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Resumen

Los biosólidos provienen especialmente de los tra-tamientos de aguas residuales. Como una forma desolucionar los problemas que estos traen al am-biente se tiene la fitorremediación como alternativaeficaz y económica para garantizar que estosbiosólidos no contengan cargas tan altas de conta-minantes, como metales pesados, y que puedanser utilizados para abonar el suelo, entre otras tan-tas alternativas.

Palabras clave: Biosólido. Fitorremediación. Conta-minación.

Artículo de Revisión

Fitorremediación: la alternativa para absorber metalespesados de los biosólidos

Lina Marcela Agudelo Betancur1 / Karina Isabel Macias Mazo1/ Alfredo José SuárezMendoza1

Líneas de investigación: Tratamiento de aguas y bioindicadores ambientales. Grupo de InvestigaciónAplicada en Medio Ambiente GAMA. Semillero de Investigación en Gestión y Medio Ambiente SIGMA.

Phytoremediation as an alternative to absorb heavy metals from biosolids

Abstract

Biosolids come from the treatment of waste water. Asa special way to solve the problems they bring toenvironment, phytoremediation becomes an effectiveand cheap way to guarantee the result of biosolidswithout high content of contaminants, as heavymetals, and also guarantees that biosolids can beused as manure, among many other uses.

Key words: Biosolid. Phyitoremediation.Contamination.

Introducción

Actualmente, en el departamento de Antioquiaexisten numerosas plantas de tratamiento deaguas residuales que generan biosólidos, adicio-nando otro problema en la disposición final deresiduos, desconociéndose las concentracionesde metales que tienen en su composición.

A pesar de la existencia de tratamientos para es-tos biosólidos -deshidratación, incineración, en-tre otros-, en nuestro país no contamos con latecnología, ni los recursos necesarios para reali-zar estas prácticas, por lo que es importante inves-tigar alternativas diferentes, que tengan unos cos-tos menores para la solución de esta problemáti-ca. Entre las múltiples alternativas que se pre-sentan están. el compostaje, la fitorremediación,la biorremediación, y el lombricultivo.

Es por esto, que como forma de aprovechamien-to, la fitorremediación constituye una alternativa

que puede ser económica y muy eficaz, para elaprovechamiento y tratamiento de este tipo debiosólidos.

Los biosólidos

Los biosólidos son los materiales orgánicos, ri-cos en nutrientes que resultan del tratamiento delas aguas residuales domésticas en una plantade tratamiento. Son un recurso beneficioso, puescontienen nutrientes esenciales para las plantasy son materia orgánica, que puede ser recicladapara uso como fertilizante y abono, mejorando yconservando las tierras productivas y estimulan-do el crecimiento de las plantas.

Muchas ciudades todavía, vierten sus aguas ne-gras sin tratar directamente en los ríos, lagos ybahías del país. Gracias a la regulación de estasdescargas, en la actualidad los gobiernos localestienen la obligación legal de tratar sus aguas

1 Estudiante de ingeniería ambiental de la Corporación Universitaria Lasallista.Correspondencia: Karina Isabel Macías Mazo, email: kamacias@epm.net.co

Fecha de recibo: 01/07/2005; fecha de aprobación: 19/07/2005

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residuales y tomar la decisión de reciclar losbiosólidos como fertilizantes, incinerarlos o ente-rrarlos en un relleno sanitario.2

El tratamiento de los biosólidos, empieza antesde que las aguas negras lleguen a la planta detratamiento de aguas residuales. En muchos sis-temas grandes de tratamiento de aguas residuales,las disposiciones legales requieren que los cen-tros industriales den tratamiento preliminar a estaagua, para extraer muchos contaminantes peligro-sos, antes de enviarlas a una planta de tratamiento.

Las plantas de tratamiento de aguas residualesmonitorean las corrientes de aguas negras entran-tes para asegurar la reciclabilidad y compatibili-dad con el proceso de la misma planta. Una vezque estas aguas llegan a la planta, pasan por pro-cesos físicos, químicos y biológicos, que las lim-pian y extraen los sólidos. Si es necesario, lossólidos se tratan a su vez con cal para elevar elnivel de pH y así eliminar los olores desagrada-bles. Los procesos de tratamiento sanean lasaguas residuales para controlar los agentes pató-genos (organismos que causan enfermedades,como ciertas bacterias, virus y parásitos) y otrosorganismos capaces de transmitir enfermedades.3

Después de darles tratamiento y procesarlos, losbiosólidos pueden reciclarse y aplicarse como fer-tilizante para mejorar y conservar las tierras pro-ductivas y estimular el crecimiento de las plan-tas. La aplicación controlada de biosólidos a latierra, completa un ciclo natural en el medio am-biente, en lugar de ocupar espacio en un rellenosanitario o en otro centro de desechos.3,4

