Una planta acuática se muestra eficaz para recuperar ambientes bajo el impacto del mineral de hierro

Científicos de Brasil develaron los mecanismos de absorción de la espadaña en el estuario del río Doce, el lugar donde se produjo el peor desastre ambiental del país, ocurrido en el año 2015 y causado por la rotura de una represa de desechos

Por Luciana Constantino  |  Agência FAPESP – Científicos brasileños develaron los mecanismos inherentes a la absorción de hierro que la vegetación de los estuarios lleva a cabo. Y con este resultado, apuntan un camino prometedor para la recuperación de aguas y suelos afectados por desastres ambientales como el provocado por la rotura del embalse de Fundão, una represa de desechos de la extracción de mineral de hierro ubicada en la ciudad de Mariana (en el estado de Minas Gerais, sudeste de Brasil).

En el marco de un estudio publicado en el Journal of Hazardous Materials, se arribó a la conclusión de que la espadaña o enea (Typha domingensis), una planta acuática común en diversas regiones, es eficaz en el proceso de mitigación de los impactos en ambientes afectados por los desechos de mineral de hierro.

El trabajo de campo se realizó en el estuario del río Doce, en el distrito de Regência, estado de Espírito Santo (que limita con Minas Gerais), a donde fue a parar una parte de los 50 millones de metros cúbicos (m³) de desechos de mineral de hierro que se derramaron tras el mayor desastre ambiental hasta la fecha ocurrido en Brasil. Los científicos analizaron el papel de la Typha domingensis (una planta de alrededor de 2,5 metros de altura y mazorcas de color café) y de la majagua común de Cuba Hibiscus tiliaceus (que mide de 4 a 10 metros y tiene flores amarillas) en la biogeoquímica del hierro, y su potencial para la implementación de programas de fitorremediación, tal como se los denomina a los procesos de recuperación ambiental en los cuales se utilizan plantas como agentes de purificación.

La represa de Fundão, construida como destino de los residuos provenientes de la extracción de mineral de hierro en la zona de Mariana, se rompió el 5 de noviembre de 2015. Los desechos llegaron al estuario dos semanas después. La catástrofe afectó a 41 ciudades de los estados de Minas Gerais y Espírito Santo y provocó la muerte de 19 personas. Se estima que la degradación ambiental cubrió 240,8 hectáreas de Bosque Atlántico y resultó en 14 toneladas de peces muertos. Desde entonces, se han venido implementando diversas acciones con la mira puesta en mitigar los daños.

“La investigación llevó a la conclusión de que la Typha, en comparación con la majagua, es más eficiente, debido a ciertas características de su sistema radicular [sus raíces] y su capacidad de acidificación mucho mayor, aparte del hecho de que acumula más hierro en su parte aérea. Este resultado es importante para pensar estrategias de fitorremediación en el futuro”, sostiene Tiago Osorio Ferreira, docente del Departamento de Ciencia del Suelo de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, de la Universidad de São Paulo (Esalq-USP), y director del estudio.

Este trabajo forma parte del doctorado de Amanda Duim Ferreira, primera autora del artículo, y contó con el apoyo de la FAPESP a través de otros cuatro proyectos (18/04259-2, 19/02855-0, 19/19987-6, 18/08408-2).

“La acumulación de hierro que efectúa la espadaña y su posibilidad de remediación son novedades. Aparte de la ventaja de la Typha en relación a la majagua, pues la primera acumula una mayor cantidad de hierro en su parte aérea y posibilita el manejo de una manera más fácil, esta planta crece rápidamente”, le explica Duim Ferreira a Agência FAPESP.

En tanto, el profesor Osorio Ferreira remarca que el trabajo del grupo avanza con relación a otros estudios realizados anteriormente porque establece un nexo entre el área de geoquímica de suelos y el área biológica, con resultados consistentes enfocados en el hierro. En los últimos años, los blancos de las investigaciones han sido los denominados elementos trazas, es decir, elementos químicos que aun con bajas concentraciones en el ambiente pueden erigirse como potenciales fuentes de contaminación ambiental, tales como el níquel, el cromo, el cobre y el plomo.

