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Fitorremediación

1980

Rufus Chaney

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La fitorremediación es un proceso de biorremediación que utiliza diversos tipos de plantas para eliminar, transferir, estabilizar o destruir contaminantes del suelo y las aguas subterráneas. Esta técnica de bajo costo, impulsada por energía solar, es eficaz para la limpieza de sitios con niveles de contaminación bajos a moderados. Intervienen diferentes mecanismos, como la fitoextracción (absorción en tejidos vegetales cosechables), la fitodegradación (descomposición de contaminantes) y la fitoestabilización (reducción de la movilidad).

La fitorremediación aprovecha las capacidades naturales de las plantas para remediar ambientes contaminados. El proceso es multifacético y se basa en varios mecanismos distintos. La fitoextracción, o fitoacumulación, implica que las plantas absorban contaminantes, en particular metales pesados, del suelo a través de sus raíces y los transloquen a la biomasa aérea cosechable (brotes y hojas). Estas plantas, conocidas como hiperacumuladoras, pueden luego cosecharse y desecharse, eliminando eficazmente los metales del sitio. La fitodegradación se refiere a la descomposición de contaminantes orgánicos complejos en moléculas más simples y menos tóxicas por enzimas vegetales, ya sea interna o externamente a través de exudados radiculares que estimulan la actividad microbiana en la rizosfera. La fitoestabilización busca reducir la movilidad y la biodisponibilidad de los contaminantes en el suelo. Las plantas logran esto absorbiendo y precipitando contaminantes en sus raíces, o alterando la química del suelo para inmovilizarlos, impidiendo así su migración a las aguas subterráneas o a la cadena alimentaria.

Otro mecanismo es la fitovolatilización, en la que las plantas absorben contaminantes y los liberan a la atmósfera en una forma modificada y menos tóxica a través de la transpiración. Aunque es eficaz para ciertos compuestos volátiles como el mercurio o el selenio, esto simplemente transfiere el contaminante a otro medio. La selección de las especies vegetales adecuadas es fundamental y depende de los contaminantes específicos, el clima y las condiciones del suelo. La fitorremediación se considera una tecnología “verde” estéticamente agradable y respetuosa con el medio ambiente, pero suele ser un proceso más lento que los métodos de ingeniería convencionales y está limitado por la profundidad de las raíces de las plantas.

Biorremediación, Tecnologías limpias, Ecología, Ingeniería ambiental, Fitorremediación, Contaminación, Saneamiento del suelo, Prácticas sostenibles, Contaminación del agua

UNESCO Nomenclature: 2505

- Ecología

Tipo

Proceso biológico

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

comprensión de la fisiología de las plantas y la absorción de nutrientes
descubrimiento de especies vegetales hiperacumulables
conocimiento de la química del suelo y la biodisponibilidad de contaminantes
Prácticas agrícolas para gestionar la salud del suelo

Aplicaciones

Limpieza de suelos contaminados con metales pesados (por ejemplo, plomo, cadmio, arsénico)
remediación de sitios con contaminantes orgánicos como hidrocarburos de petróleo
control hidráulico de columnas de agua subterránea
Amortiguadores ribereños para filtrar la escorrentía agrícola
reurbanización de terrenos abandonados

Patentes:

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: fitorremediación, plantas, metales pesados, contaminación del suelo, aguas subterráneas, fitoextracción, fitodegradación, fitoestabilización, hiperacumulador, tecnología verde.

Contexto histórico

Satélite en órbita terrestre baja que vigila la radiación en la región de la Anomalía del Atlántico Sur.

Anomalía del Atlántico Sur (AAS)

La Anomalía del Atlántico Sur (AAS) es una extensa área sobre el Atlántico Sur y Sudamérica donde el cinturón de radiación de Van Allen interior de la Tierra se acerca más a la superficie del planeta. En esta región, la intensidad del campo magnético es significativamente menor, aproximadamente un tercio del promedio global. Esta debilidad permite que las partículas cargadas penetren a altitudes más bajas.

Geoquímicos analizando formaciones de hierro en bandas en un laboratorio.

El Gran Evento de Oxigenación (GOE)

El Gran Evento de Oxigenación (GOE), ocurrido hace unos 2400 millones de años, fue un período en el que la atmósfera terrestre y los océanos poco profundos experimentaron por primera vez un aumento significativo en la concentración de oxígeno. Esto fue causado por la evolución de las cianobacterias, que producían oxígeno como subproducto de la fotosíntesis. Este cambio desencadenó una extinción masiva de organismos anaeróbicos, para quienes el oxígeno era tóxico.

Receptor GPS en contexto topográfico mostrando las señales de satélite y los valores DOP.

Dilución de precisión GPS (DOP)

La Dilución de la Precisión (DOP) es una métrica que cuantifica el efecto de la geometría del satélite en la precisión del GPS. Un valor de DOP bajo indica una mayor precisión. Cuando los satélites están muy espaciados en el cielo, la geometría es fuerte y la DOP es baja. Cuando los satélites están agrupados, la geometría es débil, la DOP es alta y los pequeños errores en las mediciones de pseudodistancia se magnifican y se convierten en grandes errores de posición.

Fitorremediación

Análisis de laboratorio de compuestos orgánicos volátiles biogénicos en química atmosférica.

Compuestos orgánicos volátiles biogénicos (VOCB)

Los compuestos orgánicos volátiles biogénicos (COVB) son COV producidos y emitidos por organismos vivos, predominantemente plantas. El isopreno ([latex]C_5H_8[/latex]) y los terpenos son los COVB más abundantes. Aunque son naturales, sus emisiones son enormes y superan a las de los COV antropogénicos en todo el mundo. Desempeñan un papel fundamental en la defensa y la señalización de las plantas, y son los principales precursores del ozono atmosférico y los aerosoles orgánicos secundarios, que influyen en la calidad del aire y el clima.

