USO DE PLANTAS HIPERACUMULADORAS EN MINERÍA: …

USO DE PLANTAS HIPERACUMULADORAS EN

MINERÍA: CONCEPTOS Y APLICACIONES

Yordy Alejandro Bustos Contreras

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Minas, Departamento de materiales y minerales

Medellín, Colombia

2021

USO DE PLANTAS HIPERACUMULADORAS EN MINERÍA

CONCEPTOS Y APLICACIONES


Trabajo de investigación presentado como requisito parcial para optar al título de:

Magister en Ingeniería de Recursos Minerales

Director (a):

Ph.D. Oscar Jaime Restrepo Baena

Departamento de Materiales y Minerales Facultad de Minas

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Minas, Departamento de Materiales y Minerales

Medellín, Colombia

2021

Uso de plantas hiperacumuladoras en Minería: Conceptos y aplicaciones

USE OF HYPERACUMULATOR

PLANTS IN MINING: CONCEPTS AND

APPLICATIONS


National university of Colombia

Faculty of Mines, Department of materials and minerals

Medellín Colombia

2021

USE OF HYPERACUMULATOR

PLANTS IN MINING: CONCEPTS AND

APPLICATIONS


Research work presented as a partial requirement to qualify for the title of:

Master of Engineering - Mineral Resources

Director (a):

Ph.D. Oscar Jaime Restrepo Baena

Department of materials and minerals

Faculty of Mines

National university of Colombia

Faculty of Mines, Department of materials and minerals

Medellín Colombia

2021

Dedicatoria

Este trabajo lo dedico especialmente a mi

señor padre Carlos Bustos y a mi señora madre

Yolanda Contreras por sus innumerables palabras de

motivación y su incondicional apoyo, esto es por y

para ustedes.

Declaración de obra original

Yo declaro lo siguiente:

He leído el Acuerdo 035 de 2003 del Consejo Académico de la Universidad Nacional.

«Reglamento sobre propiedad intelectual» y la Normatividad Nacional relacionada al

respeto de los derechos de autor. Esta disertación representa mi trabajo original, excepto

donde he reconocido las ideas, las palabras, o materiales de otros autores.

Cuando se han presentado ideas o palabras de otros autores en esta disertación, he

realizado su respectivo reconocimiento aplicando correctamente los esquemas de citas y

referencias bibliográficas en el estilo requerido.

He obtenido el permiso del autor o editor para incluir cualquier material con derechos de

autor (por ejemplo, tablas, figuras, instrumentos de encuesta o grandes porciones de

texto).

Por último, he sometido esta disertación a la herramienta de integridad académica, definida

por la universidad.

________________________________


Fecha 27/07/2020

Agradecimientos

Agradecimientos

En primer lugar le agradezco a mi familia por ser el soporte y apoyo en los momentos

difíciles vividos en este inimaginable 2020, A mis padres por sus innumerables palabras

de aliento. A mis hermanas Yuly, Cindy y Karen; que siempre fueron acertadas y

motivadoras con sus comentarios, las amo!

A mi esposa Delsy Opina por su apoyo y valiosos comentarios para la realización de este

documento.

Mi especial gratitud a mi director Oscar Jaime Restrepo, por ser el guía en este trabajo y

por sus valiosos comentarios que hicieron que una pequeña idea se convirtiera en un

proyecto de grado y un nuevo camino profesional. También le agradezco por los

conocimientos compartidos durante mi vida académica y por fomentar en mí los valores de

la Universidad, Trabajo y Rectitud.

Finalmente a lo que representa la Universidad Nacional de Colombia, a cada uno de los

docentes que intervinieron en la maestría, a los compañeros, por los diferentes puntos de

vista, al debate, por formar criterio profesional y personal. Muchas Gracias.

Resumen y Abstract

RESUMEN

El trabajo final de maestría que aquí se presenta es una revisión de literatura de los

avances en la extracción de metales mediante el uso de plantas, tema que ha tomado

relevancia actualmente dado el principio de sostenibilidad en el cual está enmarcado. Esta

tecnología usa la capacidad de algunas plantas de acumular metales para dar origen a

“bio-menas” que además de remediar ambientes contaminados inmovilizando o

capturando contaminantes, podría generar un beneficio económico adicional mediante la

extracción y posterior comercialización de los metales asimilados.

Así como la minería involucra diversos procesos para lograr la recuperación de los

diferentes metales, la fitominería involucra especies particulares de plantas con la

capacidad de acumular altas concentraciones de metales y generar biomasa que puede

ser incluida en varias etapas del ciclo minero, por ejemplo como herramienta para la

ubicación de objetivos en exploración, extracción de elementos con valor económico y en

la mitigación de impactos por contaminación en el cierre de minas o remediación de

pasivos ambientales.

Este trabajo pretende mostrar las ventajas de los desarrollos de esta aplicación en los

procesos de mayor relevancia dentro del ciclo minero e incentivar la investigación a nivel

nacional, ya que existen problemas reales de contaminación como pasivos ambientales

en pequeña minería metálica, presencia de metales pesados en fuentes hídricas,

productos de un crecimiento industrial y poblacional desordenado, que aportan al medio

ambiente metales tales como, cadmio, mercurio, plomo y arsénico los cuales podrían ser

tóxicos para los organismos vivientes y requieren ser controlados. De igual forma se

aportan otros iones metálicos como Ni, Au, Ag, Mn, Cu entre otros, los cuales pueden tener

un aprovechamiento económico con el uso de esta tecnología, además, esta tecnología

toma relevancia ya que es posible la existencia de las plantas identificadas por los autores

estudiados con especies endémicas en el país, con lo cual es posible diseñar proyectos

de interés económico con la aplicación de técnicas de fito-extracción y fito-estabilización

del cual se presenta un caso de estudio.