Por su abundancia y su papel como micronutriente de las plantas, el hierro raramente es tenido como un contaminante. No obstante, en los suelos inundados, con baja oxigenación, como en el caso del referido estuario, los microorganismos pueden utilizar la materia orgánica y óxidos de hierro para obtener energía. Este proceso lleva a la disolución de los óxidos (reacción rédox) y a la liberación de elementos potencialmente tóxicos asociados a estos. De este modo, los contaminantes llegan al agua, a los animales, a las plantas y al suelo, con lo cual afectan al ecosistema y constituyen un riesgo ambiental.

Cómo funciona

Las plantas adaptadas a los ambientes inundados deben oxigenar su sistema radicular (encargado de la fijación, además de la absorción de agua y sales minerales). A tal fin, capturan el oxígeno de la atmósfera con la parte aérea, para luego llevarlo a la raíz a través de espacios porosos llamados aerénquimas. Cuando el oxígeno entra en contacto con el hierro, lo oxida, y el metal se deposita en forma de placas sobre la superficie radicular, formando una barrera.

En la Typha, aparte de que el volumen radicular es grande, su porosidad radicular (el espacio vacío por donde pasa oxígeno) y el volumen de aerénquima son mayores, lo que brinda oxigenación y genera más placas de hierro. Dichas placas hacen las veces de tapón que regula la cantidad de hierro que entra en la planta. En tanto, en la majagua, actúan como una barrera contra la acumulación aérea.

De este modo, la espadaña exhibió concentraciones de hierro en la parte aérea (3.874 miligramos de hierro por kilo de materia seca de la planta) hasta diez veces mayores que la majagua.

“Cuando realizamos los primeros trabajos de campo en el estuario del río Doce, en 2015, aún había islas sin vegetación, sumamente arenosas. Con los desechos que llegaron luego del desastre de Mariana, muchas de ellas fueron colonizadas por plantas, en buena medida espadañas, que llegaron después”, afirma el profesor, al recordar que el grupo de investigación trabaja en el lugar desde hace más de seis años.

Coordinador del Grupo de Estudios e Investigaciones en Geoquímica de Suelos de la Esalq-USP, Osorio Ferreira menciona otras investigaciones realizadas en ese sitio que ya han sido publicadas. Una de ellas fue la del investigador Hermano Queiroz, también realizada con apoyo de la FAPESP, que demostró que, aun al cabo de dos años de la llegada de los desechos, todavía se registraba una liberación constante de manganeso hacia el agua en los suelos del estuario. Por ese motivo, dos especies de peces comúnmente consumidas por la población local, el bagre cuinche (Cathorops spixii) y el bagre marino (Genidens genidens), exhibían altas concentraciones del mineral.

“Luego de esos años de investigación, logramos diseñar estrategias de fitorremediación con mayor seguridad y consistencia”, añade Osorio Ferreira.

Ahora, el trabajo de la doctoranda Duim Ferreira ha ingresado en una nueva etapa, en la cual la investigadora está realizando otros dos experimentos de campo. En uno de ellos está testeando fertilizantes con miras a aumentar la producción de biomasa y la cantidad de metales absorbidos por la espadaña.

La propuesta consiste en evaluar una combinación con el uso de ácidos orgánicos, bacterias reductoras de hierro y prácticas agronómicas (tales como la frecuencia ideal de corte, la densidad de plantío y la fertilización). El objetivo es manejar las plantas para acortar el tiempo necesario destinado a la fitorremediación.

Puede leerse el artículo intitulado Iron hazard in an impacted estuary: Contrasting controls of plants and implications to phytoremediation, de los investigadores Amanda Duim Ferreira, Hermano Melo Queiroz, Xosé Luis Otero, Diego Barcellos, Angelo Fraga Bernardino y Tiago Osorio Ferreira, en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389422000048?via%3Dihub#!.