Fitoestabilización de metales pesados provenientes de jales mineros utilizando biocarbón como enmienda orgánica

La actividad minera genera grandes cantidades de residuos conocidos como jales, los cuales contienen una mezcla de diferentes metales pesados (MP) que, al estar biodisponibles, pueden provocar diversas afectaciones a la biota circundante. En particular, la bioacumulación de MP en los productores primarios (plantas) puede afectar los niveles tróficos superiores, alterando la estructura de las comunidades y la dinámica de los ecosistemas. Por lo anterior, se necesitan implementar estrategias de remediación de sitios contaminados por MP. La fitorremediación es una alternativa para remediar estos sitios, ya que se ha documentado que diferentes especies de plantas pueden crecer en lugares contaminados con MP y bioacumularlos en sus estructuras (raíz y hoja principalmente), en este sentido, Sanvitalia procumbens y Crotalaria pumila son dos especies vegetales reportadas con la capacidad de bioacumular MP. Por otro lado, se ha documentado que la aplicación de biocarbón en suelos contaminados por MP reduce la biodisponibilidad de éstos, inmovilizando a los MP en el suelo y reduciendo la absorción de éstos por parte de las plantas, por lo que en este estudio se propone utilizar biocarbón como enmienda orgánica incorporado al sustrato jale para incrementar el rendimiento del proceso de fitoestabilización de MP de los jales de Huautla, Morelos. El objetivo de este trabajo fue evaluar la fitoestabilización de jales contaminados con MP (Cd, Cu, Fe, Pb y Zn) utilizando biocarbón incorporado al sustrato jale con las especies vegetales Sanvitalia procumbens y Crotalaria pumila en condiciones de invernadero. Para ello, se colectaron semillas de las dos especies de estudio de un sitio testigo (Quilamula, Morelos), así como de sustrato de dos jales mineros que se encuentran en Huautla, Morelos (sitio expuesto). Para la producción de biocarbón, la fuente que se utilizó fue la materia orgánica de cáscara de coco. Para la obtención de las plantas, las semillas se germinaron en almácigos con sustrato peat moss, posteriormente, 20 días después de su germinación, las plántulas se trasplantaron a 4 tratamientos: 1) 100% jale, 2) 87.5% jale y 12.5% biocarbón, 3) 75% jale y 25% biocarbón y 4) 50% jale y 50% biocarbón, estos tratamientos fueron para C. pumila, mientras que para S. procumbens fueron: 1) 100% jale, 2) 93.75% jale y 6.25% biocarbón, 3) 87.5% jale y 12.5% biocarbón y 4) 75% jale y 25% biocarbón. Cada 30 días se realizaron cortes (4 cortes para C. pumila y 5 cortes para S. procumbens) y en cada corte se sacrificaron 24 individuos (6 individuos por tratamiento). Una vez cosechadas las plantas, en cada corte se pesó el tejido de raíz y foliar, tanto fresco como seco de cada individuo, y se midió la concentración de MP (Fe, Zn, Cu, Pb y Cd) por espectrofotometría de absorción atómica. Así mismo, se realizó el análisis fisicoquímico del biocarbón obtenido a partir de la cáscara de coco. Dentro de los resultados, encontramos que el biocarbón tuvo un pH de 10, un porcentaje de materia orgánica de 4.4%, una concentración de nitrógeno inorgánico de 0.033 mg/Kg, fósforo aprovechable de 10.5 mg/Kg y carbono total de 2.6%. En cuanto a la biomasa de las plantas, para C. pumila se encontraron diferencias significativas entre tratamientos, siendo los individuos crecidos en los tratamientos 2 y 3 (12.5% y 25% de biocarbón respectivamente) los que presentaron mayor biomasa, tanto de raíz como foliar respecto al tratamiento sin biocarbón. Por otro lado, no se encontraron diferencias significativas por tratamiento a través del tiempo. En cuanto a S. procumbens se encontraron diferencias significativas entre tratamientos, siendo los individuos del tratamiento 3 (12.5% de biocarbón) los que presentaron mayor biomasa de raíz y foliar con respecto al tratamiento sin biocarbón. Por otro lado, también se encontraron diferencias significativas por tratamiento a través del tiempo, siendo los individuos de los últimos cortes los que presentaron mayor biomasa de raíz y foliar. Respecto a la bioacumulación de MP, Crotalaria pumila bioacumuló cuatro MP, con el siguiente patrón de bioacumulación Fe > Pb > Zn > Cd durante los 120 días de exposición. Por su parte, Sanvitalia procumbens bioacumuló cinco MP con el siguiente patrón de bioacumulación: Fe > Zn > Pb > Cu > Cd, el Fe, Zn y Pb se bioacumularon en los 150 días de exposición, el Cu se bioacumuló a partir del día 60 de exposición y hasta final de experimento y el Cd se bioacumuló del día 120 de exposición hasta los 150 días de exposición. De manera general, se encontró un efecto significativo del tratamiento sobre la bioacumulación de MP, para la raíz y foliar, y para las dos especies de estudio. Así mismo se encontró una relación negativa y significativa entre el porcentaje de biocarbón añadido al sustrato jale y la concentración de MP, es decir, a mayor porcentaje de biocarbón, menor bioacumulación de MP en raíz y foliar, para las dos especies de estudio. Por los resultados mencionados anteriormente, se propone utilizar biocarbón incorporado a sustrato jale para reducir la biodisponibilidad de MP en el suelo, así mismo, se propone su uso en conjunto con especies vegetales como C. pumila y S. procumbens para incrementar el proceso de fitoestabilización de MP, y así lograr una mayor inmovilización de MP y evitar que los MP entren a las cadenas tróficas.