Los árboles tienen la capacidad de capturar y eliminar contaminantes del suelo y degradarlos a través de procesos naturales en la planta. Es una proeza de la naturaleza que las empresas han utilizado para ayudar a limpiar sitios contaminados, aunque solo en proyectos de pequeña escala. Ahora, una bacteria probiótica para los árboles puede aumentar la velocidad y la eficacia de este ciclo natural, proporcionando un socio microbiano para ayudar a proteger a los árboles de los efectos tóxicos de los contaminantes y descomponer las toxinas que traen las plantas de las aguas subterráneas contaminadas.
Investigadores de la Universidad de Washington y varias empresas pequeñas realizaron el primer experimento a gran escala en un sitio Superfund utilizando álamos fortificados con un probiótico, o microbio natural, para limpiar el agua subterránea contaminada con tricloroetileno (TCE), un contaminante común. encontrado en áreas industriales que es dañino para los humanos cuando se ingiere a través del agua o se inhala del aire. Sus resultados fueron publicados en versión final el 11 de agosto en la revista Ciencia y tecnología ambiental.
La prueba de campo exitosa podría cambiar las reglas del juego para limpiar de manera rápida y efectiva los sitios Superfund en todo el país y los sitios contaminados en el extranjero que tienen altos niveles de TCE, dicen los autores.
«Estos resultados abren la puerta», dijo la autora correspondiente Sharon Doty, profesora de la UW en la Facultad de Ciencias Ambientales y Forestales. «Conocemos este proceso desde hace mucho tiempo a partir de nuestra investigación de laboratorio, pero no se ha utilizado en la práctica porque no hubo resultados de campo. Ahora, las empresas de ingeniería pueden comenzar a utilizar esto en la vida real».
Los sitios contaminados que contienen TCE y otros contaminantes pueden ser costosos de limpiar cuando se usan métodos de ingeniería como excavar o bombear toxinas desde el subsuelo. Como resultado, muchos sitios quedan sin tratamiento. Este nuevo método permite que los sitios contaminados se traten de manera más efectiva, a menudo a costos más bajos, promoviendo la salud humana.
El laboratorio de Doty trabajó para encontrar la mejor cepa de microbios que pudiera descomponer eficazmente el TCE y estimular el crecimiento de los árboles. Jun Won Kang, exestudiante de posgrado de la UW, había obtenido madera de álamo de un sitio en el Medio Oeste donde ya crecían árboles en suelo contaminado con TCE. Después de moler pequeñas muestras de los árboles y aislar más de cien microbios diferentes, cada cepa se colocó en un matraz que contenía altos niveles de TCE.
El microbio que finalmente se seleccionó eliminó casi todo el TCE en su matraz. Los investigadores tenían un claro ganador. «El álamo en el sitio más antiguo en el Medio Oeste seleccionó los mejores microbios para ayudarlo a hacer su trabajo», explicó Doty. «Aprovechamos ese proceso de selección natural. Solo teníamos que encontrar los mejores que la planta ya eligió».
El contaminante TCE se ha utilizado ampliamente como desengrasante y solvente en sitios de fabricación industrial en todo el país. La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. cita al TCE como uno de los contaminantes más comunes en el suelo o el agua, y está presente en más de 1,000 sitios que la agencia enumera como prioridades para la limpieza. El TCE es un carcinógeno conocido para los humanos, que afecta el hígado e incluso transfiere la toxina a los bebés lactantes a través de la leche materna.
Dada la prevalencia y la toxicidad del TCE, los investigadores utilizaron la sustancia química para probar la capacidad de los álamos infundidos con microbios para limpiar las aguas subterráneas en el área de investigación Middlefield-Ellis-Whisman Superfund en el Silicon Valley de California después de que posteriormente fluyó hacia el Centro de Investigación de la NASA. Parque en el Centro de Investigación Ames de la NASA. En NASA Ames, en coordinación con la División Ambiental de NASA Ames, los investigadores plantaron hileras de álamos jóvenes, algunos inoculados con el microbio específico y otros sin él, en un campo sobre una columna de agua subterránea contaminada con TCE.
Después de solo un año, los árboles que recibieron el microbio eran más grandes y saludables que los álamos sin un tratamiento especial. Después de tres años, los árboles inoculados eran aún más robustos y una muestra de troncos de árboles reveló niveles muy reducidos de TCE dentro de los árboles.
Cuando los árboles absorben y degradan productos químicos, lo que se denomina fitorremediación, a menudo se produce a expensas de su propia salud. Esto se manifiesta como retraso en el crecimiento, hojas amarillas, hojas y ramas marrones que se marchitan y, a veces, la muerte, ya que el contaminante obstaculiza la capacidad de supervivencia del árbol. Pero cuando se introdujo el microbio seleccionado específicamente para lidiar con esta toxina, los árboles destruyeron el TCE y experimentaron un crecimiento más robusto y mayores tasas de supervivencia, claros beneficios del probiótico.
«El objetivo real es tratar de mejorar el rendimiento», dijo el coautor Michael Blaylock, presidente y director ejecutivo de Edenspace Systems Corporation en Virginia. «Si tenemos algo que acelera y mejora el rendimiento y hace que los árboles crezcan mejor, eso es realmente lo que estábamos tratando de lograr con este proyecto».
Además, los investigadores encontraron que las muestras de agua subterránea tomadas directamente aguas abajo del sitio de prueba mostraron niveles mucho más bajos de la toxina, en comparación con niveles más altos gradiente arriba del área de prueba. También encontraron evidencia de un aumento de cloruro en el suelo alrededor de las raíces de los álamos, un elemento inofensivo, natural y subproducto del TCE a medida que es degradado por las bacterias dentro de los árboles.
Varias organizaciones han expresado interés en usar esta tecnología, dijo el coautor John Freeman, director científico de Intrinsyx Technologies Corporation con sede en el Parque de Investigación de la NASA. Y los terratenientes, obstaculizados por los altos costos asociados con los métodos tradicionales de limpieza, están comenzando a utilizar la tecnología.
«Esto tiene el potencial de tener un gran impacto en muchos sitios heredados donde hay problemas de contaminación del agua subterránea, incluido el TCE, y donde actualmente hay menos fondos disponibles», dijo Freeman. «Este es definitivamente un gran ahorro de costos para todos los involucrados. Es una situación en la que todos ganan porque es verde, es sostenible a largo plazo, aceptable públicamente y funciona con energía solar de los propios árboles».
