Número 39 | Cuarto trimestre 2014

Plantas devoradoras de metales pesados

Resumen

Un análisis realizado en el lecho de un tramo del río Guadalentín a su paso por el municipio de Lorca revela la presencia de metales pesados procedentes, en su mayor parte, de la industria de curtidos y actividades agrícolas. El metal pesado más abundante es el cromo, presentando niveles muy por encima de lo permitido, aunque también hay zinc y cobre. Por este motivo se va a desarrollar en este tramo del Guadalentín el proyecto LIFE Riverphy, que consiste en plantar plantas en el lecho contaminado para que absorban por las raíces los metales pesados y los incorporen en sus tejidos, eliminando del sedimento los metales. A este proceso se le denomina fitoextracción.
Las plantas empleadas son autóctonas, entre las que se encuentran tarays, espartos, baladres, sosas, cardos, etc. Una vez han absorbido suficiente metal, las plantas son recolectadas, plantándose otras nuevas para seguir con la fitoextracción. Las recolectadas se llevan a una cementera, donde son incineradas y usadas para la fabricación de cemento, ya que éste requiere de determinadas cantidades de metales pesados. Así se consigue el objetivo ‘Residuo Cero'.
Tras varios ciclos de plantación y extracción se pueden reducir notablemente las concentraciones de metales pesados y disminuir significativamente los riesgos para el medio ambiente y la salud pública.



A través del proyecto Riverphy se pretende recuperar un tramo contaminado del río Guadalentín. Para ello se prevé el uso de plantas autóctonas acumuladoras para absorber los metales pesados y el exceso de nutrientes del suelo.

La ribera del río Guadalentín, tras su paso por la ciudad de Lorca (Región de Murcia), está contaminada por metales pesados procedentes de industrias (principalmente de curtido de pieles), granjas (en su mayoría porcinas) y agricultura (como consecuencia de la fertilización excesiva con purines de cerdos).
Tradicionalmente las técnicas que se han empleado para la recuperación de sedimentos en ríos contaminados con metales pesados se han centrado en técnicas físicas y químicas ex-situ, como la solidificación, lavado de suelos, etc. Técnicas basadas en la biorremediación, como la fitoextracción, apenas se han puesto en práctica.
El proyecto LIFE11 ENV/ES/506 ‘Rehabilitación de un cauce fluvial contaminado por metales pesados mediante fitoextracción', que se desarrollará hasta marzo de 2017, dispone de un presupuesto de 1.714.651 euros, del cual la Unión Europea participa con 835.622 euros (48,8% del total), la Dirección General de Medio Ambiente participa con 362.874 euros (21,16%), la Universidad Politécnica de Cartagena con 347.406 euros (20,26%), el Ayuntamiento de Lorca con 117.504 euros (6,85%) y la Confederación Hidrográfica del Segura con 51.245 euros (2,99%).
 

orilla del Guadalentín


Descontaminar para compatibilizarlo con el entorno

 
El objetivo principal del proyecto es la descontaminación y recuperación de un tramo del río Guadalentín empleando medidas de fitoextracción. Para ello se prevé el uso de plantas autóctonas acumuladoras para absorber los metales pesados y el exceso de sales del suelo.
Además, se utilizarán técnicas de bioingeniería e integración paisajística para proteger laderas y restaurar las comunidades autóctonas de flora y fauna. En conjunto, estos cambios proporcionarán cobertura vegetal, ayudarán a mitigar la erosión del suelo y al restablecimiento del equilibrio ecológico sostenible, de forma que sea compatible con su entorno y teniendo en cuenta las necesidades de la población local y las actividades tradicionales.
Un proyecto para evaluar, demostrar y difundir una alternativa sostenible para la recuperación ambiental y paisajística de un tramo contaminado de 1.500 m del río Guadalentín tras su paso por el núcleo urbano de la ciudad de Lorca (Murcia).

¿Qué le ocurre al Guadalentín?
Se ha llevado a cabo un análisis del contenido de metales pesados en los sedimentos del lecho del tramo del río Guadalentín a rehabilitar, dentro de las acciones del proyecto LIFE+ Riverphy. Se han encontrado concetraciones no muy elevadas de cobre y de zinc, encontrándose por debajo de los niveles de referencia de la Región de Murcia en prácticamente todo el tramo estudiado. No asi la de cromo, que supera los niveles genéricos de referencia, seguramente por el vertido directo de lodos y aguas procedentes de la industria de curtidos.

¿Cómo se va a conseguir?
 