Paleontólogo excavando fósiles de dinosaurio en capas geológicas que ilustran extinciones masivas.

Las “cinco grandes” extinciones masivas

Los "Cinco Grandes" son cinco importantes eventos de extinción en la historia de la Tierra, donde más del 75 % de las especies desaparecieron en un intervalo geológicamente corto. Identificados por Jack Sepkoski y David M. Raup, son los eventos Ordovícico-Silúrico, Devónico Superior, Pérmico-Triásico, Triásico-Jurásico y Cretácico-Paleógeno. Estos eventos transformaron profundamente la biosfera, creando oportunidades para la aparición de nuevas formas de vida.

Técnico de campo que realiza la oxidación química in situ para el saneamiento medioambiental de contaminantes.

Oxidación química in situ (CIUO)

La Oxidación Química In Situ (ISCO) es una tecnología de remediación agresiva que consiste en inyectar oxidantes químicos potentes directamente en el subsuelo contaminado para destruir los contaminantes. Entre los oxidantes más comunes se encuentran el permanganato, el persulfato, el peróxido de hidrógeno (reactivo de Fenton) y el ozono. Estos productos químicos reaccionan con los contaminantes, convirtiéndolos en sustancias menos tóxicas, como dióxido de carbono, agua y sales inorgánicas, sin necesidad de excavar el material contaminado.

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Satélite en órbita terrestre baja que ilustra la magnetosfera de la Tierra y su papel protector contra la radiación solar.

Magnetosfera terrestre

La magnetosfera es la región del espacio que rodea la Tierra donde predomina el campo magnético del planeta, en lugar del del viento solar. Se forma por la interacción del viento solar con el campo magnético intrínseco de la Tierra. Esta interacción crea un arco de choque y desvía la mayoría de las partículas cargadas del Sol, protegiendo la atmósfera de la erosión.

Biorremediación

La biorremediación es un proceso que utiliza microorganismos, hongos, plantas verdes o sus enzimas para restaurar un entorno contaminado a su estado original. Puede emplearse para combatir contaminantes específicos del suelo, como pesticidas clorados, o para tratar una gama más amplia de contaminantes. La biorremediación puede ocurrir de forma natural (atenuación natural) o estimularse mediante la adición de fertilizantes (bioestimulación) o microorganismos específicos (bioaumentación).

Laboratorio de investigación marina que estudia el camuflaje contrailuminado en animales mesopelágicos.

Counter-illumination Camouflage

Many mid-ocean (mesopelagic) animals use bioluminescence for camouflage through a strategy called counter-illumination: they possess light-producing organs (photophores) on their undersides that generate light matching the intensity and color of the downwelling sunlight or moonlight. This effectively eliminates their silhouette when viewed from below, hiding them from predators hunting from the depths.

Diverso jardín de permacultura con plantas comestibles, árboles y sistemas animales integrados.

Sistemas de permacultura

Un enfoque de gestión y filosofía del territorio que adopta las disposiciones observadas en ecosistemas naturales florecientes. Incluye un conjunto de principios de diseño derivados del pensamiento sistémico y busca crear asentamientos humanos y sistemas agrícolas sostenibles modelándolos según patrones naturales. Sus principios fundamentales incluyen el cuidado de la Tierra, el cuidado de las personas y la distribución justa (retorno de excedentes).

Emplazamiento de extracción de vapor del suelo con pozos de extracción y equipo de control para el saneamiento de COV.

Extracción de vapor del suelo (SVE)

La Extracción de Vapor del Suelo (SVE) es una tecnología de remediación física in situ que se utiliza para compuestos orgánicos volátiles (COV) y algunos compuestos orgánicos semivolátiles (COSV) en suelos no saturados (zona vadosa). El proceso consiste en aplicar vacío al suelo a través de pozos de extracción, lo que crea un gradiente de presión que induce el desplazamiento de los contaminantes en fase gaseosa a través del suelo y su recolección para su tratamiento.

El cráter de impacto de Chicxulub ilustra las pruebas geológicas de la hipótesis de Álvarez.

Hipótesis de Álvarez para la extinción K-Pg

La hipótesis de Álvarez postula que la extinción masiva en el límite Cretácico-Paleógeno (K-Pg), que extinguió a los dinosaurios no aviares, fue causada por el impacto de un gran asteroide. Propuesta en 1980, la principal evidencia fue una concentración anormalmente alta de iridio, un elemento raro en la superficie terrestre pero común en asteroides, hallado en una capa de arcilla global en este límite.

Paleontólogo que analiza especímenes fósiles en un laboratorio, centrándose en los fenómenos de extinción.

El efecto Signor-Lipps

El efecto Signor-Lipps es un principio paleontológico que establece que, dado que el registro fósil es incompleto, el último fósil conocido de una especie será casi con certeza anterior a su extinción. Este efecto puede hacer que las extinciones masivas abruptas parezcan graduales en el registro fósil, ya que las últimas apariciones de las diferentes especies se difuminan en el tiempo.

Análisis de laboratorio de compuestos orgánicos volátiles mediante cromatografía de gases en química orgánica.

Compuestos orgánicos volátiles (COV)

Un compuesto orgánico volátil (COV) es una sustancia química orgánica que presenta una alta presión de vapor a temperatura ambiente, lo que provoca una evaporación significativa. Esta propiedad se debe a su bajo punto de ebullición. La Unión Europea define un COV como cualquier compuesto orgánico con un punto de ebullición inicial inferior o igual a 250 °C, medido a una presión estándar de 101,3 kPa.

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)