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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA
DE
NEZAHUALCOYÓTL
Ingeniería en Tecnología Ambiental Actividad: FITORREMEDIACIÓN POR LIRIO ACUATICO. Asignatura: DISEÑO DE EXPERIMENTOS. Alumnos: AGUILAR LOYA MIGUEL ANGEL. LÓPEZ CARRILLO MAURICIO. ORTIZ ROSAS DULCE VICTORIA. Profesora: RODRIGUEZ PIMENTEL REYNA ISABEL. Grupo: ITA - 901M I.- INDICE II.- RESUMEN………………..…………………………………………………………… III.- ANTECEDENTES……..……………………………..……………………………… IV.- MARCO TEORICO……………..…………………………………………………… V.- DEFINICIÓN DEL PROBLEMA…………………………………………….P
Contenido
- I.- RESUMEN.......................................................................................................................................
- II.- ANTECEDENTES.............................................................................................................................
- III.- MARCO TEORICO..........................................................................................................................
- Fitorremediación, concepto...........................................................................................................
- Tipos de fitorremediación..............................................................................................................
- Ventajas de la fitorremediación.....................................................................................................
- El lirio acuático, generaidades........................................................................................................
- Morfología......................................................................................................................................
- Remoción de metales pesados con lirio acuático.........................................................................
- Sistemas para tratar por medio de lirio acuático a las aguas contaminadas................................
- IV. JUSTIFICACIÓN............................................................................................................................
- V. HIPÓTESIS.....................................................................................................................................
- VI. OBJETIVO.....................................................................................................................................
- Objetivos específicos....................................................................................................................
- XII.- REFERENCIAS.............................................................................................................................
II.- ANTECEDENTES
El jacinto de agua (Eichhornia crassipes) es una de las plantas con mejor reproducción y adaptabilidad a ambientes contaminados, los estudios han demostrado que el lirio de agua es un colector de metales pesados en el agua; aprovechando su rápido crecimiento y facilidad de recolección. El lirio acuático es una planta originaria de Sudamérica. Posee un ciclo de vida perenne y tiene una amplia tolerancia a los factores abióticos del medio, sin embargo, el lirio acuático no soporta las bajas temperaturas, su crecimiento óptimo se da a pH de 7 y sólo prospera en aguas con altos contenidos de nutrientes, como los ríos contaminados, por lo que al controlar los contaminantes también se podría controlar al lirio. El lirio se distribuye rápidamente sobre superficies en presas, lagunas y canales, además afecta la supervivencia de los animales nativos y la acuacultura, ya que el agua abajo del lirio acuático disminuye su oxígeno; por lo que se considera una plaga en algunos lugares. En algunos estudios se propone al lirio acuático como captador de metales en agua (Tiwari et al., 2007), por su crecimiento rápido y facilidad de recolección (Chigbo et al., 1982). Sin embargo, la fitorremediación con lirio acuático es una tecnología específica de sitio y no genérica (Lasat, 2002) porque depende del grado de contaminación, la disponibilidad del metal para su absorción por la planta y la interacción de la planta con su hábitat. Según (Orozco-Segovia y Vázquez-Yanes) la abundancia y la frecuencia con la que encontramos el lirio acuático (Eichhornia crassipes) en los cuerpos de agua naturales y artificiales en México nos hace pensar que se trata de una planta nativa del país. En hábitats perturbados sustituye con frecuencia a elementos de la flora nativa. Tiene diversos efectos perjudiciales, entre los que se pueden mencionar el entorpecimiento de la navegación por ríos y lagunas, la elevación de índices de evaporación y el impedimento del paso de la luz al fondo de los estanques, lo que trae como consecuencia la eliminación de microalgas que son el alimento de crustáceos y peces. Según el estudio nacional del agua (ENA) que adelantó el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia - IDEAM (2018), los sectores con mayor demanda hídrica son: el sector agrícola, pecuario, piscícola, minero e hidrocarburos, energía, industria manufacturera, doméstico, comercio y servicios. Teniendo en cuenta lo anterior, Fernández et al (2005), afirman que en dichas actividades se generan gran cantidad de aguas residuales, que son entregadas a las fuentes hídricas, contaminándolas con metales, fertilizantes fungicidas, herbicidas, nitrógeno, potasio, fósforo, calcio, magnesio, manganeso, aluminio, boro, azufre, hierro, cobre y zinc entre otras sustancias peligrosas, que impactan negativamente sobre los recursos naturales.
