Rizofiltración

La rizofiltración es una forma de fitorremediación que consiste en filtrar aguas subterráneas , superficiales y residuales contaminadas a través de una masa de raíces para eliminar sustancias tóxicas o el exceso de nutrientes .

La rizofiltración es un tipo de fitorremediación que consiste en utilizar raíces de plantas cultivadas hidropónicamente para descontaminar agua mediante la absorción, concentración y precipitación de contaminantes . Además, filtra el agua y la suciedad.

El agua contaminada se recoge de un vertedero y se lleva a las plantas, o bien las plantas se siembran en la zona contaminada, donde las raíces absorben el agua y los contaminantes disueltos en ella. Muchas especies de plantas absorben de forma natural metales pesados ​​y exceso de nutrientes por diversas razones: secuestro, resistencia a la sequía , eliminación por abscisión foliar , interferencia con otras plantas y defensa contra patógenos y herbívoros . ^{[ 1 ]} Algunas de estas especies son mejores que otras y pueden acumular cantidades extraordinarias de estos contaminantes. La identificación de dichas especies de plantas ha llevado a los investigadores ambientales a darse cuenta del potencial de utilizar estas plantas para la remediación de suelos y aguas residuales contaminados .

Este proceso es muy similar a la fitoextracción, ya que elimina los contaminantes al atraparlos en la biomasa vegetal cosechable . Tanto la fitoextracción como la rizofiltración siguen el mismo camino básico para la remediación. Primero, se ponen en contacto con la contaminación plantas que poseen sistemas radiculares estables para que se aclimaten a las toxinas. Estas plantas absorben los contaminantes a través de sus raíces y los almacenan en la biomasa radicular o los transportan a los tallos y/o las hojas. Continúan absorbiendo contaminantes hasta su cosecha. Posteriormente, se reemplazan las plantas para continuar el ciclo de crecimiento/cosecha hasta alcanzar niveles satisfactorios de contaminación. Ambos procesos también se centran más en la concentración y precipitación de metales pesados ​​que de contaminantes orgánicos. La principal diferencia entre la rizofiltración y la fitoextracción radica en que la rizofiltración se utiliza para el tratamiento en ambientes acuáticos, mientras que la fitoextracción se emplea para la remediación de suelos.

La rizofiltración puede aplicarse al tratamiento de aguas superficiales y subterráneas, efluentes industriales y residenciales, aguas de bajada de líneas eléctricas, aguas pluviales, drenaje ácido de minas , escorrentías agrícolas, lodos diluidos y soluciones contaminadas con radionúclidos . Las plantas adecuadas para aplicaciones de rizofiltración pueden eliminar eficazmente metales tóxicos de una solución mediante sistemas radiculares de rápido crecimiento. Se ha descubierto que varias especies de plantas terrestres eliminan eficazmente metales tóxicos como Cu²⁺ ^, Cd²⁺ ^, Cr⁶⁺ ^, Ni²⁺ ^, Pb²⁺ ^y Zn²⁺ ^de soluciones acuosas. ^{[ 2 ]} También se ha descubierto que los contaminantes radiactivos de bajo nivel pueden eliminarse con éxito de corrientes líquidas. ^{[ 3 ]} Un sistema para lograr esto puede consistir en una “capa alimentadora” de suelo suspendida sobre una corriente contaminada a través de la cual crecen las plantas, extendiendo la mayor parte de sus raíces hacia el agua. La capa alimentadora permite que las plantas reciban fertilizante sin contaminar la corriente, al tiempo que elimina los metales pesados ​​del agua. ^{[ 4 ]} Los árboles también se han aplicado a la remediación. Los árboles son el tipo de planta de menor costo. Pueden crecer en terrenos de calidad marginal y tienen una larga vida útil. Esto resulta en costos de mantenimiento mínimos o nulos. Los más utilizados son los sauces y los álamos , que pueden crecer de 6 a 8 pies por año y tienen una alta tolerancia a las inundaciones. Para la contaminación profunda, se han utilizado álamos híbridos con raíces que se extienden a 30 pies de profundidad. Sus raíces penetran poros a escala microscópica en la matriz del suelo y pueden reciclar 100 L de agua por día por árbol. Estos árboles actúan casi como un sistema de remediación de bombeo y tratamiento. ^{[ 5 ]} Los sauces se han utilizado con éxito como "filtros vegetales" para la eliminación de nutrientes (por ejemplo, nitrógeno y fósforo) de aguas residuales municipales ^{[ 6 ]} y aguas subterráneas contaminadas. ^{[ 7 ]}