La restauración ambiental del lecho fluvial se conseguirá mediante el uso de la técnica denominada fitoextracción, que contribuye a transferir los metales desde el suelo a la vegetación, que será eliminada periódicamente. La vegetación utilizada será autóctona, por lo que favorecerá la recuperación de las comunidades naturales de flora y fauna. Con el descenso de los metales en el suelo y la restauración de la vegetación se pretende restablecer el equilibrio ecológico del sistema fluvial, siempre teniendo en cuenta el papel de la población local para su integración en la restauración paisajística.

Fitoextracción: ¿qué es realmente?

La contaminación del medio con metales pesados se ha convertido en un problema mundial que afecta a la producción de los cultivos, a la fertilidad y biomasa del suelo, y conduce a la acumulación de los metales en la cadena trófica. Los suelos contaminados con metales pesados representan no solo un riesgo para plantas y animales, sino también un riesgo para la salud pública. Como consecuencia, es necesario eliminar estos metales del suelo para garantizar un desarrollo sostenible. La fitorremedicación es la tecnología que usa la vegetación para limpiar medios contaminados, y está atrayendo la atención en los últimos años de muchos científicos, ingenieros y profesionales ambientales en la Administración Pública y en la industria. La remediación in situ usando plantas tiene el potencial de ser más económica que las actuales tecnologías y, simultáneamente, inicia la restauración paisajística del área.
 

El objetivo de la fitoextracción de suelos contaminados por metales pesados es extraer el metal del suelo y transferirlo y concentrarlo en la biomasa vegetal


La fitoextracción hace referencia a la absorción de contaminantes del suelo por las raíces de las plantas y su transporte a las partes aéreas o cualquier parte que sea recolectable, para eliminar los contaminantes y promover una limpieza a largo plazo del suelo. Según este enfoque, las plantas capaces de acumular metales deben ser plantadas en las zonas contaminadas y la biomasa enriquecida en metales pesados por la absorción radicular debe ser cosechada. Como resultado, una fracción de metal pesado se elimina del área afectada.
El éxito de la fitoextracción como técnica de rehabilitación depende de factores como la disponibilidad de los metales, así como de la capacidad de las plantas para absorber y acumular los metales en las partes aéreas.
La biomasa cosechada normalmente se incinera y raramente se recicla o se usa debido a su carga contaminante. Las plantas ideales para la fitoextracción deben tener la habilidad de producir grandes cantidades de biomasa, ser fáciles de recolectar y tener un rango amplio de acumulación de metales pesados en sus partes recolectables. No obstante, no se conoce ninguna planta que cumpla con todos los criterios. El uso de plantas modificadas genéticamente se puede usar también para cumplir con los mencionados atributos. La tasa de fitoextracción es directamente proporcional a la tasa de crecimiento de la planta, y la cantidad total de los metales fitoextraídos está relacionada con la biomasa recolectada, lo que hace el proceso de fitoextracción muy lento. Para ello es necesario identificar especies de rápido crecimiento y fuertes genotipos acumuladores.
Para una fitoextracción efectiva, no sólo se deben absorber los metales rápidamente, sino que deberían ser transportados desde las raíces a las partes aéreas. A pesar de la presencia posible de grandes cantidades de metales en los suelos, su absorción por las plantas está condicionada por su fracción biodisponible. A pesar de su abundancia, muchos metales pesados pueden tener una biodisponibilidad (disponibilidad en el suelo para ser absorbidos) baja por estar precipitados como consecuencia del pH del medio, o estar unidos a las partículas del suelo. La disponibilidad y movilidad de los metales en la rizosfera (suelo directamente influido por la actividad de las raíces) también depende de la actividad microbiana en esta zona y de la liberación de exudados radiculares. La acidificación de la rizosfera, la exudación de compuestos orgánicos y los mecanismos que intervienen en la adquisición del fósforo contribuyen a incrementar la biodisponibilidad de ciertos metales. Gran parte de los metales acumulados están, además, unidos a ácidos orgánicos, aminoácidos, péptidos y proteínas.
Por tanto, el objetivo de la fitoextracción de suelos contaminados por metales pesados es extraer el metal del suelo y transferirlo y concentrarlo en la biomasa vegetal, que posteriormente se cosechará y se eliminará.Esto se debe a que los metales pesados no pueden metabolizarse o degradarse, siendo persistentes en el medio.
 