Palabras clave: Fitominería, Plantas hiperacumuladoras, Fitoextracción,

Fitoestabilización, Sostenibilidad Minera, Minería metálica


ABSTRACT

The final master’s degree paper presented here is a literature review of the advances in

the extraction of metals through the use of plants, a topic that has now taken on relevance

given the principle of sustainability in which it is framed. This technology uses the capacity

of some plants to accumulate metals to give rise to "bio-ores" that in addition to remediating

contaminated environments by immobilizing or capturing pollutants, could generate

additional economic benefit through the extraction and subsequent marketing of the

assimilated metals.

Just as mining involves various processes to achieve the recovery of different metals, plant

health involves particular plant species with the ability to accumulate high concentrations

of metals and to generate biomass that can be included in several stages of the mining

cycle, for example as a tool for locating targets under exploration, extraction of elements

with economic value and in mitigation of pollution impacts in the closure of mines or

remediation of environmental liabilities.

This paper aims to show the advantages of the developments of this application in the most

relevant processes within the mining cycle and to encourage research at national level,

because there are real problems of pollution such as environmental liabilities in small metal

mining, presence of heavy metals in water sources products of a disorderly industrial and

population growth, which provide the environment with metals such as cadmium, mercury,

lead and arsenic to be toxic to living organisms and need to be controlled. Other metal ions,

such as Ni, Au, Ag, Mn, Cu, among others, which can be used economically with the

application of this technology, in addition, this technology takes on relevance since it is

possible the existence of the plants identified by the authors studied with endemic species

in the country, with which it is possible to design projects of economic interest with the

application of phyto-extraction and phyto-stabilization techniques, of which a case study is

presented.

Keywords: Phytomining, Hyperaccumulators Plants, Bio- ores, Phyto-stabilization,

Mining Sustainability, Metal Mining

Contenido

CONTENIDO

Pág.

RESUMEN ......................................................................................................................... I

ABSTRACT ...................................................................................................................... II

CONTENIDO .................................................................................................................... III

Lista de figuras .............................................................................................................. VI

Lista de tablas .............................................................................................................. VII

INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 1

1 ANTECEDENTES ...................................................................................................... 5 1.1 Previo a 1975 ..................................................................................................... 5 1.2 Periodo entre el año 1975 y 1995 ....................................................................... 7 1.3 Periodo entre el año 1995 a la fecha .................................................................. 8

2 CONCEPTOS DE FITORREMEDIACIÓN ................................................................ 12 2.1 Tipos de contaminación.................................................................................... 15

2.1.1 Metales pesados ............................................................................................ 15 2.1.2 Fuentes de metales pesados ......................................................................... 15 2.1.3 Metal bio-disponible ....................................................................................... 16

2.2 Tipos de fitorremediación ................................................................................. 17 2.3 Plantas hiperacumuladoras .............................................................................. 18 2.4 Factores afectan la asimilación del metal por la planta ..................................... 20

2.4.1 Especie de planta .......................................................................................... 20 2.4.2 Granulometría del suelo ................................................................................. 20 2.4.3 Materia orgánica del suelo ............................................................................. 21 2.4.4 Capacidad de intercambio de cationes del suelo ........................................... 21 2.4.5 Humedad del suelo ........................................................................................ 21 2.4.6 Potencial de reducción y pH del suelo ........................................................... 22 2.4.7 Salinidad del suelo ......................................................................................... 22 2.4.8 Biología del suelo .......................................................................................... 22

2.5 Plantas hiperacumuladoras en corrientes de agua ........................................... 22 2.5.1 Humedal de flujo superficial ........................................................................... 23 2.5.2 Humedal de flujo Subsuperficial ..................................................................... 24 2.5.3 Humedal de flujo vertical ................................................................................ 25

3 APLICACIÓN DE LAS PLANTAS HIPERACUMULADORAS EN MINERÍA ........... 26 3.1 Herramienta de exploración regional de yacimientos ....................................... 26


3.2 Fitorremediación o fitoextracción pasiva ........................................................... 29 3.2.1 Remediación de residuos sólidos generados por minería .............................. 31 3.2.2 Contención y tratamiento de efluentes .......................................................... 33 3.2.3 Remediación de áreas degradadas o pasivos ambientales ........................... 34

3.3 Fitominería o fitoextracción ............................................................................... 34 3.3.1 Estrategia de fitoextracción ........................................................................... 35 3.3.2 Aprovechamiento de desechos industriales ................................................... 36 3.3.3 Suelos o efluentes de baja concentración ..................................................... 37

3.4 Procesamiento de la biomasa ........................................................................... 38 3.4.1 Secado .......................................................................................................... 39 3.4.2 Incineración ................................................................................................... 39 3.4.3 Fundición ....................................................................................................... 40 3.4.4 Lixiviación y electrobtención .......................................................................... 40 3.4.5 Otros procesos .............................................................................................. 40

3.5 Evaluación de proyectos aplicando fitominería ................................................. 41 3.5.1 Etapa de prefactibilidad ................................................................................. 41 3.5.2 Etapa de factibilidad e ingeniería básica ....................................................... 42 3.5.3 Evaluación económica del proyecto .............................................................. 42

