FITORREMEDIAÇÃO DE SOLOS E ÁGUA Técnica utilizada para remediação de metais pesados e compostos e orgânicos. Escolha da planta: boa capacidade de absorção, ser perene, ter um sistema radicular profundo, ter a capacidade de se desenvolver bem em vários ambientes o o o o Eficiência e baixo custo Podem ser utilizadas para tratar áreas extensas Valorização estética da paisagem Os poluentes são absorvidos pela raiz, portanto as plantas removidas devem ser eliminadas ou queimadas
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)
APLICAÇÕES 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. Ex 1 : girassóis foram usados para remover césio e estrôncio de lagoas na planta nuclear de Chernobyl Ex 2 : Plantas transgênicas com metalotioneína exógena (uma proteína que liga a metais) utilizadas na remoção de metais.
TERMOS EMPREGADOS Fitostabilização A 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. Fitodescontaminação Processos 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, a rizofiltração 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.
Aplicação Biodescontaminação na rizosfera Fitoextração Compartimento Ambiental Solo, sedimentos, águas contaminadas Solo, sedimentos Metais pesados Contaminantes Contaminantes orgânicos (TN-I, PAHs, fitofármacos) Rizofiltração Wetlands Água Água Metais pesados, radioativos ( 37 Cs, 90 Sr, U), orgânicos fortemente hidrofóbicos Metais pesados, orgânicos Land application Água Orgânicos Fitoestabilização Interceptação de lençóis Capa vegetativa Solo, sedimentos H 2 0 de lençóis superficiais Cobertura vegetal de descargas municipais e de rejeitos perigosos Metais pesados, orgânicos com forte hidrobicidade (PAHs, PCBs, dioxina, pentaclorofenol, DDT, dieldrin) Alifáticos clorados (TCE), aromáticos (BTEX), nutrientes Numerosos orgânicos e inorgânicos
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 (Cd 2+ e Cr 2+ )
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 Al 2+ 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