Existen diversas plantas acuáticas y terrestres que se utilizan para la rizofiltración, con distintos grados de éxito entre ellas. Si bien muchas de estas plantas son hiperacumuladoras , se pueden utilizar otras especies, ya que los contaminantes no siempre llegan a los brotes (tallos y sus apéndices: hojas, yemas laterales, tallos florales y botones florales).

Algunas de las especies de plantas más comunes que han demostrado la capacidad de eliminar toxinas del agua mediante rizofiltración: ^{[ 8 ] [ 9 ]}

• Girasol
• Mostaza india
• Tabaco
• Centeno
• Espinaca
• Maíz
• Pluma de loro
• Junco de hojas de iris
• espadaña
• junco de marisma
• Scirpus Robustus

La rizofiltración es rentable para grandes volúmenes de agua con bajas concentraciones de contaminantes que cumplen con normas estrictas. ^{[ 10 ]} Es relativamente económica y, a la vez, potencialmente más eficaz que tecnologías similares. Se estimó que la eliminación de radionúclidos del agua mediante girasol costaba entre 2 y 6 dólares por cada mil galones de agua tratada, incluyendo la eliminación de residuos y los costos de capital. ^{[ 11 ]}

La rizofiltración es un método de tratamiento de la contaminación que puede realizarse in situ , cultivando las plantas directamente en el cuerpo de agua contaminado, o ex situ , cultivando las plantas fuera del sitio y luego introduciéndolas en el cuerpo de agua contaminado. ^{[ 8 ]} Esto permite un procedimiento relativamente económico con bajos costos de capital y operativos, dependiendo del tipo de contaminante.

En algunos casos, se ha demostrado que los contaminantes disminuyen significativamente en muy poco tiempo. Un estudio encontró que las raíces del girasol redujeron los niveles de uranio en casi un 95 % en solo 24 horas. ^{[ 2 ]}

Este método de tratamiento también es estéticamente agradable y produce una disminución de la infiltración de agua y la lixiviación de contaminantes. ^{[ 5 ]}

Después de la cosecha, el cultivo puede convertirse en briquetas de biocombustible, un sustituto del combustible fósil. ^{[ 12 ]}

Este método de tratamiento de la contaminación tiene sus limitaciones. Cualquier contaminante que se encuentre por debajo de la profundidad de las raíces no se extraerá. Es posible que las plantas utilizadas no puedan crecer en zonas altamente contaminadas. Y lo que es más importante, puede llevar años alcanzar los niveles reglamentarios. Esto conlleva un mantenimiento a largo plazo.

Además, la mayoría de los sitios contaminados presentan diversos tipos de contaminantes. Puede haber una combinación de metales y compuestos orgánicos, en cuyo caso el tratamiento mediante rizofiltración no será suficiente. ^{[ 5 ]}

Las plantas que crecen en aguas y suelos contaminados se convierten en una amenaza potencial para la salud humana y animal, por lo que se debe prestar especial atención al proceso de cosecha y solo se deben elegir cultivos no forrajeros para el método de remediación por rizofiltración. ^{[ 12 ]}

• Fitorremediación
• Plantas hiperacumuladoras
• Biodegradación
• Biorremediación

• Fitorremediación y plantas hiperacumuladoras: una visión general completa.
• Utilizar plantas para limpiar los suelos - de la revista Agricultural Research
• Modelización de la rizofiltración: absorción de metales pesados ​​por las raíces de las plantas. Gran cantidad de datos.