La EPA de Estados Unidos, calcula que las 16.000plantas de tratamiento de aguas residuales gene-ran aproximadamente 7 millones de toneladas debiosólidos. Alrededor de 60% de todos losbiosólidos, se usan de manera benéfica como fer-tilizante en las tierras de cultivo después del tra-tamiento; 17% termina enterrado en un rellenosanitario; 20% se incinera; y cerca de 3% se uti-liza como relleno de tierra o cubierta de recupera-ción de minas. Sólo un pequeño porcentaje (mu-cho menos del 1%) del total de la oferta de ali-mentos se fertiliza con biosólidos, los que tam-bién contienen materia orgánica valiosa que me-jora la calidad y estructura de la tierra.4

Décadas de estudios, han demostrado que losbiosólidos pueden usarse sin peligro en los culti-

vos alimenticios concluyendo de esto que «el usode estos materiales en la producción de cosechaspara consumo humano cuando se practican deacuerdo con los lineamientos existentes, presen-tan muy pocos riesgos para el consumidor, la pro-ducción de cultivos y el medio ambiente».3 Losnutrientes que se encuentran en los biosólidos,como el nitrógeno, fósforo y potasio, y los oligoele-mentos, como el calcio, cobre, hierro, magnesio,manganeso, azufre y zinc, son necesarios para laproducción y crecimiento de las cosechas. El usode los biosólidos reduce los costos de produc-ción del agricultor y repone la materia orgánicaque se va agotando con el tiempo. La materia orgá-nica mejora la estructura del suelo, ya que aumentala capacidad de la tierra para absorber y almace-nar la humedad. Los cultivos aprovechan de ma-nera muy eficiente el nitrógeno orgánico y el fósforoque se encuentran en los biosólidos porque estosnutrientes vegetales se liberan lentamente a lo lar-go de la temporada de cultivo. Esta eficiencia dis-minuye las probabilidades de contaminación de ni-trógeno y fósforo en los mantos de aguas freáticas.2

Reglas acerca de dónde pueden aplicarse losbiosólidos

Para determinar si se pueden aplicar biosólidosen una plantación específica, por lo general lapersona que va a llevar a cabo la aplicación reali-za una evaluación de la idoneidad del sitio. La eva-luación examina los suministros de agua, las ca-racterísticas del suelo, las pendientes, vegetación,necesidades de cultivo y las distancias a los man-tos de agua superficial y subterránea.

Hay diferentes clases de biosólidos: los Clase Ano contienen niveles detectables de agentespatógenos, satisfacen los requerimientos estric-tos de reducción de atracción de vectores y nive-les bajos de contenido de metales y sólo tienenque solicitar permisos para garantizar que estasnormas tan estrictas han sido cumplidas. LosClase B reciben tratamiento, pero aún contienenniveles detectables de agentes patógenos; estostienen restricciones al acceso público. Laplaneación del manejo de nutrientes garantiza quese apliquen biosólidos a la tierra agrícola en lascantidades y las calidades apropiadas.

La aplicación de biosólidos se calcula específica-mente, para que coincida con los requerimientos

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de captación de nutrientes del cultivo en particu-lar. Los técnicos en manejo de nutrientes, traba-jan con la comunidad agrícola para asegurar laaplicación adecuada a las tierras y el control delos nutrientes. 4

La fitorremediación

La fitorremediación (phyto = planta y remediación= mal por corregir), es un proceso que utiliza plan-tas para remover, transferir, estabilizar, concen-trar y/o destruir contaminantes (orgánicos e inorgá-nicos) en suelos, lodos y sedimentos, y puedeaplicarse tanto in situ como ex situ. Los mecanis-mos de fitorremediación incluyen la rizodegrada-ción, la fito-extracción, la fitodegradación y la fitoes-tabilización.5

La rizodegradación se lleva a cabo en el sueloque rodea a las raíces. Las sustancias excretadasnaturalmente por éstas, suministran nutrientes pa-ra los microorganismos, mejorando así su activi-dad biológica. Durante la fitoextracción, los con-taminantes son captados por las raíces (fitoacumu-lación), y posteriormente éstos son traslocadosy/o acumulados hacia los tallos y hojas (fitoex-tracción). En la fitoestabilización, las plantas li-mitan la movilidad y biodisponibilidad de los con-taminantes en el suelo, debido a la producción enlas raíces de compuestos químicos, que puedenadsorber y/o formar complejos con los contami-nantes, inmovilizándolos así en la interfaseraíces:suelo. La fitodegradación consiste en elmetabolismo de contaminantes dentro de los teji-dos de la planta, a través de enzimas que catalizansu degradación.

La fitorremediación puede aplicarse eficientementepara tratar suelos contaminados con compuestosorgánicos como benceno, tolueno, etilbenceno y xi-lenos (BTEX); solventes clorados; HAPs; desechosde nitrotolueno; agroquímicos clorados y órganofos-forados; además de compuestos inorgánicos comoCd, Cr(VI), Co, Cu, Pb, Ni, Se y Zn. Se ha demos-trado también su eficiencia en la remoción de meta-les radioactivos y tóxicos de suelos y agua.6

Existen varias limitaciones que deben considerar-se para su aplicación: 7

• El tipo de plantas utilizado: determina la profun-didad a tratar.

• Altas concentraciones de contaminantes pue-den resultar tóxicas.

• Puede depender de la estación del año. Y:

• La toxicidad y biodisponibilidad de los productosde la degradación no siempre se conocen y pue-den movilizarse o bioacumularse en animales.

