FITORREMEDIAÇÃO DE SOLOS E ÁGUA

Técnica utilizada para remediação de metais pesados e compostos e orgânicos.

o Eficiência e baixo custo

o Podem ser utilizadas para tratar áreas extensas

o Valorização estética da paisagem

o Os poluentes são absorvidos pela raiz, portanto as plantas removidas devem ser eliminadas ou queimadas

Escolha da planta: boa capacidade de absorção, ser perene, ter um sistema radicular profundo, ter a capacidade de se desenvolver bem em vários ambientes

Limitações da fitorremediação

o Longo tempo (até anos)

o Só se aplica a solos com contaminação superficial/águas rasas

o Requer climas amenos

o Não se aplica para compostos altamente hidrofóbicos

o Possibilidade de complexação de alguns contaminantes com os exudatos e transporte pela água

o Requer avaliação de métodos de disposição das plantas acumuladoras

o Dificuldade de se tratar uma mistura de compostos e herbicidas

Algumas espécies fitorremediadoras

Calopogonium muconoides (calopogônio)

Crotalaria juncea (crotalárea)

Crotalaria spectabilis (crotalárea)

Vicia sativa (ervilhaça)

Cajanus cajan (feijão-guandu)

Canavalia ensiformes (feijão-de-porco)

Helianthus annus (girassol)

Dolichus lablab (lablab)

Pennisitum glaucum (milheto)

Stylosantes guianenis (mineirão)

Mucana cinereum (mucana-anã), Mucana cinereum (mucana-cinza), Mucana

aterrina (mucana-preta)

Raphanus sativus (nabo forrageiro)

Lupinus albus (tremoço-branco)

Tratamento de hidrocarbonetos de petróleo como benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno (BTEX) e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH), pentaclorofenol, policlorados bifenilicos (PCBs), alifáticos clorados (ex: tricloroetileno, tetracloroetileno e l,l,2,2-tetracloroetano), susbtâncias explosivas (ex: 2,4,6-trinitrotolueno ou TNT e RDX), metais pesados (ex: chumbo, cádmio, zinco, arsênico, cromo, selênio), fitossanitários (ex: atrazina, cianazina, alaclor, diazanon e parathion), compostos radioativos (ex: cesio-137, estrôncio-90 e uranio) e contaminação com derivados de compostos inorgânicos como amônio, nitratos e fosfatos.

Ex1: girassóis foram usados para remover césio e estrôncio de lagoas na planta nuclear de Chernobyl

Ex2: Plantas transgênicas com metalotioneína exógena (uma proteína que liga a metais) utilizadas na remoção de metais.

APLICAÇÕES

TERMOS EMPREGADOS

FitostabilizaçãoA absorção e acúmulo no tecido da raiz ou precipitação dos contaminantes na rizosfera, permite, em breve tempo, reconstruir vários ambientes uma excelente cobertura vegetativa, reduzindo a mobilidade dos contaminantes, os processos erosivos tipos de solos “nús”. Previne a migração para a água ou ar e reduz a biodisponibilidade para uma possível introdução do contaminante na cadeia alimentar.

FitodescontaminaçãoProcessos nos quais a concentração dos contaminanes do solo e água é reduzida a um nível aceitável através da ação direta das plantas, pela degradação pela microflora e associação destes.

•   Fitoextração ou fitoacumulação: absorção e translocação do contaminante do solo nos tecidos da parte superior da planta, seguido de coleta e destruição da fitomassa. •  Fitotransformação ou Fitodegradação: é a decomposição dos contaminantes absorvidos pela planta através dos processos metabólicos nos tecidos vegetais, ou a decomposição dos contaminantes externamente através de enzimas produzidas pela planta.

•    Fitovolatilização: é uma forma particular de fitotransformação na qual após os processos de absorção e translocação na planta, faz-se a liberação na atmosfera dos contaminantes ou seus compostos de transformação. A liberação de compostos orgânicos voláteis ou de metais se dá através do fluxo de transpiração da planta. A completa degradação de alguns compostos se dá sucessivamente também através de mecanismos di fotodegradação.

 •  Rizofiltração: termo usado para a remoção de contaminantes de águas, sejam superficiais, de lençol ou de rejeitos, através da absorção, precipitação sobre a superfície radical ou absorção nas raízes. Difere da fitoextração porque em vez da translocação dos contaminantes na parte epígea da planta, arizofiltração se localiza a nível radical.

•   Biodegradação intensificada na rizosfera: também chamada Rhizosphere Bioremediation, Fitoestimulação ou Degradação assistida das plantas: se refere à degradação no solo dos contaminantes através dos efeitos combinados entre microrganismos que vivem numa associação íntima com as raízes e os vegetais. Deve-se a um incremento da atividade microbiana com um aumento potencial da ação de decomposição microbiana.

Metais pesadosSolo, sedimentos Fitoextração

Metais pesados, radioativos (‘37Cs, 90Sr, U), orgânicos fortemente hidrofóbicos

ÁguaRizofiltração

Metais pesados, orgânicosÁguaWetlands

OrgânicosÁgua Land application

Metais pesados, orgânicos com forte hidrobicidade (PAHs, PCBs, dioxina, pentaclorofenol, DDT, dieldrin)

Solo, sedimentos Fitoestabilização

Alifáticos clorados (TCE), aromáticos (BTEX), nutrientes

H20 de lençóis superficiais Interceptação de lençóis

Numerosos orgânicos e inorgânicos

Cobertura vegetal de descargas municipais e de rejeitos perigosos

Capa vegetativa

Contaminantes orgânicos (TN-I, PAHs, fitofármacos)

Solo, sedimentos, águas contaminadas

Biodescontaminação na rizosfera

Contaminantes Compartimento Ambiental Aplicação

Fitorremediação de metais pesados:

Fitoestabilização: minimização da erosão, proteção contra ação ventos, chuva ⇒ redução da mobilidade dos metais pesados

Fitoextração: remoção dos contaminantes inorgânicos pelas raízes e acúmulo nas partes superiores das plantas

Plantas hiperacumuladoras:

Thlaspi caerulescens – acumula Zn de 2000 a 4000 mg/kg

Brassica juncea (mostarda da India) transgênica – produz

peptídio quelante de metais (Cd2+ e Cr2+)

Thlaspi caerulescens

Um número de quelantes extracelulares como ácidos orgânicos

(citrato e malato) são importantes em mecanismos de tolerância

ao alumínio

Peptídios quelantes de metais: fitoquelatinas (PCs) e metalotioninas, que se ligam

a metais por resíduos de cisteína

Ex: O trigo preto secreta ácido oxálico em resposta à pressão de Al2+

e acumula oxalato –Al nas folhas (não tóxico).

Agentes complexantes: HEDTA (ác. N-hidroetiletilenoaminotriacético), NTA (ác. nitrilotriacético) e EDTA (ác. etilenodiaminotetracético) tem sido utilizados em vasto campo experimental para permitir o aumento da absorção do metal pela planta

Fitosorção: realizada por algas e plantas aquáticas Ex: alga Phormidium e planta Myriophyllum spicatum adsorvem Cd, Zn, P, N e Cu

Phormidium

Myriophyllum spicatum

Fitorremediação de contaminantes orgânicos:

Captura direta e subseqüente acúmulo de metabólitos não tóxicos no tecido vegetal

Liberação de exudatos e enzimas que estimulam a atividade microbiana que resultará na transformação do contaminante na

rizosfera

* Maior eficiência para compostos moderadamente hidrofóbicos