4 TIPOS DE PLANTAS HIPERACUMULADORAS .................................................... 44 4.1 Plantas acumuladoras de Aluminio ................................................................... 46 4.2 Plantas acumuladoras de Arsénico ................................................................... 46 4.3 Plantas acumuladoras de Boro ......................................................................... 46 4.4 Plantas acumuladoras de Calcio ....................................................................... 46 4.5 Plantas acumuladoras de Cadmio .................................................................... 47 4.6 Plantas acumuladoras de Cobalto .................................................................... 48 4.7 Plantas acumuladoras de Cobre ....................................................................... 48 4.8 Plantas acumuladoras de Cromo ...................................................................... 49 4.9 Plantas acumuladoras de Hierro ....................................................................... 49 4.10 Plantas acumuladoras de Magnesio ................................................................. 49 4.11 Plantas acumuladoras de Mercurio ................................................................... 49 4.12 Plantas acumuladoras de Manganeso .............................................................. 50 4.13 Plantas acumuladoras de Níquel ...................................................................... 50 4.14 Plantas acumuladoras de Oro ........................................................................... 53 4.15 Plantas acumuladoras de Potasio ..................................................................... 53 4.16 Plantas acumuladoras de Plomo ....................................................................... 53 4.17 Plantas acumuladoras de Selenio ..................................................................... 55 4.18 Plantas acumuladoras de Talio ......................................................................... 55 4.19 Plantas acumuladoras de Uranio ...................................................................... 55 4.20 Plantas acumuladoras de Zinc .......................................................................... 56 4.21 Potencial de especies en Colombia .................................................................. 56

5 CASO DE ESTUDIO ................................................................................................ 58 5.1 Preparación del experimento ............................................................................ 58 5.2 Montaje experimental ........................................................................................ 61 5.3 Desarrollo de la prueba ..................................................................................... 62 5.4 Resultados ........................................................................................................ 62

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................... 68 6.1 Conclusiones .................................................................................................... 68 6.2 Recomendaciones ............................................................................................ 70

Contenido

7 BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 71


Lista de figuras

Pág. Figura 1-1. Histórico del número de publicaciones para la clave “Contamination and

pollution” y “Remediation” entre el periodo de 1975 a 1995 .............................................. 8

Figura 1-2:Histórico del número de publicaciones para la clave “Remediation” y

“Phytorremediation” .......................................................................................................... 9

Figura 1-3:Histórico del número de publicaciones para las claves secundarias

“Hyperaccumulation” y “Phytomining” ............................................................................. 10

Figura 1-4:Tendencias de búsqueda bibliográfica en los últimos años ........................... 11

Figura 2-1. (A) Modelo esquemático de diferentes tecnologías de fitorremediación

involucrando remoción y contención de contaminantes; (B) Procesos fisiológicos que

toman lugar en la planta durante la remediación. ............................................................ 18

Figura 2-2. Humedal de flujo superficial ......................................................................... 24

Figura 2-3. Humedal de flujo Subsuperficial ................................................................... 24

Figura 2-4. Humedal de flujo superficial ......................................................................... 25

Figura 3-1:Máxima profundidad de raíces para diversos grupos de vegetación ............. 27

Figura 3-2:Toma directa de muestras ............................................................................ 28

Figura 3-3:Zonificación de anomalías para hierro usando análisis de vegetación .......... 28

Figura 3-4:Sección transversal de un sistema de tratamiento de efluentes .................... 33

Figura 3-5:Modelo propuesto original para un sistema de fitominería para metales” ...... 35

Figura 3-6:Implementación de cultivo piloto para fitominería de níquel. ......................... 38

Figura 3-7:Diagrama de flujo extracción del metal de la biomasa................................... 39

Figura 5-1:Montaje experimental con Salix spp .............................................................. 61

Figura 5-2: Montaje experimental con Salix spp ............................................................. 62

Figura 5-3:Percentiles para concentración para Aluminio .............................................. 63

Figura 5-4:Percentiles para concentración para Hierro .................................................. 63

Figura 5-5:Percentiles para concentración para Calcio .................................................. 64

Figura 5-6:Percentiles para concentración para Potasio ................................................ 64

Figura 5-7:Percentiles para concentración para Zinc ..................................................... 65

Figura 5-8:Percentiles para concentración para Manganeso .......................................... 65

Contenido

Lista de tablas

Pág.

Tabla 2-1:Ventajas y desventajas de la fitorremediación, parte 1. .................................. 12

Tabla 2-2:Ventajas y desventajas de la fitorremediación, parte 2. .................................. 13

Tabla 2-3:Contaminantes ambientales donde es posible usar fitorremediación ............. 14

Tabla 3-1. Casos de estudio de fitorremediación de metales, parte 1 ............................ 29

Tabla 3-2. Potencial anual de cultivos de plantas hiperacumuladoras, (Chaney y

Baklanov, 2017). ............................................................................................................ 43

Tabla 4-1. Especies de la familia Basicaceae con propiedad de hiperacumulación para

cada metal ...................................................................................................................... 44

Tabla 4-2. Familia principales con propiedad de hiperacumulación................................ 45

Tabla 4-3. Especies con hiperacumulación comprobada para Aluminio ......................... 46

Tabla 4-4. Especies con hiperacumulación comprobada para Arsénico ......................... 46

Tabla 4-5. Especies con hiperacumulación comprobada para Boro ............................... 46

Tabla 4-6. Especies con hiperacumulación comprobada para Calcio ............................. 46

Tabla 4-7. Especies con hiperacumulación comprobada para Cadmio .......................... 47

Tabla 4-8. Especies con hiperacumulación comprobada para Cobalto .......................... 48

Tabla 4-9. Especies con hiperacumulación comprobada para Cobre ............................. 48

Tabla 4-10. Especies con hiperacumulación comprobada para Cromo .......................... 49

Tabla 4-11. Especies con hiperacumulación comprobada para Hierro ........................... 49

Tabla 4-12. Especies con hiperacumulación comprobada para Magnesio ..................... 49

