Un estudio muestra el potencial de la espadaña para recuperar las áreas afectadas por residuos de minería

Investigadores de la Universidad de São Paulo y colaboradores demostraron que esta variedad de vegetación acuática es capaz de extraer de los suelos contaminados hasta 34 veces más manganeso que otras plantas existentes en ambientes similares

Por Luciana Constantino  |  Agência FAPESP – La espadaña o enea, un tipo de vegetación acuática de aproximadamente 2,5 metros de altura, es capaz de extraer de los suelos contaminados hasta 34 veces más manganeso que otras plantas presentes en ambientes similares. En comparación con la manjagua común de Cuba y con la espina de pantano, por ejemplo, la espadaña acumuló 10 y 13 veces más manganeso respectivamente, demostrando así su potencial para recuperar en forma sostenible áreas afectadas por desechos de mineral de hierro.

Este es uno de los resultados obtenidos en el marco de una investigación publicada en el Journal of Cleaner Production por científicos de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidad de São Paulo (Esalq-USP), en Brasil, y colaboradores.

El referido artículo reveló que la Typha domingensis, el nombre científico de la espadaña, es altamente eficiente en la fitorremediación del manganeso, un micronutriente potencialmente tóxico, con gran riesgo ecológico. La planta exhibió concentraciones de 6.858 miligramos por kilo (mg/kg) de manganeso en la parte aérea, mientras que otras especies acumulan en promedio 200 mg/kg.

La investigación de campo se realizó en el estuario del río Doce, en el distrito de Regência (estado brasileño de Espírito Santo), un lugar bajo fuerte impacto de la sedimentación de residuos liberados después del mayor desastre ambiental registrado en Brasil: la rotura de la represa de Fundão, en la ciudad de Mariana, estado de Minas Gerais (vecino a Espírito Santo), en noviembre de 2015.

En ese entonces, el desastre afectó a 41 ciudades de Minas Gerais y Espírito Santo y causó la muerte de 19 personas. Y los residuos de minerales de hierro llegaron al estuario unas dos semanas después. Se estima que la degradación ambiental afectó al menos una extensión de 240,8 hectáreas de Bosque Atlántico y resultó en 14 toneladas de peces muertos. Diversas acciones se han implementado desde ese momento para intentare disminuir los daños, pero la contaminación en el estuario aún persiste.

El estudio demostró que la capacidad de extracción de la espadaña en el estuario del río Doce llegó a 147 toneladas del mineral, lo que representa la remoción de 75,7 toneladas por hectárea (t/ha).

Otro trabajo realizado en el mismo lugar y publicado en enero de este año ya había demostrado la capacidad de la espadaña para remover grandes cantidades de hierro del ambiente cuando se la comparó con el manjagua común de Cuba (Hibiscus tiliaceus), que mide entre 4 y 10 metros y posee flores amarillas (lea más en: agencia.fapesp.br/38271/).

“Estamos trabajando en el río Doce desde el año 2015. Logramos llegar a un nivel de comprensión de la dinámica geoquímica de diversos metales presentes en los desechos, tales como hierro, manganeso y otros elementos potencialmente tóxicos. Esto nos brinda la oportunidad de avanzar en estrategias más adecuadas para la remediación de esas áreas contaminadas. La acumulación de ese conocimiento no solamente hace posible avanzar en la recuperación de zonas degradadas, sino también en la búsqueda de estrategias de agrominería, para aportar así a una explotación mineral más sostenible”, le explica a Agência FAPESP el profesor Tiago Osorio Ferreira, docente del Departamento de Ciencia del Suelo de la Esalq-USP y director del trabajo.

Mediante la aplicación de la técnica de fitorremediación, es posible disminuir el impacto en áreas afectadas por minerales removiendo partes de las plantas que acumulan esos componentes. En tanto, la agrominería consiste en el uso de estrategias agronómicas para cultivar plantas con capacidad de extracción de metales y concentrar posteriormente, con base en la biomasa de esa vegetación, ese componente a los efectos de disminuir el impacto ambiental. Esta técnica actualmente es poco aplicada en el mundo, con algunos trabajos en marcha en Australia, por ejemplo.

