plantas que reducen la contaminación por desechos mineros

RECURSOS GENÉTICOS PARA FITOESTABILIZACIÓN:
Rosanna Ginocchio C.
Ecóloga, Dra.
rginocc@cimm.cl
CIMM
Pedro León-Lobos
Biólogo, Ph.D.
INIA Intihuasi
La minería ha sido una de las actividades económicas más importantes del país, desde los tiempos
prehispánicos y la Colonia. En los
siglos XVIII y XIX, por las altas leyes
de los minerales presentes (sobre
el 4% para el cobre), se comenzó
con operaciones de pequeña escala y tecnología simple. Con el
correr del siglo XX se fue transformando en operaciones de gran escala y alta tecnología, debido a la
paulatina y constante disminución
de las leyes (inferiores a 1% para
el cobre en la actualidad).
Producto de la explotación intensiva de minerales, en los últimos
150 años se han generado grandes
cantidades de desechos mineros.
Particularmente son relevantes
los depósitos de relaves. Por ejemplo, hasta 1990 se habían depositado aproximadamente 22.060.646
m3 en 398 depósitos de la Región
de Coquimbo (SERNAGEOMIN,
1990), lo que representa el 52%
del total de depósitos presentes
entre las regiones de Antofagasta
y del Maule.
Los depósitos de relaves post operativos o abandonados presentan
riesgos de contaminación de suelos y aguas con metales y metaloides por arrastre del material hacia
las zonas aledañas por dispersión
a través del viento y del agua, con
los consecuentes problemas para
la salud humana, los ecosistemas
naturales y el sector agropecuario.
Aunque hay poca información sobre los impactos ambientales, algunos casos específicos están bien
documentados, por ejemplo, el derrame de relaves al estero Aucó
PLANTAS QUE REDUCEN LA
CONTAMINACIÓN POR
DESECHOS MINEROS
Trapiche y relave minero abandonado en el sector de Punitaqui, provincia de Limarí.
en la quebrada Alcaparrosa (Región de Coquimbo), producida por
la falla de varios depósitos a causa
de lluvias intensas y el fuerte sismo
de 1997 en la comuna de Punitaqui.
Uno de los principales factores que
han potenciado los efectos ambientales negativos antes descritos
es la ausencia de una legislación
que regule la etapa post operativa
de las faenas mineras. Sin embargo, a corto plazo, las normas que
se aplicarán en el ámbito del cierre
y abandono de faenas mineras en
Chile, enfatizan que los depósitos
de relaves deberán ser estabilizados física y químicamente antes
de ser abandonados, a través del
uso de tecnologías ambientalmente
sustentables.
Fitoestabilización de
relaves mineros
Se han desarrollado diferentes tecnologías o estrategias de remediación para enfrentar los problemas
que conlleva el incremento de los
suelos con metales. Sin embargo,
la remediación de sustratos enriquecidos con metales es muy difícil
Dispersión de polvo de relave por acción del viento.
Especie nativa creciente en un afloramiento superficial de cobre en el valle de Elqui.
porque estos elementos no pueden
ser degradados químicamente. Los
tratamientos tradicionales, desde
el punto de vista económico, son
inviables en países en vías de desarrollo y dejan al sustrato en una
condición alterada en sus propiedades físicas, químicas y biológicas, lo que restringe las posibilidades de uso posterior. Por ello en la
última década se ha buscado métodos más baratos, ambientalmente
más adecuados y que permitan
mayores posibilidades de uso posterior.
Entre los métodos emergentes con
mejor eficiencia y relación costobeneficio está la fitoestabilización.
En términos generales, este método se define como el uso de especies vegetales para estabilizar contaminantes inorgánicos (metales
pesados y metaloides) u orgánicos
presentes en un sustrato sólido, y
dejarlos en formas inocuas. En el
caso de los desechos mineros sólidos ricos en metales, como los re-
laves, consiste en el uso de plantas
metalófitas y de materiales que
inmovilizan o reducen los metales
presentes en los desechos industriales (estabilización química); los
metales son quelados, precipitados, absorbidos y adsorbidos por
las raíces de las plantas, donde se
acumulan en forma inocua, lo que
evita el lavado de elementos tóxicos a napas freáticas (aguas subterráneas). Una cubierta vegetal
metalófita también mejora la estabilidad física, y previene la dispersión por el viento y el agua del material hacia zonas aledañas.
Actualmente, la fitoestabilización
de sustratos enriquecidos con metales, como los depósitos de relaves y los suelos cercanos a fundiciones, es una tecnología probada,
sustentada por muchos estudios
exitosos en Europa, Estados Unidos
y Canadá.
