantas no crecerían en los
lugares con agentes fitotóxicos.
Es una metodología con buena aceptación pública (aunque no
estamos hablando de plantas transgénicas).
Se generan pocos residuos secundarios.

26. LIMITACIONES
El proceso se limita a la profundidad de penetración de las raíces o a
aguas poco profundas.
La fitotoxicidad es un limitante en áreas fuertemente contaminadas.
Los tiempos del proceso pueden ser muy prolongados.
La biodisponibilidad De los compuestos o metales es un factor limitante
de la captación. Las plantas solo podrán descontaminar el suelo si es
capaz de absorber el contaminante.
Deben considerarse contaminaciones potenciales de la cadena
alimentaria. Se deben usar plantas que no sean alimento de
los herbívoros de la zona para evitar el paso del contaminante a la
cadena trófica. También se puede ejercer control para que no ocurra la
ingesta si la planta sí es alimento de los animales.

27. CIBERGRAFÍA
Fitorremediación. (s. f.). Studocu.
https://www.studocu.com/es/document/universidad-pablo-de-
olavide/biotecnologia-vegetal/tema-10-fitorremediacion/3992490
Tecnologías de Fitorremediación. (2019, 31 diciembre). GIRH-TDPS.
https://girh-tdps.com/tecnologias-de-fitorremediacion/
BIOTECNOLOGIA Fitorremediación Y Biorremediación. (2012, 24 noviembre).
Ensayos - trxchabelo.
https://www.clubensayos.com/Tecnolog%C3%ADa/BIOTECNOLOGIA-
Fitorremediaci%C3%B3n-Y-Biorremediaci%C3%B3n/440520.html
Colaboradores de Wikipedia. (2022, 23 diciembre). Biorremediación.
Wikipedia, la enciclopedia libre. Consultado el 02/01/23.
https://es.wikipedia.org/wiki/Biorremediaci%C3%B3n
Guía: Qué Es La Biorremediación, Beneficios de La Biorremediación y Más.
(2021, 16 diciembre). Micro Blogs. Consultado el 02/01/23. https://ec2-
cli.com/es/qu%C3%A9-es-la-biorremediaci%C3%B3n-y-cu%C3%A1les-son-
sus-beneficios/