Tabla 4-13. Especies con hiperacumulación comprobada para Mercurio ....................... 49

Tabla 4-14. Especies con hiperacumulación comprobada para Manganeso .................. 50

Tabla 4-15. Especies con hiperacumulación comprobada para Níquel .......................... 50

Tabla 4-16. Especies con hiperacumulación comprobada para oro ............................... 53

Tabla 4-17. Especies con hiperacumulación comprobada para Potasio ......................... 53

Tabla 4-18. Especies con hiperacumulación comprobada para Plomo .......................... 53

Tabla 4-19. Especies con hiperacumulación comprobada para Selenio ......................... 55

Tabla 4-20. Especies con hiperacumulación comprobada para Talio ............................. 55

Tabla 4-21. Especies con hiperacumulación comprobada para Uranio .......................... 55

Tabla 4-22. Especies con hiperacumulación comprobada para Zinc .............................. 56

Tabla 4-23. Número de especies con potencial de hiperacumulación con presencia en

Colombia ........................................................................................................................ 57

Tabla 5-1:Matriz de experimentos .................................................................................. 59

Tabla 5-2:Caracterización del lixiviado ........................................................................... 59


Tabla 5-3:Caracterización del suelo usado como sustrato .............................................. 60

Tabla 5-4: Contaminantes ambientales donde es posible usar fitorremediación ............. 61

Tabla 5-5:Resultados químicos promedios para cada una de las muestras .................... 66

Introducción 1

INTRODUCCIÓN

Este trabajo surge como alternativa sostenible a la presión que ejercen los mercados y las

comunidades sobre los proyectos de explotación de minerales, mezclado con la necesidad

de implementar nuevas tecnologías en la industria y que ha fomentado nuevamente la

observación de la naturaleza y los procesos que se desarrollan naturalmente, el caso

particular, la interacción entre las plantas y los iones metálicos en los suelos y efluentes,

en el escenario de altas concentraciones de estos.

Se ha podido establecer que algunas plantas presentan la habilidad de crecer

cómodamente en estas condiciones de concentración y con su crecimiento asimilan parte

de estos en su estructura física, esta capacidad es totalmente dependiente de la zona

geográfica donde se observe el fenómeno, ya sea por el clima particular de cada región o

por las características fisicoquímicas del suelo, sin embargo, lo interesante de estudiar este

comportamiento entre la planta y los iones metálicos radica en que se puedan usar con

diversos fines dependiendo del uso final de uso del suelo o el efluente, entonces es

importante conocer la presencia de plantas endémicas con esta propiedad en cada zona

geográfica del país, inicialmente se pretende verificar la existencia o la presencia de

aquellas familias que han demostrado tener esta capacidad en otras latitudes.

El alcance de este trabajo será realizar una revisión de literatura con las experiencias

desarrolladas con el uso de plantas hiperacumuladoras para la concentración de metales

pesados en diversos procesos de la industria minera, realizar un inventario de especies

con la propiedad de acumular metales y presentar una propuesta para la aplicación de

estas como tratamiento de los pasivos ambientales originados por la pequeña minería o

vertimientos industriales como se mostrará en el caso de estudio.

Si bien existen referencias orales que algunas culturas usaban plantas para facilitar la

metalurgia de sus joyas, no existe documentación científica el respecto (Neesse, 2013),

Los primeros pasos formales en este campo se dieron al finalizar el siglo XIX, cuando

2 Uso de plantas hiperacumuladoras en Minería: Conceptos y aplicaciones

Lungwitz en sus observaciones describió como ciertos metales podían ser “consumidos”

por algunas plantas. Él fue el primero en sugerir que, en la naturaleza, el oro podía ser

disuelto y absorbido por la planta (Lungwitz, 1900).

En el primer cuarto del siglo XIX gracias al desarrollo científico en el estudio de la materia

y el perfeccionamiento de los métodos de medición y detección de pequeñas

concentraciones de metales, se dio inicio al campo de la geoquímica, Inicialmente con el

interés de conocer con más precisión la composición de rocas y minerales que con el pasar

del tiempo llevó a estudiar las plantas, animales y la atmosfera (Goldschmidt, 1929). Junto

con él, sentaron las bases en este campo de investigación, F. W. Clarck (1847 -1934)

destacado con su libro “Los datos de geoquímica”, V. I. Vernadski (1863 -1945) por sus

aportes en el campo de la geoquímica del carbón y elementos radioactivos (Fortescue,

1980). Para Goldschmidt el principal legado fueron los tomos del libro “Geochemistry”, los

cuales recopilan las principales contribuciones en esta área a lo largo de su vida y se

convirtió en el libro estándar de geoquímica por muchos años(Glasby, 2006).

Más adelante en los años 70’s del siglo XX (Wither y Brooks, 1.977), en su estudio sobre

la acumulación de níquel en las plantas, introdujeron el término hiper acumulación, para

describir el proceso natural por el cual ciertas especies de plantas podrían acumular el

metal hasta una concentración de 1.000 mg/kg en peso seco. Inicialmente lo introdujo para

acumulación de níquel, pero actualmente se han identificado plantas hiper acumuladoras

para Cd, Cu, Co, Mn, Se Tl y Zn. Esto de alguna manera dio origen a una rama de la

metalurgia extractiva que se ha ido ampliando dado el potencial de concentración de las

plantas y el precio de algunas materias primas y la cual es el foco de búsqueda de este

trabajo.

De igual forma, con este trabajo se pretende realizar una revisión de las últimas décadas

de investigación en esta área donde se han desarrollado aplicaciones de gran éxito como

la ubicación de anomalías geoquímicas para identificar objetivos de exploración,

repoblación forestal en sitios contaminados por metales pesados y el tratamiento de

desechos mineros (Christopher Anderson et al., 2005).