Por consiguiente, la creciente contaminación del recurso hídrico ha llevado a buscar alternativas que traten de minimizar el impacto, toda vez que el ciclo del agua no llega a depurar la gran carga contaminante que presentan algunos cuerpos de agua, por esta razón se han desarrollado tecnologías en diferentes campos, ya sea por medios mecánicos químicos o biológicos como es el caso de la fitorremediación con plantas acuáticas. Tal como lo establece Delgadillo (2010), la fitorremediación consiste en el uso de plantas para la reducción o degradación de contaminantes orgánicos con el fin de recuperar cuerpos de agua, suelo y aire ya que existen técnicas de bio depuración del aire por medio del intercambio de dióxido de carbono. Mentaberry (2011), afirma que algunas plantas acuáticas como la especie Eichhornia crassipes tienen la capacidad de asimilar nutrientes creando condiciones que favorecen la descomposición de materia orgánica, metales, radioactivos, hidrocarburos y lixiviados explotando su capacidad para metabolizar los compuestos químicos. En aguas residuales, la planta Eichhornia crassipes se utiliza como un tratamiento complementario auto depurando las aguas de sustancias y contaminantes como el cadmio, cromo, arsénico y mercurio. también logran reducir los sólidos suspendidos que disminuyen el paso de los rayos solares afectando el crecimiento de fitoplancton y zooplancton, Vásquez (2004), señala que ésta planta tiene la capacidad de transportar oxígeno y una excelente tolerancia a altas concentraciones de contaminantes. Por esta razón, se realizó investigación de las técnicas de fitorremediación y aprovechamiento de la especie Eichhornia crassipes, que se han adoptado a nivel mundial y sus resultados en cuerpos de agua contaminados. En 2017 La Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) dio a conocer que desde hace más de una década trabaja en el saneamiento de sitios contaminados por las industrias petroquímica y minera, a través del uso de lirios acuáticos que devuelven el equilibrio a los ecosistemas. La académica del Departamento de Biotecnología de la Unidad Iztapalapa de la UAM, Tania Volke Sepúlveda, señaló que los proyectos son desarrollados en zonas de desequilibrio ecológico para transformarlas en sistemas sustentables de generación de biomasa, biodiésel, biopolímeros, alimento para ganado e incluso fármacos. Durante el Tercer Simposio Anual de Recursos Hídricos, realizado en esta unidad de la UAM, refirió que la fitorremediación combina la capacidad de los microorganismos para eliminar contaminantes de suelos y agua, o bien, para disminuir su toxicidad.
III.- MARCO TEORICO.
El creciente nivel de contaminación en fuentes de agua ha puesto en riesgo la salud humana y la de los ecosistemas, esto nos lleva a buscar mecanismos que contrarresten esta situación. Por esto existen formas de tratamiento como las conocidas en las plantas de tratamiento para aguas residuales, las cuales garantizan la depuración de aguas sin ningún tipo de contaminante listo para potabilizar; el problema radica en los costos que tienen dichas plantas, por esta razón, a diario se busca otro tipo de sistemas que cumplan la misma función de una PTAR, pero con un menor gasto energético y económico, debidos a esto en años recientes se ha hecho incapíe en la investigación de tecnologías de fitorremediación.
Fitorremediación, concepto.
La “fitorremediación” es una técnica que realiza la remoción, degradación y neutralización de elementos dañinos. Proviene del griego “phyto” o “planta”, se le denomina igualmente FITOLIMPIEZA o FITOCORRECCIÓN, del cual se realizan procesos tanto biológico, químico o físico, donde interviene la planta, desarrollando la absorción, degradación y metabolización de los contaminantes, en situaciones estos procesos lo realizan sus microorganismos que crecen en la rizósfera. Las plantas fundamentalmente aspiran contaminantes a medida que se desarrollan y sobreviven. Las variedades de plantas usadas en este método se eligen en función de componentes según: capacidad para extraer o degradar contaminantes, adaptación al clima local, abundancia de biomasa, estructura de profundidad de la raíz, compatibilidad del suelo, tasa de crecimiento, facilidad de mantenimiento y plantación, finalmente la capacidad de aspirar mayores cantidades de agua mediante sus raíces. Este método permite aplicarse a enfoques como aguas superficiales, subterráneas, suelos, lodos y sedimentos. Con lo cual, se explota cada vez más para usos de tratamiento de agua, alcantarillado y cumple un papel significativo en proyectos de infraestructura verde.
Tipos de fitorremediación.
Hay varios tipos de fitorremediación que se describen a continuación: Fitoextracción: las plantas se utilizan para concentrar metales en las partes cosechadas (principalmente la parte aérea). Rizofiltración: las raíces de las plantas se utilizan para adsorber, precipitar y concentrar metales pesados de efluentes líquidos contaminados. Fitoestimulación: los exudados de la raíz se utilizan para promover el desarrollo de microorganismos degradantes (bacterias y hongos). – Fitoestabilización: las plantas tolerantes a metales se utilizan para reducir su movilidad y evitar el paso del aire. Fitotransformación: Se divide en: Fitodegradación: las plantas acuáticas y terrestres capturan, almacenan y degradan compuestos orgánicos para dar subproductos no tóxicos o menos tóxicos. Fitovolatilización: las plantas capturan y modifican metales pesados o compuestos orgánicos y los liberan a la atmósfera a través de la transpiración.
