Typha domingensis, la espadaña del sur, una planta pantanosa llena de juncos que habita en aguas dulces o ligeramente salobres y mide unos 2,5 m de altura, puede capturar hasta 34 veces más manganeso del suelo contaminado que otras plantas que se encuentran en entornos similares. En un estudio reciente, acumuló entre 10 y 13 veces más manganeso que otras plantas de humedales naturales como hibiscos, juncias y juncos, lo que demuestra su potencial para su uso en la rehabilitación sostenible de áreas afectadas por relaves de minas de hierro.

Se publica un artículo sobre el estudio en el Journal of Cleaner Production por científicos de la Facultad de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidad de São Paulo (ESALQ-USP) en Brasil y colaboradores.

Según el artículo, T. domingensis es altamente eficiente en la fitorremediación, debido especialmente a su capacidad para eliminar el manganeso, un micronutriente potencialmente tóxico que puede constituir un peligro ecológico importante.

El análisis realizado por los investigadores mostró que la cantidad de manganeso corresponde a 6.858 miligramos por kilogramo (mg/kg) en los brotes de la planta, en comparación con un promedio de 200 mg/kg para otras especies.

El trabajo de campo se realizó en Regência, en el estuario del río Doce, estado de Espírito Santo, área inundada por parte de los 50 millones de metros cúbicos de residuos de minería de hierro liberados cuando la represa de relaves de Fundão se rompió en noviembre de 2015 en la localidad de Mariana, Minas Gerais ( un estado vecino a Espírito Santo), provocando el peor desastre ambiental en la historia de Brasil.

El desastre afectó a 41 municipios de Minas Gerais y Espírito Santo, y fallecieron 19 personas. Los desechos tóxicos llegaron al estuario unas dos semanas después y se estima que contaminaron 240,8 hectáreas de selva tropical atlántica y mataron 14 toneladas métricas de peces. Muchos proyectos y programas se han puesto en marcha desde entonces para tratar de mitigar los daños, pero el estuario sigue contaminado.

El estudio mostró que las plantas en el estuario extrajeron 147 toneladas métricas de manganeso, o 75,7 toneladas por hectárea (t/ha).

Un estudio anterior realizado en la misma área y publicado en el Journal of Hazardous Materials en enero de 2022 mostró que las mismas plantas eliminaban mayores cantidades de hierro del suelo y el agua contaminadas que Hibiscus tiliaceus, un árbol de 4 a 10 m con flores amarillas a menudo llamado hibisco de playa.

“Hemos estado trabajando en el Doce desde 2015 y hemos logrado una buena comprensión de la dinámica geoquímica de varios metales contenidos en los relaves, como hierro, manganeso y otros elementos potencialmente tóxicos. Esto nos da la oportunidad de avanzar en la planificación más estrategias efectivas de remediación para estas áreas contaminadas. El conocimiento acumulado en estos estudios se utilizará no solo para rehabilitar áreas degradadas sino también para formular estrategias de agrominería como una contribución a una minería más sostenible ", dijo Tiago Osório Ferreira, último autor de ambos artículos. Agencia FAPESP. Ferreira es profesor del Departamento de Edafología de la ESALQ-USP.

La fitorremediación implica el uso de plantas para extraer y eliminar contaminantes elementales o disminuir su biodisponibilidad en el suelo. La agrominería consiste en cultivar plantas capaces de almacenar metales en sus raíces y hojas con el fin de extraer estos metales para uso industrial. En línea con el concepto de economía circular, esta extracción natural tiene dos propósitos a la vez:producir metales y desintoxicar suelos. La técnica no es muy utilizada en la actualidad. En Australia, por ejemplo, se están llevando a cabo varios proyectos de agrominería.

"Sabíamos por investigaciones realizadas por otros que el manganeso es un problema en la región, ya que contamina el agua, el suelo y los peces. Cuando fuimos al área afectada por los relaves de mineral de hierro, esperábamos encontrar que T. domingensis y Eleocharis acutangula [Pico agudo ] acumuló más manganeso que H. tiliaceus, especie arbórea que se encuentra en la zona, pero los resultados mostraron que T. domingensis puede acumular 13 veces más manganeso en sus partes aéreas que las otras dos especies, proceso que tuvo un menor impacto vía placa de hierro radicular [una forma de adaptación fisiológica mediante la cual el óxido de hierro se precipita para formar una placa de hierro en la superficie de las raíces de la planta]", dijo Amanda Duim Ferreira, primera autora de ambos artículos.

Según el último estudio, T. domingensis acumuló 18 mg/kg en raíces y 55 mg/kg en placa de hierro.

Las plantas adaptadas a ambientes de humedales capturan oxígeno de la atmósfera a través de sus partes aéreas y lo transfieren a las raíces a través de un tejido poroso llamado aerénquima. Esta oxigenación mantiene el sistema radicular, que es el responsable del anclaje así como de la ingestión de agua y sales minerales.

La absorción de materia orgánica por parte de las plantas favorece la disolución del óxido de manganeso y la liberación de protones puede desencadenar la disolución del carbonato de manganeso. Por otro lado, las plantas acuáticas también pueden oxidar su rizosfera (la zona que rodea las raíces de las plantas donde la biología y la química del suelo están influenciadas por las raíces) debido al transporte interno de oxígeno a las raíces para evitar la hipoxia. Este proceso puede reducir la biodisponibilidad del manganeso.

Métodos

Los investigadores midieron los parámetros fisicoquímicos del suelo (pH de la rizosfera, pH del suelo en masa y potencial redox), así como el contenido orgánico total de carbono. También extrajeron manganeso del suelo en sitios con vegetación natural de las tres especies de plantas y realizaron el fraccionamiento geoquímico del manganeso en los suelos estudiados.

Los niveles de manganeso se midieron en las raíces, la parte aérea y las placas de hierro de las plantas. Se determinaron factores de bioconcentración y translocación para estimar su capacidad de actuar como hiperacumuladores de manganeso y potencial uso en programas de fitorremediación.

"Estos descubrimientos abren un abanico de posibilidades para el uso de la fitorremediación. El conocimiento de los mecanismos de absorción puede ser la base para cultivar T. domingensis a través de diferentes estrategias para obtener resultados óptimos. Hemos pasado de la fitorremediación a la agrominería a medida que continuamos con esta investigación. ”, dijo Tiago Osório Ferreira, quien dirige el Grupo de Investigación en Geoquímica de Suelos de la ESALQ-USP.

Duim Ferreira, quien realiza una pasantía de investigación en la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NCSU) en los EE. UU., se está enfocando en técnicas para cultivar T. domingensis para optimizar su potencial de fitorremediación. “Estamos aplicando varias técnicas sobre la base de lo que sabemos sobre el mejor momento para plantar y la cantidad de cosechas por año para aumentar la producción de biomasa y eliminar la mayor cantidad de manganeso y hierro”, dijo.

La planta continúa acumulando grandes cantidades de metales durante años, agregó. La presa reventó en 2015 y se han tomado muestras en el estuario todos los años desde 2019 (en agosto de 2021 y febrero de 2022). + Explora más

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