Finalmente se pretende analizar el uso de plantas hiperacumuladoras en la actualidad con

aplicaciones, de beneficio económico dado el precio de algunos metales como oro,

INTRODUCCIÓN 3

germanio y elementos de las tierras raras (REE) propuesto por Wiche (Wiche y Heilmeier,

2016) o en desechos de níquel propuesto por (Tognacchini et al., 2020) en desechos con

oro, plata y cobre propuesto por (González Valdez et al., 2018); de rehabilitación de suelos

contaminados propuesto por Pandey en su libro “Remediación de suelos contaminados”

(Pandey y Bauddh, 2018) o por Vara en su libro “Bio-Geotecnología para rehabilitación de

sitios de mina (Oyewo et al., 2018); por la optimización de la producción de biomasa por

ha y de estimulación al suelo propuesta por Chaney para la extracción de metales

pesados(Chaney y Mahoney, 2014), además se sigue investigando sobre la diversidad y

ubicación de plantas con estas propiedades en el mundo(Murphy et al., 2019).

Se espera que este trabajo sea un punto de convergencia entre dos campos como la

minería y la ecología enmarcada al interior del territorio nacional; desde el punto de vista

académico se buscará recopilar la mayor información que existe sobre plantas

hiperacumuladoras, debido a que existe gran cantidad de información aunque se ha

presentado de forma muy dispersa, además se considera importante identificar especies

exitosas con esta propiedad de otras regiones del planeta que podrían tener presencia en

el país, cabe resaltar que el uso de esta en tecnología en áreas de proyectos mineros en

climas tropicales está en pleno desarrollo y existe un gran desconocimiento de especies

con esta propiedad por lo que este trabajo hará un gran esfuerzo por recopilar esta

información que ha sido publicada y no se encuentra fácilmente asequible.

Además, se espera que con este trabajo se promueva el desarrollo e investigación de esta

tecnología, para usarla en los actuales focos de contaminación ya sea de operaciones

mineras abandonadas o de operaciones a pequeña escala donde ya exista la presencia

de metales pesados. Inclusive se presentará al lector los beneficios económicos de aplicar

estos conceptos versus aplicaciones estándar para el control de contaminantes.

El desarrollo y uso de fito-tecnologías continúa avanzando con un movimiento constante,

ahora más ecologistas, ingenieros y oficiales de diferentes gobiernos reconocen el

potencial de la fitoextracción como una herramienta sostenible para abordar algunos de

los desafíos ambientales en el mundo, aún existe un inmenso desconocimiento de

especies con estas capacidades en climas tropicales. Para un país como Colombia que

aún no ha desarrollado de forma importante los yacimientos mineros de gran escala se

4 Uso de plantas hiperacumuladoras en Minería: Conceptos y aplicaciones

convierte en una oportunidad de investigación con aplicación inmediata en los proyectos

por iniciar.

Se destaca en este documento la recopilación de al menos 222 especies, agrupadas en

52 familias con usos prácticos en el campo de la hiperacumulación de metales que se

reportan en diferentes publicaciones y que no habían sido agrupadas hasta la fecha. Se

documentan con la fuente de su autor y año lo que permite acudir a la fuente original para

su consulta más detallada.

Capítulo 1. Antecedentes 5

1 ANTECEDENTES

El campo de la ciencia de cual se desprende este documento es relativamente nuevo, pero

está cimentado en una larga historia de desarrollos, por lo cual se dará una breve

recopilación de los descubrimientos y desarrollos sobre los cuales está cimentada esta

temática. Para una mejor comprensión, el autor presenta la evolución de este campo en

tres periodos de tiempo. El primero toma lugar en aquellos adelantos antes del año 1975,

periodo que aborda el descubrimiento del fenómeno hasta cuando se acuña por primera

vez el término “hiperacumulación”. El segundo periodo abarca un lapso de 20 años

caracterizado por la baja actividad científica en donde no se hicieron significativos estudios

sobre el tema, aunque los pocos que se hicieron presentaron avances en el conocimiento

de la interacción ión – planta los cuales serían muy útiles para los futuros investigadores.

Finalmente, el tercer periodo comprende desde el año 1995 al presente donde se aprecia

un incremento en el interés de investigación sobre las diversas aplicaciones de las

propiedades de tolerar altas concentraciones de metales de estas plantas y en particular

el uso para el aprovechamiento económico en la extracción de metales con fines

industriales con la denominada “fitominería”.

1.1 Previo a 1975

Antes de 1975, el uso de plantas para trabajar metales tiene referencias en varias culturas

en todo el mundo desde antes del siglo XX (Neesse, 2013), aunque los primeros datos se

remontan hasta 1855 con el descubrimiento de la especie “Viola calaminaria” en los

reportes de Forchhammer y posteriormente confirmados en el año 1865 por Sachs, donde

incluye la especie “ Thlaspi alpestre” con concentraciones de zinc anormalmente altas en

materia vegetal seca.(R D Reeves, 2006)

Para la época los científicos incluyeron dentro de las alternativas de producción de cianuro

algunas plantas que al parecer podían disolver metales (Lungwitz, 1900), a medida que se

6 Uso de plantas hiperacumuladoras en minería: Conceptos y Aplicaciones

conocía más del fenómeno que sucedía al interior de las plantas, se realizaron hallazgos

de acumulación de otro tipo de metales como zinc y cobre que no podían ser descritos con

las técnicas disponibles en la época.