Ventajas de la fitorremediación.
Es eficaz para tratar varios tipos de contaminantes in situ. Es una técnica sostenible. Es de bajo costo, no requiere servicio cualificado para su gestión o consumo de energía. Es poco dañino para el medio ambiente. No provoca contaminación secundaria y, por lo tanto, no se requieren sitios de eliminación. Es muy probable que se aceptado ya que es estéticamente agradable. Tiene la versatilidad potencial para tratar una variedad de materiales peligrosos. Los recursos pueden ser reciclados (agua, biomasa y metales)
Remoción de metales pesados con lirio acuático.
La fitorremeciacion espacificamente hablando del lirio acuatico se lleva a cabo principalmetente en 3 fases: Fase 1. Implica el transporte de los metales pesados al interior de la planta y, después, al interior de la célula. La raíz constituye el tejido de entrada principal de los metales, los cuales llegan por difusión en el medio, mediante flujo masivo o por intercambio catiónico. La raíz posee cargas negativas en sus células, debido a la presencia de grupos carboxilo, que interaccionan con las positivas de los metales pesados, creando un equilibrio dinámico que facilita la entrada hacia el interior celular, ya sea por vía apoplástica o simplástica (Navarro-Aviño, 2007). Fase 2. Una vez dentro de la planta, las especies metálicas son secuestradas o acomplejadas mediante la unión a ligandos específicos. Entre los quelantes producidos por las plantas se encuentran los ácidos orgánicos (ácidos cítrico, oxálico y málico), algunos aminoácidos (histidina y cisteína) y dos clases de péptidos: fitoquelatinas y metaloteínas. Las fitoquelatinas son ligandos de alta afinidad que tienen como sustrato al glutatión. Están constituidas básicamente por 3 aminoácidos: ácido glutámico, cisteína y glicina, unidos por enlaces peptídicos. Las metalotioneinas son polipéptidos de unos 70-75 aminoácidos con un alto contenido en cisteína, aminoácido capaz de formar complejos con cationes mediante el grupo sulfidrilo. Tienen una marcada afinidad por las formas iónicas de Zn, Cd, Hg y Cu. Fase 3. Involucra la compartimentalización y detoxificación, proceso por el cual, el complejo ligando-metal queda retenido en la vacuola.
Sistemas para tratar por medio de lirio acuático a las aguas
contaminadas.
Los sistemas para tratar aguas contaminadas por lirio acuatico consisten básicamente en humedales artificiales; y compuestos por canales paralelos con la superficie de agua expuesta a la atmósfera y el fondo construido por un medio granular. En ellos se da una interacción entre plantas, medio de soporte, bacterias
y agua, de tal forma que los contaminantes son degradados a través de diversos procesos fisicoquímicos y biológicos. Los sistemas de plantas acuáticos los encontramos en estanques poco profundos como plantas acuáticas flotantes o sumergidas. Los sistemas ya implementados que más estudios se han realizado son sobre la lenteja de agua. Estos sistemas incluyen dos clases basados en tipos de plantas dominantes. El primer tipo usa plantas flotantes y se diferencia por la habilidad para derivar el dióxido carbono y las necesidades de oxígeno de la atmósfera directamente
IV. JUSTIFICACIÓN.
La fitorremediación es una técnica que a lo largo del desarrollo de distintas investigaciones ha demostrado tener una alta eficiencia, así como presentar una serie de ventajas entre las que destacan: Es una técnica sostenible. Es de bajo costo, no requiere servicio cualificado para su gestión o consumo de energía. Es poco dañino para el medio ambiente. No provoca contaminación secundaria y, por lo tanto, no se requieren sitios de eliminación. Ahora bien, el lirio acuático es una especie considerada una plaga, esto debido a la facilidad y rapidez de proliferación que posee sin embargo también se ha demostrado que tiene una gran eficiencia en lo que respecta a degradación de metales pesados en aguas residuales, sin embargo, a pesar de las ventajas que la fitorremediación supone por si misma y la facilidad de proliferación del jacinto de agua no se han desarrollado las investigaciones suficientes en torno a estas. Debido a esto consideramos que es de gran importancia evaluar la eficiencia de esta planta para la remoción de plomo.
V. HIPÓTESIS.
En algunos estudios se propone al lirio acuático como captador de metales en agua, por su crecimiento rápido y facilidad de recolección. Para comprobarlo se realizaran análisis para la caracterización del lirio de agua y el agua. Se recolectara lirio de agua, el requisito será de un periodo de pre-