Cuando las plantas han absorbido los contami-nantes acumulados, pueden ser cosechadas y serdesechadas. Si los contaminantes químicos or-gánicos se degradan en las moléculas como eldióxido de carbono, las plantas pueden no reque-rir ningún método especial de disposición.

La incineración controlada es el método más co-mún para disponer las plantas que han absorbidocantidades grandes de contaminantes. Este pro-ceso produce cenizas, que se pueden desecharen los sitios destinados para tal fin. Para las plan-tas que han absorbido los metales, la incinera-ción controlada produce las cenizas con altoscontenidos de metales.8

Ventajas y desventajas de la Fitorremediación

Ventajas

• Los metales absorbidos por las plantas, pue-den ser extraídos de la biomasa cosechada ydespués ser reciclados. La fitorremediación sepuede utilizar para limpiar una gran variedad decontaminantes, por su capacidad de absorciónde estos metales en sus raíces.

• Puede reducir la entrada de contaminantes enel ambiente, disminuyendo su salida a los siste-mas de las aguas subterráneas, por que los con-taminantes quedan atrapados en las plantas.

Desventajas

• El metal pesado ó el contaminante emplea el ci-clo natural de plantas y por lo tanto toma tiempo.

• La fitorremediación trabaja lo mejor posible cuan-do los contaminantes están al alcance de lasraíces de las plantas, típicamente de tres a seispies de profundidad para las plantas herbáceasy 10 a 15 pies para los árboles.

• Algunas plantas absorben muchos metales ve-nenosos, lo que implica un riesgo potencial a lacadena alimenticia.9

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• Para que una tecnología sea sostenible, debeser económicamente viable y ambientalmentecompatible. La fitorremediación utiliza las capa-cidades existentes de las plantas y de los sis-temas que apoyan para limpiar los suelos, sien-do más rentable que los métodos usados tradi-cionalmente para la recuperación de suelos con-taminados. La fitorremediación implica menostrabajo y no perturba los alrededores naturalesdel sitio de la contaminación. Aunque es unatécnica que toma tiempo, es una buena manerade hacer uso de los recursos naturalmente exis-tentes.

Conclusión

La fitorremediación constituye una alternativa efi-caz y económica para realizar procesos de des-contaminación de metales pesados en biosólidos,sin causar deterioro en los suelos en los que sonaplicados, disminuyendo la contaminación no solodel suelo, si no también del agua y de los que apartir del suelo, puedan llegar a cualquier orga-nismo vivo.

Referencias

1. CHAUDHRY Q, BLOM-ZANDSTRA M, GUPTAS, JONER EJ .Utilising the synergy betweenplants and rhizosphere microorganisms toenhance breakdown of organic pollutants in theenvironment. En: Environ Sci Pollut Res Int.Vol.12, No. 1. (2005) ;p.34-48.

2. GARCIA G, ZANUZZI AL, FAZ A. Evaluation ofheavy metal availability prior to an in situ soilphytoremediation program. En: Biodegradation.Vol. 16, No. 2 (Marzo 2005); p.187-94

3. LLAMAS A,TREVIÑO ARJONA B. Aprovecha-miento de biosólidos como una fuente de ener-

gía ecológica. En: Revista transferencia.Monterrey: Tecnológico de Monterrey. Año 17.No. 68. (Octubre 2004). [Citado noviembre 2004]URL disponible en: http://www.mty.itesm.mx/die/ddre/transferencia/PDF.html

4. XIA HP. Ecological rehabilitation andphytoremediation with four grasses in oil shalemined land. En: Chemosphere.Vol.54, No. 3(Enero 2004);p.345-53.

5. STEVEN R. Introduction to phytoremediación.U.S. Environmental Protection Agency. [Cita-do marzo 22 2005] URL disponible en: http://www.epa.gov/nrmrl/lrpcd/rcb/introphy.htm ?

6. USDA. Phytoremediation: Using plants to CleanUp Soils. Agricultural Research Service, UnitedStates Department of Agriculture [Citado 8 dejunio de 2005] URL disponible en:www.ars.usda.gov/is/ar/archives/jun00/soil0600.htm.

7. INSTITUTO NACIONAL DE ECOLOGÍA DEMEXICO. Tecnologías de remediación. [25/03/2003] URL disponible en: http://www.ine.gov.mx/ueajei/publicaciones/libros/372/tecnolog.html?id_pub=372#top.

8. TECHNOLOGY INNOVATIONS OFFICEUNITED STATES ENVIRONMENTALPROTECTION AGENCY. A Citizen’s Guide toPhytoremediation. [Citado:agosto 8 de 1998]URLdisponible en: www.cluin.org/download/citizens/citphyto.pdf

9. THE GOVERNMENT OF CANADA’S BIO-TECHNOLOGY RESOURCE FOR CONSU-MERS, INDUSTRY, SCIENTISTS AND EDU-CATORS. Phytoremediation.. [Citado 8 de ju-nio 2005] URLdisponible en: http://w w w . b i o b a s i c s . g c . c a / e n g l i s h /view.asp?x=596&all=true.