Con los avances en instrumentación que se dieron en las dos primeras décadas del siglo

XIX, se desarrollaron nuevos métodos de detección de elementos químicos que

potenciaron descubrimientos de fenómenos que anteriormente no habían podido ser

estudiados desde Lungwitz. En este periodo el estudio de la absorción de oro y metales

preciosos por plantas no tuvo grandes avances, aunque se mantuvo como un tema vigente

con la prospección de recursos minerales que realizaban las grandes compañías mineras,

no fue hasta 1929 con el desarrollo incipiente del espectrofotómetro, de la difracción de

rayos X y microscopia electrónica de barrido conocida como (MEB) cuando hubo una

explosión de investigación en las áreas de geociencias que se denominó “Geoquímica”, en

la cual se buscaba estudiar las distribuciones y cantidades de elementos químicos en los

minerales, rocas, suelos, plantas, aguas y atmosfera y como estos circulaban en la

naturaleza, sobre la base de sus átomos y iones (Goldschmidt, 1954).

Los pioneros y desarrolladores de los estudios sobre geoquímica fueron básicamente tres

personas F. W Clarck (1847 – 1934) quien recolectó, clasificó y sintetizó los datos de la

composición química de muchas rocas, minerales y agua, los cuales quedaron plasmados

en su libro “The data of geochemistry” publicado en 1924. Un segundo pionero fue el

científico ruso V.I Vernadsky (1863 – 1945), discípulo de Mendeleev en la universidad de

San Petersburgo, el cual concentró su investigación en el estudio de la composición de los

suelos, la biosfera y la atmósfera, Su reconocimiento lo logró con su libro “The Biosphera”

en el año de 1927, donde planteó temas como la geoquímica del carbón y los ciclos

geoquímicos del manganeso, bromo y yodo. El tercer pionero fue el noruego V.M.

Goldschmidt (1888 – 1947), el cual concentró su estudio en la clasificación geoquímica de

los elementos, de las tierras raras, del agua de los océanos, de las cenizas de carbón y en

el enriquecimiento de elementos en capas de humus en bosques caducifolios (Fortescue,

1980).

Aunque se estaban dando importantes avances en el conocimiento de la composición de

todo lo que nos rodeaba, toda la investigación científica se enfocó en el análisis de la

contaminación.


1.2 Periodo entre el año 1975 y 1995

No fue hasta inicios de 1970 que se retomaron los estudios sobre descubrimientos

anteriores en particular la presencia de metales en plantas y bosques. Loa resultados más

destacados fueron realizados por Jaffre y sus colegas, ellos presentaron sus

observaciones sobre la acumulación masiva de níquel en la planta sebertia accuminata y

acuñaron por primera vez el término hiperacumulación (Jaffre et al., 1976), posteriormente

Brooks refinó el término donde se refiere a la concentración de metales de más de 1.000

mg/kg en peso seco (0,1%) en cualquier tejido de la planta, el cual está vigente

actualmente . Los resultados de estos estudios de Brooks sobre el Níquel condujeron la

atención sobre algunas anomalías sobre la presencia de Zinc y el plomo en las especies

thalaspi rotundifolium subsp. Cepaeifolium y alyssum wulfenianum creciendo sobre

rellenos de colas de minas en el norte de Italia reportando niveles hasta de 8.200 ug/g

(0,82%) de plomo y hasta de 17.300 μg/g (1,73%) de Zinc (R. D. Reeves & Brooks, 1983).

Otra especie con valores significativos fueron reportados por Kruckeberg cuando analizaba

la presencia de cobre en plantas presentes sobre desechos en minas de cobre en el estado

de California (USA), se reportó en Arenaria douglasi hasta 2.281 μg/g, en Bromous mollis

hasta 2.096 μg/g y en Vulpia microstachya hasta 3.075 μg/g de cobre

(Kruckeberg & Wu, 1992).

Al mismo tiempo, por esta época se había logrado un consenso entre los científicos al

reconocer la importancia de ciertos iones metálicos en la dieta de humanos, animales y en

los sustratos que soportaban el crecimiento de las plantas y que estos elementos eran

esenciales para la vida óptima de estos organismos, a su vez, se analizaba la respuesta

de estos organismos a altas concentraciones de otros metales producto de la

contaminación generada por el hombre y se definió el término “metal disponible”; el cual

hace referencia a la especie química del metal en la que el organismo lo puede asimilar

dentro de su estructura (Goughet al, 1979). Esto orientó las investigaciones para

establecer en primer lugar la forma en la que interactúan los diversos contaminantes como

agroquímicos, hidrocarburos, desechos industriales y residuos de minería en los suelos y

las aguas subterráneas, esto condujo al desarrollo de alternativas para el control y

detoxificación de estos ambientes, entre ellas el uso de plantas, con ello surgió el término

“fitorremediación” con lo que inició un nuevo periodo de investigación (V. Sheoran et al.,

2009), (Wagner y Gorelik, 1987) y (Ahlfeld et al., 1988)


Con el uso de la cienciometría se puede establecer la evolución de las publicaciones en

los campos de contaminación y remediación, para lo cual se realizó la búsqueda mediante

la plataforma Scopus en el lapso de tiempo referenciado, se usó la combinación de

palabras “Contamination and Pollution” como clave principal resultando 29.679

documentos y con búsqueda secundaria con la palabra “Remediation” arroja 2.055

documentos, la variación anual se puede observar en la Figura 1-1.

Figura 1-1. Histórico del número de publicaciones para la clave “Contamination and pollution” y “Remediation” entre el periodo de 1975 a 1995

Fuente: Elaboración propia

1.3 Periodo entre el año 1995 a la fecha

En los años anteriores a 1995 los científicos ya habían identificado en la naturaleza algunas

plantas que toleraban altas concentraciones de metales pesados denominadas “plantas

hiperacumuladoras”, el paso siguiente fue usarlas con propósitos de descontaminación

tanto en suelos como en aguas, lo que se bautizó más adelante como “fitorremediación”

de metales pesados.

