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Se utilizan cultivos energéticos para rehabilitar terrenos con metales pesados

Investigadores europeos de plantas desarrollaron y probaron en condiciones naturales un método de producción de biomasa en terrenos contaminados con metales pesados (HMC, por sus siglas en inglés) que mejora simultáneamente la calidad y la función del suelo.
Se utilizan cultivos energéticos para rehabilitar terrenos con metales pesados
Hay estudios que demuestran que las plantas cultivadas como cultivos energéticos para producir biomasa también pueden utilizarse para eliminar los metales pesados del suelo contaminado o para evitar que se extienda la propagación de estos contaminantes en el suelo, el aire y el agua. La iniciativa financiada con fondos europeos Phyto2Energy desarrolló un concepto innovador para la fitorremediación de terrenos contaminados, combinando y probando las propiedades beneficiosas que presentan las especies de los cultivos energéticos. Aparte de la producción de biomasa, algunas pueden acumular metales pesados en sus partes superficiales, mientras que otras pueden crecer en suelos contaminados sin absorberlos.

A pesar de que se trata de un proceso a largo plazo, la fitorremediación permite recuperar la capa arable del suelo para unos usos agrícolas normales, como el cultivo de alimentos y piensos. Entretanto, la fitoestabilización reduce la movilidad de sustancias contaminantes en el medio ambiente, centrándose en la estabilización a largo plazo y la contención del contaminante, y se aplica a tierras marginales muy contaminadas que nunca se utilizarían para fines agrícolas. «Sin embargo, gracias a las propiedades de algunas especies de cultivos energéticos resistentes a la absorción de metales pesados, esta tierra podría utilizarse para la producción de biomasa "limpia"», explica la coordinadora del proyecto, Izabela Ratman-Klosinska, del Instituto para la Ecología de Áreas Industriales (IETU) de Katowice, Polonia.

Absorción de metales pesados

Los investigadores estudiaron especies de cultivo energético seleccionadas previamente por ser más adecuadas para la producción de cultivos energéticos basados en la fitorremediación, a saber: «Miscanthus x giganteus», «Sida hermaphrodita», «Spartina pectinata» y «Panicum virgatum» en dos campos. El primero contaba con tierra cultivable contaminada con metales pesados, mientras que el segundo era una antigua zona de desecación de lodos de depuradora.

Los resultados indicaron que el contenido de materia orgánica determinaba el nivel de biodisponibilidad de los metales pesados y, por tanto, el nivel de absorción de metales pesados de las especies energéticas. «Independientemente del campo, los resultados más prometedores en términos de menor absorción de metales pesados y mayor producción de biomasa se obtuvieron con "Spartina pectinata”», afirma la doctora Marta Pogrzeba del IETU, que coordinó las investigaciones de las plantas y las pruebas de campo. «Esto la convierte en una especie candidata para la producción de biomasa segura, incluso en campos muy contaminados con un elevado nivel de metales pesados», añade.

Se determinó que la mayor absorción de plomo era la de «Miscanthus x giganteus», mientras que «Sida hermaphrodita» presentaba la mayor absorción de cadmio y zinc. Estas especies tuvieron, además, un rendimiento de biomasa satisfactorio, lo cual las convierte en candidatas adecuadas para la producción de cultivos energéticos basados en la fitorremediación.

Los microorganismos del suelo incrementan la biomasa

Los científicos también lograron demostrar el potencial de los microorganismos del suelo para incrementar el rendimiento de biomasa, investigando más de ciento cuarenta cepas bacterianas del sistema radicular de las especies de cultivos energéticos. De ciento cuarenta, los investigadores identificaron tres cepas bacterianas del complejo «Pseudomonas putida», que tras secuenciar su genoma resultaron ser únicas en cuanto a facilitación del crecimiento vegetal y aumento de la resistencia a los metales pesados. Estas características las convirtieron en candidatas prometedoras para una fórmula bioestimulante específica para cultivos energéticos», señala la profesora Grażyna Płaza del IETU, responsable de coordinar las investigaciones microbiológicas.

Además, el equipo investigó la conversión segura de biomasa en energía utilizando el proceso de gasificación. «Adquirimos un conocimiento profundo de las características del combustible, sus parámetros de gasificación, el destino de los contaminantes y las propiedades de los productos finales obtenidos», dice el doctor Sebastian Werle de la Universidad Politécnica de Silesia, que dirigió los experimentos de gasificación. «La combinación de los nuevos conocimientos constituye una base sólida para el diseño de unas instalaciones futuras adecuadas para el tratamiento de la biomasa contaminada con metales pesados».

Los resultados de Phyto2Energy pueden beneficiar a los ingenieros que trabajan en proyectos de fitorremediación a gran escala, así como a proyectos relacionados con la gestión de las tierras. «Las tres cepas bacterianas seleccionadas de "P. putida" también pueden utilizarse como componentes de inoculantes de compuestos microbiológicos que estimulan el crecimiento vegetal, que podrían encontrar una aplicación más amplia en la ingeniería metabólica para uso industrial», concluye la profesora Płaza.

Palabras clave

Phyto2Energy, metal pesado, biomasa, fitorremediación, gasificación, fitoestabilización
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