Aunque la fitoestabilización es una
tecnología emergente, evaluaciones realizadas en Estados Unidos
en 1999 indicaron un mercado de
4,5 a 6 millones de dólares, el que
ha seguido un rápido aumento debido a la mayor aceptación y al
mayor número de empresas consultoras que ofrecen servicios de
este tipo. Europa representa el segundo mercado más grande para
dicha tecnología, aunque es diez
veces más pequeño que el norteamericano. En Chile aún no se utiliza, pero la importancia que la industria minera ha tenido y los
numerosos problemas ambientales
que provoca, hacen pensar que el
mercado potencial es muy grande.
La selección adecuada de las especies es tal vez el factor más crítico para asegurar el buen éxito de
la fitoestabilización. El primer requisito es que puedan tolerar las altas
concentraciones de metales del
sustrato (metalófitas) y acumulen
los metales en las raíces o tejidos
subterráneos (metalófitas excluyentes). El segundo requisito es
que las especies estén adaptadas
al clima local y sean inocuas para
el medio ambiente. En los programas de fitoestabilización realizados
en Europa y Estados Unidos se ha
preferido, como regla general, especies vegetales nativas / endémicas por sobre las especies exóticas
o introducidas, puesto que se corre
el riesgo de que se transformen en
especies invasoras que alteren la
dinámica de las comunidades silvestres del lugar.
Aunque la experiencia de otros
países ha mostrado que esta tecnología es adecuada, en Chile aún
Cuadro 1. Ejemplos de especies metalófitas y su potencial de acumulación
Concentración
foliar máxima
Elemento
Especie
(mg/kg)
Zinc
Thlaspi caerulescens
39.600
Cobre
Ipomea alpina
12.300
Phyllantus serpentinus
38.100
Níquel
Cobalto
Haumaniastrum robertii
10.200
Selenio
Astragalus racemosus
14.900
Manganeso
Alyxia rubricaulis
11.500
no se ha implementado, ya que es
necesario validarla y adaptarla a
las condiciones locales. Desde el
año 1995 se ha impulsado investigaciones relacionadas con la identificación de especies metalófitas
en el país (Ginocchio 1997, 2000,
2003, 2004; Ginocchio y colaboradores 2001, 2002) y posteriormente,
desde el año 2005 el Centro de Investigación Minera y Metalúrgica
y el INIA han desarrollado un proyecto Innova Chile de CORFO para
identificar especies vegetales nativas/endémicas tolerantes a metales y para validar la tecnología
de fitoestabilización a la realidad
del país (más información en
www.fitoestabilización.cl)
Recursos nativos y
endémicos
El concepto de usar plantas para
estabilizar suelos contaminados
con metales y desechos mineros
masivos fue introducido hace 300
años en Europa. Sin embargo, pasó
mucho tiempo para su reintroducción y desarrollo en ese continente
y Estados Unidos, debido a que la
identificación y evaluación de especies metalófitas es un proceso
lento. Hoy la nueva tecnología ha
incentivado estudios tendientes a
identificar plantas metalófitas en
todo el mundo, incluido Chile, de
forma de contar con las especies
nativas/endémicas adecuadas para una rehabilitación exitosa en el
largo plazo.
La mayoría de las plantas metalófitas descubiertas hasta ahora están
restringidas a pocas regiones geográficas. Por ejemplo, metalófitas
de níquel (Ni) en suelos ultramáficos (serpentinos) de Nueva Caledonia, Filipinas, Brasil y Cuba; metalófitas de Ni-zinc (Zn) en el centro
y sur de Europa y Asia Menor. Con
el avance de las investigaciones
se ha podido identificar aproximadamente 400 especies metalófitas
de distintos metales y metaloides
–Ni, Zn, cobalto, plomo, cadmio,
cobre–, las que son capaces de
tolerar y acumular niveles bastante
altos de estos elementos en sus
tejidos (cuadro 1).
El conocimiento sobre plantas metalófitas chilenas es prácticamente
inexistente, a pesar de que la primera sistematización formal de la
flora, realizada por el Abate Juan
Ignacio Molina en 1788 en su Compendio de la Historia Geográfica,
Natural y Civil del Reyno de Chile,
narra así: "Tratando los mineralogistas de los indicios externos que
caracterizan las minas, dicen: que
los terrenos minerales ó son esteriles enteramente, ó si producen
vegetables, son pocos, y estos descoloridos y lánguidos, á causa de
los nocivos vapores que alli reynan
continuamente; pero no es tan
Flores de Mimulus luteus var. variegatus, especie metalófita endémica
a la precordillera de Chile central.
exacta su observacion que se
dexen de encontrar, como nota
muy bien Mr. Macquer, tierras fertilisimas y plantas en bellisimo estado encima de las minas
metalicas, sin exceptuar las mas
próximas á la superficie. Con efecto, á pesar de estar el terreno de
Chile tan lleno de minerales como
acabamos de ver, presenta por to-
das partes la mas vigorosa y abundante vegetacion, luciendo en los
valles, en los llanos y en casi todas
las alturas en bellisimos árboles
que los visten continuamente, y
que por lo comun no pierden jamas
el verde de sus hojas brillantes…".