En los últimos 25 años ha surgido un interés sobre las técnicas de remediación.

Continuando con el uso de la herramienta de Scopus, se realizó la consulta desde 1995

hasta el presente, se usaron las palabras clave primarias “Remediation and Pollution”

encontrándose más de 131.400 resultados y junto con la palabra “Phytoremediation” como

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500

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1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995

# d

e ar

ticu

los

po

r añ

o

Años

Contamination Remediation


clave secundaria con 19.858 resultados respectivamente. La variación anual se puede

observar en las Figura 1-2.

Figura 1-2:Histórico del número de publicaciones para la clave “Remediation” y “Phytorremediation”


Mas allá de un interés ecológico y fisiológico, las plantas en el proceso de remediación

tienen una considerable atención debido a la posibilidad de explotar económicamente su

capacidad de acumulación en aplicaciones prácticas. Lo cual dio origen al campo de la

fitominería, en (Rascio & Navari-Izzo, 2011). Por lo tanto, dentro de la tendencia de

“Phytoremediation” es posible consultar sobre estas temáticas. Las palabras secundarias

de búsqueda fueron “Hyperaccumulation” y “Phytomining”, los resultados fueron de 2.211

y 261 documento respectivamente. Estos resultados muestran claramente las tendencias

históricas de la investigación en los últimos años y son la materia prima para este trabajo.

La variación anual se puede observar en la Figura 1-3.

0

2000

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e ar

tícu

los

po

r añ

o

Años

Remediation Phytoremediation


Figura 1-3:Histórico del número de publicaciones para las claves secundarias “Hyperaccumulation” y “Phytomining”


De la gráfica anterior se evidencia un desarrollo tecnológico para la aplicación de estas

plantas en todos los campos de la industria donde existe presencia de metales disponibles

o iones metálicos como lo son suelos con baja o media presencia de mineralización, suelos

o efluentes para extraer o estabilizar un contaminante determinado y así evitar su

dispersión en el medio ambiente (Pandey y Bauddh, 2018);. para extraer elementos

radioactivos como uranio (Vasilescu et al., 2006), Cesio, arsénico y mercurio (Demkova et

al., 2017) en colas de procesos industriales, entre muchos otros.

Además con crecimiento en la demanda de algunas materias primas estratégicas,

jalonadas por el desarrollo de tecnologías de la comunicación y energías renovables el

precio de algunos metales como oro, germanio, cobre, níquel (González Valdez et al.,

2018), elementos de las tierras raras (REE), han hecho que las labores de fito-minería

fueran rentables (Wiche y Heilmeier, 2016).

En la actualidad se busca optimizar aquellas variables que aumentan la producción de

biomasa por hectárea y aquellas que estimulación al suelo para favorecer la extracción de

metales (Chaney & Mahoney, 2014); además se sigue investigando en la identificación

sobre diversidad y ubicación de plantas con estas propiedades en el mundo (Murphy et al.,

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20

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1995 2000 2005 2010 2015 2020

# d

e ar

tícu

los

po

r añ

o

Años

Hyperaccumulation Phytomining


2019), finalmente se presenta un resumen sobre la evolución de los tópicos que han

influido en la investigación de este campo de estudio, fueron listados y agrupados por Li

los cuales se presentan en la Figura 1-4.

Figura 1-4:Tendencias de búsqueda bibliográfica en los últimos años

Fuente: (Li et al., 2020)

Capítulo 2. Conceptos de Fitorremediación 12

2 CONCEPTOS DE FITORREMEDIACIÓN

La fitorremediación se puede definir como una rama de la remediación la cual usa la

vegetación para inmovilizar, acumular, transformar, extraer o volatilizar contaminantes

orgánicos e inorgánicos presentes en el aire, suelo y aguas tanto superficiales como

subterráneas (Delgadillo et al., 2011) o como una biotecnología económica y efectiva para

mejorar las condiciones fisicoquímicas del medio ambiente (McGrath et al., 2000).

La fitorremediación ofrece numerosas ventajas en relación con los métodos fisicoquímicos

tradicionales que se usan en la actualidad, la Tabla 2-1 muestra una comparación entre

las ventajas y desventajas para su aplicación a nivel industrial.

Tabla 2-1:Ventajas y desventajas de la fitorremediación, parte 1.

Ventajas Desventajas

Se puede realizar in-situ y exsitu Puede ser un proceso relativamente lento.

Se realiza sin la necesidad de transportar

el sustrato contaminado, con lo que

disminuye la diseminación de

contaminantes a través del aire o el agua

Se restringe a sitios de contaminación

superficial dentro de la rizosfera de la

planta

Es una tecnología sustentable y requiere

mínima energía

Los contaminantes pueden ser liberados

nuevamente al ambiente, como biomasa o

gas a la atmosfera

Se puede emplear en suelo, agua, aire y

sedimentos

La solubilidad de algunos contaminantes

puede incrementarse, resultando en un

mayor daño ambiental debido a la

migración de contaminantes.

Fuente: Modificado de Delgadillo et al., 2011


Tabla 2-2:Ventajas y desventajas de la fitorremediación, parte 2.

Ventajas Desventajas

Evita la excavación y el tráfico

pesado de maquinaria por

movimiento de masas

Se requieren áreas relativamente

grandes

Mejora las propiedades físicas y

químicas del suelo, debido a la

formación de una cubierta vegetal

En sistemas acuáticos se puede

favorecer la diseminación de

plagas, tales como vectores

Permite el reciclaje de recursos

(Agua, biomasa, metales)

No todas las plantas son

tolerantes o acumuladoras de

metales

Es estéticamente agradable, por

considerarse una cubierta verde

Requiere condiciones particulares

para el crecimiento de la planta

que va a ser trasplantada.