divulgación


Procedimiento de actuación LIFE+ en 6 pasos
  1.  La ribera del río Guadalentín, tras su paso por la ciudad de Lorca (Región de Murcia), está contaminada por metales pesados procedentes de industrias, granjas y agricultura.
  2. La restauración ambiental del lecho fluvial se conseguirá mediante el uso de la técnica denominada fitoextracción. Este mecanismo contribuye a transferir los metales desde el suelo a la vegetación.
  3. Las plantas absorben los metales pesados del sedimento conforme crecen, y los acumulan en sus tejidos.
  4. Las plantas que han acumulado los metales pesados en sus tejidos son cortadas o arrancadas para eliminar el metal del medio.
  5. Las plantas eliminadas son transportadas a una cementera para producir energía mediante su combustión. Las cenizas generadas se incorporan en la producción de cemento, ya que éste requiere de ciertas cantidades de metales pesados para su fabricación. De este modo se consigue el objetivo ‘Residuo Cero'.
  6. Tras varios ciclos de plantación y extracción de la vegetación se puede conseguir la eliminación de gran parte de los metales pesados del sedimento, reduciendo los riesgos ambientales y de salud pública.
¡Que comience la fitoextracción!
 
Ya está redactado y aprobado el proyecto de plantaciones para la fitoextracción en Riverphy. Este proyecto engloba las tareas que se llevarán a cabo en el tramo de 1.500 m del lecho del río Guadalentín para implementar con éxito las acciones técnicas incluidas en la memoria del Proyecto LIFE+ Riverphy aprobado por la Comisión Europea. Las obras que se proponen son las siguientes:
  1. Siega, corta y recogida previa de biomasa en toda la superficie de actuación con cobertura vegetal previa.
  2. Plantaciones y siembras para fitoextracción.
  3. Adición de agentes quelantes y bioestimulantes mediante un diseño de parcelas experimentales demostrativas con cinco tratamientos (sin adición de agentes, adición de DTPA, adición de EDDS, adición de MGDA y adición de microorganismos efectivos). Los agentes quelantes son ácidos orgánicos, de origen natural o sintético, que se adicionan al suelo y favorecen la movilidad de los metales pesados, incrementando su absorción por parte de la vegetación. Los agentes bioestimulantes son productos basados en poblaciones de microorganismos que se adicionan al suelo y también favorecen la movilidad de los metales pesados.
  4. Siega, corta y recogida final de la biomasa en toda la superficie de actuación.
  5. Plantaciones y siembras en toda la superficie.
    Las especies seleccionadas para la fitoextraccion son:
    Atriplex halimus (salao).
    Hyparrhenia sinaica (cerrillo).
    Lygeum spartum (albardín).
    Piptatherum miliaceum (mijera).
    Salsola oppositifolia (salao borde).
    Suaeda vera (sosa).
    Silybum marianum (cardo mariano).
    Tamarix africana (taray).
    Dittrichia viscosa (olivarda).
    Foeniculum vulgare (hinojo).
    Stipa tenacissima (esparto).
    Phagnalon saxatile (manzanilla yesquera).
    Nerium oleander (baladre o adelfa).
Las obras de siega, corta y recogida de la biomasa actual y la plantación de especies fitoextractoras en el primer tramo de 500 m del cauce comienzan en enero de 2015.
 
Resultados esperados
  • Descenso de Cr, Cu y Zn en el lecho del río contaminado.
  • Aumento de cobertura de vegetación autóctona de ribera.
  • Restauración de comunidades microbianas y colonización de la planta.
  • Restauración física, química y biológica de las propiedades del suelo y su funcionamiento.
  • Restauración paisajística basada en criterios ecológicos y estéticos.
  • Aprovechamiento energético y valorización de la biomasa extraída del cauce: ‘residuo cero'.
  • Demostración satisfactoria de la viabilidad de las técnicas fitoextractoras para rehabilitar cauces contaminados.

Datos del proyecto
Equipo:
El proyecto se plantea bajo una óptica participativa, en la que todos los socios aportarán sus conocimientos y experiencias además de participar en la toma de decisiones y en el control de las acciones del proyecto.
Coordinador:
Dirección General de Medio Ambiente. Región de Murcia (CARM). C/Catedrático Eugenio Úbeda, 3, 4ª planta. 30071 Murcia. 
Socios:
Grupo de Gestión, Aprovechamiento y Recuperación de Suelos y Aguas (Garsa). Universidad Politécnica de Cartagena. Plaza Cronista Isidro Valverde. Edificio La Milagrosa. 30202 Cartagena (Murcia).
Ayuntamiento de Lorca. Plaza de España, 1. 30800 Lorca (Murcia).
Confederación Hidrográfica del Segura. Plaza Fontes, 1. 30001 Murcia.


Fuente:
Confederación Hidrográfica del Segura (online), en https://www.chsegura.es/chs/cuenca/segurariverphy.
Boletín Informativo Riverphy Lorca, disponible en http://www.liferiverphy.eu.



Área de aplicación del proyecto
Técnico tomando muestras
Lorca
Actividades divulgativas del proyecto
Orilla del Guadalentín a su paso por Lorca