La investigación contó con el apoyo de la FAPESP en el marco de cinco proyectos (19/14800-5, 18/04259-2, 21/00221-3, 19/19987-6 y 18/08408-2) y forma parte del doctorado de Amanda Duim Ferreira, primera autora del artículo.

“Ya sabíamos por otros trabajos de otros investigadores que el manganeso se erige como un problema en la región, con la contaminación del agua, del suelo y de los peces. Al realizar el estudio orientado hacia el análisis del área impactada por desechos ricos en hierro, imaginamos que la espadaña y la espina de pantano [Eleocharis acutangula] acumularían más manganeso que la manjagua común de Cuba, otra especie arbórea existente en el lugar. Pero los resultados indicaron que la espadaña llega a acumular 13 veces más manganeso en la parte aérea que las otras dos especies. En la raíces, en tanto, mediante el mecanismo de placas de hierro [adaptación fisiológica de la planta que lleva a la precipitación del óxido de hierro y a la formación de placas], el resultado tuvo menos impacto”, afirma Duim Ferreira, quien también fue la autora principal del trabajo publicado en enero en el Journal of Hazardous Materials.

De acuerdo con el estudio actual, la acumulación de manganeso en las raíces y en las placas de hierro de la espadaña fue de 18 mg/kg y 55 mg/kg, respectivamente.

Las plantas adaptadas a ambientes anegados capturan el oxígeno de la atmósfera por medio de sus partes aéreas, llevándolo hasta la raíz a través de espacios porosos (aerénquimas). Esa oxigenación mantiene el sistema radicular, responsable de la fijación, aparte de la absorción de agua y de sales minerales.

La absorción de materia orgánica por las plantas favorece la disolución de óxidos de manganeso, y la liberación de protones puede desencadenar la disolución del carbonato de manganeso. Por otra parte, las plantas acuáticas también pueden oxidar sus rizosferas (la zona donde el suelo y las raíces entran en contacto) debido al transporte interno de oxígeno. Este proceso puede disminuir la biodisponibilidad de manganeso.

El método

Para realizar la investigación se determinaron parámetros fisicoquímicos del suelo (pH rizosférico, pH del suelo y potencial redox) y el tenor de carbono orgánico total, aparte de la extracción de manganeso en lugares naturalmente vegetados por las tres especies de plantas. También se concretó el fraccionamiento geoquímico del metal en los suelos estudiados.

La concentración de manganeso se determinó en cada compartimento de la planta: en las raíces, en la parte aérea y en las placas de hierro. Se estipularon factores de bioconcentración y traslocación, a los efectos de evaluar la capacidad de la vegetación para actuar como hiperacumuladora de manganeso y su potencial empleo en programas de fitorremediación.

“Estos resultados abren una gama de posibilidades para el uso de la fitorremediación. Conociendo estos mecanismos de absorción, es posible cultivar la espadaña aplicando distintas estrategias agronómicas conocidas para obtener los mejores resultados. Salimos del tema de la fitorremediación y entramos en el de la agrominería. En esto estamos trabajando”, añade el profesor, quien coordina el Grupo de Estudios e Investigaciones en Geoquímica de Suelos de la Esalq.

Ahora, Duim Ferreira, quien lleva adelante una pasantía en Carolina del Norte (Estados Unidos), trabaja en la investigación de técnicas agronómicas para el plantío de espadaña con miras a aprovechar el potencial fitorremediador de esta planta.

“Estamos aplicando diversas técnicas agronómicas con base en lo que ya sabemos sobre el período de plantío, la época más adecuada y la cantidad de cortes por año para incrementar el potencial de producción de biomasa de la espadaña y la remoción de manganeso y hierro”, dice la investigadora.

Según ella, la espadaña sigue acumulando grandes cantidades de metales aun en el transcurso de años: se han realizado recolecciones en el estuario en 2019, en agosto de 2021 y en febrero de este año.

Puede leerse el artículo intitulado Screening for natural manganese scavengers: Divergent phytoremediation potentials of wetland plants en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652622024064.