A pesar de esta descripción visionaria sobre el potencial de metalófitas de nuestras especies ve-
Planta nativa creciendo en forma natural sobre un relave
minero en la Región de Coquimbo.
getales, el tema no fue retomado
en el país hasta la década de los
noventa, unos 200 años después.
Una recopilación publicada recientemente (Ginocchio, 2003) sobre la
presencia de plantas metalófitas
en nuestro país indica que sólo seis
especies nativas habían sido descritas como capaces de desarrollar
poblaciones o ecotipos tolerantes
a concentraciones elevadas de
cobre en el suelo (cuadro 2). Las
pocas especies metalófitas descritas en Chile han sido identificadas
a través de los mismos métodos
biogeoquímicos utilizados en otras
partes del mundo, en los cuales se
infiere el estatus de la planta evaluando el contenido foliar de metales en plantas de suelos metalizados. Sin embargo, si los estudios
no se hacen en forma adecuada,
las conclusiones pueden ser erradas. Lo ideal es efectuar, posteriormente, ensayos de laboratorio para
evaluar la tolerancia y acumulación
de metales a través de métodos
estandarizados. Por ejemplo, en el
caso de la metalófita Mimulus luteus variedad variegatus (cuadro
2), los estudios complementarios
de laboratorio indicaron que los
individuos de esa población toleran
concentraciones elevadas de cobre en el ambiente, mientras que
los individuos de poblaciones presentes en zonas no enriquecidas
con cobre (Reserva Río Cipreses)
son sensibles a este elemento. No
se ha realizado evaluaciones de
este tipo para todas las otras especies metalófitas identificadas biogeoquímicamente.
Es probable que este tipo de metalófitas se haya desarrollado naturalmente en nuestro país debido
a la presencia de numerosos yacimientos de minerales a lo largo de
la zona norte y central de Chile y a
la alta exclusividad y aislamiento
de nuestra flora. Específicamente,
la región centro norte (26° a 32°
latitud Sur) representa una provincia metalogénica rica en yacimientos de hierro, oro, plata, cobre y
manganeso, la que ha coexistido
con la flora mediterránea alto andina actual desde el Mioceno superior y Plioceno. Por ello es esperable la evolución de especies y
ecotipos tolerantes a metales debido, particularmente, a que la zona, con clima mediterráneo, constituye uno de los centros mundiales
de alta biodiversidad florística, sobre la base de su exclusividad biológica. Alrededor del 50% de la
flora vascular de Chile es endémica. No obstante, esta diversidad
ha sido poco estudiada en términos
de la tolerancia a los metales.
En el marco del proyecto Innova
Chile de CORFO denominado "Uso
Cuadro 2. Especies nativas de Chile que poseen poblaciones tolerantes a cobre
Especie
Dactylium sp
Cenchrus echinatus
Erygeron berterianum
Mimulus luteus var variegatus
Mullinum spinosum
Nolana divaricata
Ubicación geográfica
Tranque de relaves
Tranque de relaves
Tranque de relaves
Sewell
Tranque de relaves
Paposo
Región
Atacama
O'Higgins
O'Higgins
O'Higgins
Atacama
Atacama
Referencia
Ortiz et al. 2002
Bech et al. 2002
Bech et al. 2002
Ginocchio et al. 2002
Bech et al. 2002
Ruelle 1995
GLOSARIO
Metalófitas: especies vegetales
tolerantes a metales pesados y
que tienen la capacidad de crecer en suelos con alta concentración de metales.
Metalófitas excluyentes: plantas metalófitas que acumulan
metales principalmente en las
raíces.
Prospecciones biogeoquímicas: muestreo, en un área de
interés, del sustrato (suelo, relaves, etc.) y de los tejidos aéreos
de la vegetación presente, de
forma de determinar si existen
anomalías de minerales en el
sitio muestreado y especies con
potencial de metalófitas.
de recursos fitogenéticos para la
estabilización de tranques de relaves en la Región de Coquimbo",
liderado por el CIMM e INIA Intihuasi, se está prospectando especies metalófitas nativas/endémicas
en la Cuarta Región, de forma de
identificar recursos fitogenéticos
adecuados para la implementación
de la tecnología de fitoestabilización. Hasta el momento, se han
identificado 112 especies con potencial de metalófitas en la Región
de Coquimbo. De las 54 ya evaluadas en ensayos de tolerancia estándar, un 63% es metalófita para
cobre. El promisorio resultado
muestra que existe un potencial
interesante de especies metalófitas
en nuestra flora. Sin embargo, hay
que disponer de mayores recursos
económicos para poder identificarlas y caracterizarlas en forma adecuada. Solo así podremos proteger
este valioso recurso genético, escasamente conocido y valorado al
día de hoy, para rehabilitar los suelos contaminados con metales y
los desechos mineros masivos presentes en el país.