Lemna menor

Se ha demostrado que Lemna minor elimina metales pesados ​​como plomo , cobre , zinc y arsénico de manera muy eficiente de aguas con concentraciones no letales. ^{[ 10 ]} Un estudio en particular encontró que más del 70% de arsénico se eliminó después de 15 días a una concentración inicial de 0,5  mg/L. ^{[ 11 ]} Otro dice que la biomasa viable de L.  minor eliminó 85–90% de Pb(NO ₃ ) ₂ con una concentración inicial de 5  mg/L. Sin embargo, concentraciones más altas de plomo resultan en una disminución en la tasa de crecimiento relativo de L.  minor . ^{[ 12 ]} Debido a que L.  minor es tolerante a la temperatura, muestra un crecimiento rápido y es fácil de cosechar, tiene un alto potencial para el uso rentable en tratamientos de aguas residuales. ^{[ 12 ]} El tratamiento de aguas residuales de Devils Lake , ubicado en Dakota del Norte, EE. UU., utiliza estas propiedades beneficiosas de L.  minor y otras plantas acuáticas en el tratamiento de aguas residuales municipales e industriales. ^{[ 9 ]} Después de un cierto período de crecimiento, las plantas se cosechan y se utilizan como enmienda del suelo, material de compost o fuente de proteína para el ganado . ^{[ 9 ] [ 13 ]} En regiones afectadas por la industria, donde los metales pesados ​​se acumulan en aguas, suelos y sedimentos debido a actividades antropogénicas como la minería y la quema de combustibles fósiles, la L.  minor cosechada no debe reutilizarse, sino desecharse adecuadamente. ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]} Debido a que los metales pesados ​​tienen efectos carcinogénicos en los humanos, ^{[ 16 ]} persisten durante mucho tiempo en la naturaleza y se acumulan en los organismos vivos, su eliminación del medio ambiente es importante. ^{[ 17 ]} También se ha demostrado que Lemna minor elimina microcontaminantes orgánicos como productos farmacéuticos ^{[ 18 ]} y benzotriazoles de las aguas residuales. ^{[ 19 ]}

Según la literatura, se registran diferentes rendimientos de L.  minor . Cultivada en condiciones ideales, se registraron rendimientos de hasta 73 toneladas de materia seca por hectárea y año. ^{[ 20 ]} La lenteja de agua común tiene un alto contenido de proteínas que varía del 20 al 40% dependiendo de la estación, el contenido de nutrientes del agua y las condiciones ambientales. No desarrolla estructuras de tejido muy complejas y, por lo tanto, tiene un bajo contenido de fibra , inferior al 5%. Básicamente, todos sus tejidos pueden utilizarse como forraje para peces y aves de corral, lo que convierte a la lenteja de agua en un interesante suplemento alimenticio . ^{[ 13 ]}

Las investigaciones experimentales han demostrado que L.  minor puede reemplazar completamente el suplemento de soja en la dieta de los patos . Se puede cultivar directamente en la granja, lo que resulta en bajos costos de producción. Por lo tanto, usar lenteja de agua común como suplemento alimenticio  en dietas de pollos de engorde es muy rentable también desde un punto de vista económico. ^{[ 21 ]} Una investigación mostró que las costosas tortas de aceite de sésamo en dietas de pollos podrían reemplazarse parcialmente por L.  minor barata con un mayor rendimiento de crecimiento de los pollos de engorde. Sin embargo, debido a un menor contenido de proteínas digestibles en L.  minor (68,9% en comparación con el 89,9% en la torta de aceite de sésamo), la lenteja de agua común solo podría usarse como suplemento alimenticio en dietas de pollos de engorde . ^{[ 22 ]} También cuando se alimentó a gallinas ponedoras parcialmente con L.  minor seca (hasta 150 g/kg de forraje), mostraron un rendimiento similar al de cuando se alimentaron con harina de pescado y pulido de arroz, mientras que el color de la yema se vio afectado positivamente por la dieta de lenteja de agua. ^{[ 23 ]}

Otra aplicación de Lemna minor es la recuperación de nutrientes de las aguas residuales ganaderas. ^{[ 5 ]} Esta aplicación se utiliza en sistemas agrícolas del sudeste asiático, donde el estiércol y los excrementos se depositan en pequeños estanques eutróficos . El agua de estos estanques fertiliza estanques más grandes donde se cultiva L.  minor para su posterior uso como forraje para patos. ^{[ 20 ]}

^{El cultivo de} aislados geográficos seleccionados de L.  minor en líquido diluido de lagunas de purines de cerdos en Carolina del Norte dio como resultado rendimientos de hasta 28,5 g ^{m⁻² día⁻¹} ( 104,03 t ha⁻¹ ^año⁻¹ ) y la eliminación de más del 85 % del nitrógeno y fósforo totales contenidos.

El pretratamiento anaeróbico (por ejemplo, mediante digestión anaeróbica en un UASB ) de las aguas residuales y la dilución del líquido a menos de 100  mg/L de nitrógeno total Kjeldahl y 50  mg/L de fósforo total, dieron como resultado el mejor desempeño en cuanto al crecimiento y la eliminación de nutrientes. ^{[ 8 ] [ 24 ]}

El cultivo de L.  minor en aguas residuales pretratadas anaeróbicamente es una aplicación de bajo costo, con el potencial de mejorar el estiércol doméstico mediante la producción de valioso alimento para animales. Además, se puede disminuir la contaminación ambiental mediante la eliminación de nutrientes de los efluentes. ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}

Lemna minor es muy adecuada para la producción de bioetanol . Debido a su bajo contenido de celulosa (aproximadamente 10%) en comparación con las plantas terrestres, el procedimiento de conversión del almidón en etanol es relativamente fácil. ^{[ 28 ]} Cultivada en agua diluida de laguna porcina, L.  minor acumula un 10,6% de almidón del peso seco total. En condiciones ideales en términos de disponibilidad de fosfato, nitrato y azúcar y pH óptimo, la proporción de almidón con respecto al peso seco total es ligeramente mayor (12,5%). La supresión de la actividad fotosintética de L.  minor mediante su cultivo en la oscuridad y la adición de glucosa aumenta aún más la acumulación de almidón hasta un 36%. ^{[ 28 ]}

Tras la cosecha, la hidrólisis enzimática libera hasta el 96,2 % de la glucosa ligada al almidón. ^{[ 28 ]} El rendimiento de etanol por peso seco en el proceso de fermentación subsiguiente depende del contenido de glucosa y la disponibilidad de nutrientes en el medio de cultivo, pero puede compararse con los rendimientos de etanol de la lignocelulosa de cultivos energéticos como el Miscanthus y el carrizo gigante . ^{[ 28 ] [ 29 ]} Pero a diferencia de estos cultivos energéticos, la biomasa de L.  minor no requiere ningún pretratamiento térmico o químico. ^{[ 28 ]}

La Lemna japonica ha sido modificada genéticamente para producir hasta siete veces más aceite por acre que la soja. ^{[ 30 ]}

Lemna minor se utiliza comúnmente para la evaluación de la ecotoxicidad de microcontaminantes orgánicos e inorgánicos ^{[ 31 ]} , así como para evaluar la toxicidad de aguas residuales y lixiviados de vertederos ^{[ 32 ]} . La información sobre la metodología aplicada se proporciona en el protocolo correspondiente de la OCDE ^{[ 33 ]} .