De acordo com Sociedade Internacional de Fitotecnologia site, fitotecnologia é definida como a ciência do uso de plantas para resolver problemas ambientais, como poluição, reflorestamento, biocombustíveis e aterros sanitários. A fitorremediação, uma subcategoria de fitotecnologia, utiliza plantas para absorver poluentes do solo ou da água.
Os poluentes envolvidos podem incluir metais pesados, definido como qualquer elemento considerado um metal que possa causar poluição ou um problema ambiental e que não possa mais ser degradado. Um alto acúmulo de metais pesados no solo ou na água pode ser considerado tóxico para plantas ou animais.
Por que usar fitorremediação?
Outras metodologias usadas para remediar solos poluídos com metais pesados podem custar US $ 1 milhão por acre, enquanto a fitorremediação foi estimado para custar entre 45 centavos e US $ 1,69 US por pé quadrado, reduzindo o custo por acre para dezenas de milhares de dólares.
Como funciona a fitorremediação?
Nem todas as espécies de plantas podem ser usadas para fitorremediação. Uma planta que é capaz de absorver mais metais do que as plantas normais é chamada de hiperacumulador. Os hiperacumuladores podem absorver mais metais pesados do que o presente no solo em que estão crescendo.
Todas as plantas precisam de alguns metais pesados em pequenas quantidades; ferro, cobre e manganês são apenas alguns dos metais pesados essenciais para o funcionamento da planta. Além disso, existem plantas que podem tolerar uma alta quantidade de metais em seu sistema, até mais do que o necessário para o crescimento normal, em vez de exibir sintomas de toxicidade. Por exemplo, uma espécie de Thlaspi tem uma proteína chamada "proteína de tolerância a metais". O zinco é fortemente absorvido por Thlaspi devido à ativação de uma resposta sistêmica à deficiência de zinco. Em outras palavras, a proteína de tolerância ao metal diz à planta que precisa de mais zinco porque "precisa de mais", mesmo que não precise, por isso ocupa mais!
Transportadores especializados em metal dentro de uma planta também pode auxiliar na absorção de metais pesados. Os transportadores, específicos do metal pesado ao qual ele se liga, são proteínas que auxiliam no transporte, desintoxicação e seqüestro de metais pesados nas plantas.
Os micróbios da rizosfera se agarram à superfície das raízes das plantas, e alguns micróbios que remediam são capazes de decompor materiais orgânicos, como petróleo e retire os metais pesados do solo. Isso beneficia tanto os micróbios quanto a planta, pois o processo pode fornecer um modelo e uma fonte de alimento para micróbios que podem degradar poluentes orgânicos. As plantas posteriormente liberam exsudatos, enzimas e carbono orgânico para os micróbios se alimentarem.
História da Fitorremediação
O "padrinho" da fitorremediação e o estudo de plantas hiperacumuladoras podem muito bem ser R. R. Brooks da Nova Zelândia. Um dos primeiros trabalhos envolvendo um nível incomumente alto de captação de metais pesados em plantas em um ecossistema poluído foi escrito por Reeves e Brooks em 1983. Eles descobriram que a concentração de chumbo na Thlaspi localizado em uma área de mineração foi facilmente o mais alto já registrado para qualquer planta com flores.
O trabalho do professor Brooks sobre a hiperacumulação de metais pesados pelas plantas levou a perguntas sobre como esse conhecimento poderia ser usado para limpar solos poluídos. O primeiro artigo sobre fitorremediação foi escrito por cientistas da Universidade Rutgers sobre o uso de plantas acumuladoras de metal especialmente selecionadas e projetadas para limpar solos poluídos. Em 1993, um Patente dos Estados Unidos foi arquivado por uma empresa chamada Phytotech. Intitulada "Fitorremediação de metais", a patente divulgou um método para remover íons metálicos do solo usando plantas. Várias espécies de plantas, incluindo rabanete e mostarda, foram geneticamente modificadas para expressar uma proteína chamada metalotioneína. A proteína da planta liga metais pesados e os remove para que não ocorra toxicidade vegetal. Devido a essa tecnologia, plantas geneticamente modificadas, incluindo Arabidopsis, tabaco, canola e arroz foram modificados para remediar áreas contaminadas com mercúrio.
Fatores externos que afetam a fitorremediação
O principal fator que afeta a capacidade de uma planta de hiperacumular metais pesados é a idade. As raízes jovens crescem mais rapidamente e absorvem os nutrientes a uma taxa maior que as raízes mais antigas, e a idade também pode afetar a maneira como o contaminante químico se move pela planta. Naturalmente, as populações microbianas na área radicular afetam a absorção de metais. As taxas de transpiração, devido à exposição ao sol / sombra e mudanças sazonais, também podem afetar a absorção de metais pesados pelas plantas.
Espécies de Plantas Usadas para Fitorremediação
Mais de 500 espécies de plantas são relatados como tendo propriedades de hiperacumulação. Os hiperacumuladores naturais incluem Iberis intermedia e Thlaspi spp. Diferentes plantas acumulam metais diferentes; por exemplo, Brassica juncea acumula cobre, selênio e níquel, enquanto que Arabidopsis halleri acumula cádmio e Lemna gibba acumula arsênico. Plantas utilizadas em zonas úmidas projetadas incluem juncos, juncos, juncos e taboa porque são tolerantes a inundações e são capazes de absorver poluentes. Plantas geneticamente modificadas, incluindo Arabidopsis, tabaco, canola e arroz, foram modificados para remediar áreas contaminadas com mercúrio.
Como as plantas são testadas por suas habilidades hiperacumulativas? Culturas de tecidos vegetais são usados com freqüência em pesquisas de fitorremediação, devido à sua capacidade de prever a resposta da planta e economizar tempo e dinheiro.
Comercialização da fitorremediação
A fitorremediação é popular em teoria devido ao seu baixo custo de estabelecimento e relativa simplicidade. Nos anos 90, havia várias empresas trabalhando com fitorremediação, incluindo Phytotech, PhytoWorks e Earthcare. Outras grandes empresas como Chevron e DuPont também estavam desenvolvendo fitorremediação tecnologias. No entanto, pouco trabalho foi realizado recentemente pelas empresas, e várias das empresas menores fecharam seus negócios. Os problemas com a tecnologia incluem o fato de que as raízes das plantas não conseguem alcançar o solo o suficiente núcleo para acumular alguns poluentes e o descarte das plantas após a hiperacumulação Lugar, colocar. As plantas não podem ser aradas de volta ao solo, consumidas por seres humanos ou animais ou colocadas em aterros sanitários. O Dr. Brooks liderou um trabalho pioneiro na extração de metais de plantas com hiperacumulador. Esse processo é chamado de fitominação e envolve a fundição de metais das plantas.