Fuente. Modificado de Delgadillo et al., 2011

Actualmente, la humanidad crece a un ritmo acelerado consumiendo materiales y

alimentos a una velocidad que está agotando cada vez más los recursos naturales y

llevando al límite el uso de los territorios para el desarrollo de la industria y las ciudades,

reduciendo a su vez las zonas de disfrute de la población y en general de un medio

ambiente sano.

Debido a este crecimiento desbordado se han generado puntos o fuentes de

contaminación dispersos por todo el territorio que requieren control de emisión del

contaminante. Por ejemplo, vertederos de basuras, plantas de tratamiento de residuos

sólidos, relaveras de industria y de minería, siderúrgicas, plantas de procesamiento de

alimentos, sistemas de captación de aguas lluvias en las ciudades con problemas de

contaminación ambiental entre muchas otras.

Estos puntos son los futuros objetivos para la aplicación de esta tecnología, de forma

general los grupos de contaminación según la clase de contaminante se muestran en la

Tabla 2-3.


Tabla 2-3:Contaminantes ambientales donde es posible usar fitorremediación

Clase de

contaminante

Fuente común Constituyente

específico

Metales pesados Geología, Minería, Fundiciones Ag, Au, Cd, Cr, Cu, Mn,

Ni, Pb, Zn, DBO, SST

Metaloides Plantas de energía, Instalaciones de

tratamiento de madera, Agricultura

As, Hg, Se

Radionuclétidos Instalaciones de energía nuclear,

Residuos especiales.

137Ce, 239Pu, 90Sr,

234/238U, Tritium

Sales Agricultura, Producción de crudo y

gas, Procesamiento de Metales

Na, Ca, Mg, Cloruros

Agroquímicos Agricultura, Ganadería, Piscicultura Atrazina, Metolachlor,

(Pesticidas y

fertilizantes) Propanil,

2,4-D, NO3, TKN, F,

Organofosfatos

Hidrocarburos Industria del petróleo y gas BTEX, MTBE, ORG,

ORD, HPA, O&G, COV,

COSV, HTP

Componentes

Clorinados

Instalaciones industriales PCE, TCE, DCE, VC,

TCA, TCAA, PCP, PCB

Nitroaromáticos Instalaciones fabricación de

explosivos

Nitrobenzeno, TNT,

RDX, HMX

Desechos

sanitarios

Rellenos sanitarios, desechos

hospitalarios, alcantarillados

DBO, DQO, SDT, SST,

COT, fenol, E. coli,

Coliforme fecal,

Patógenos.

Fuente: Modificado de Delgadillo et al., 2011

Como se describió en la definición, para que ocurra la fitorremediación se requiere que la

especie vegetal tenga contacto con el agente contaminante, el cual para este trabajo se

refiere a los metales pesados y algunos no metales; muchos de ellos relevantes para la


industria y otros con características toxicas para el medio ambiente en bajas

concentraciones que deben ser tratados como arsénico y cadmio. A continuación, se

presenta una breve descripción de algunos conceptos de interés:

2.1 Tipos de contaminación

El grado de interacción entre el contaminante y la planta depende del tipo de contaminante,

las investigaciones han evidenciado que la aplicación de la vegetación para la

fitorremediación es hasta cierto grado selectiva del tipo de contaminante por lo cual la

caracterización del medio contaminado es la herramienta inicial para la aplicación de esta

tecnología. (Maluckov, 2015)

Dependiendo de la fuente del agente contaminante, en este caso de los metales pesados,

es posible diseñar una estrategia de fitoextracción que permita utilizar secuencialmente

determinadas especies, las cuales pueden incluir inicialmente pastos, continuar con

cultivos de herbáceas y culminar el proceso con árboles o con humedales que optimicen

la remoción del agente contaminante del medio siendo tratado.

2.1.1 Metales pesados

Si bien desde un punto de vista químico, el término de metal pesado esta estrictamente

asociado a los metales de transición con masa atómica con número mayor de 20 y

gravedad específica mayor a 5 g/cm3; en biología “pesado” se refiere a una serie de

metales y metaloides que pueden ser tóxicos para las plantas y animales incluso a bajas

concentraciones como Tl, Cr, Hg, Ag, Pb, U y Cd. y aunque algunos metales pueden ser

benéficos para el crecimiento de las plantas y organismos en bajas concentraciones como

Mn, Fe, Zn, Co, Cu, Mo y Ni, en altas concentraciones pueden ser tóxicos para el mismo

organismo. Además, se incluyen en esta categoría metaloides como Se y As por el efecto

tóxico sobre los organismos (Naila et al., 2019)

2.1.2 Fuentes de metales pesados

El contenido total de metales pesados en suelos y fuentes hídricas se puede considerar la

suma de las concentraciones de elementos derivados de cada una de las clases de

contaminantes, tenemos inicialmente los minerales en el material geológico parental sobre


el cual se ha desarrollado el suelo y una amplia gama de fuentes antropogénicas que

aportan metales según su grado de contaminación(Alloway, 2013) las más relevantes se

listan a continuación

• Depositación atmosférica de partículas aerosol (<30 μm de diámetro)

• Lluvia conteniendo elementos en forma gaseosa y metales pesados

• Degradación de fertilizantes y agroquímicos

• Desperdicios de comida

• Depositación de sedimentos

• Cenizas

• Lodos sanitarios

• Residuos de construcción

• Desechos industriales de minería y manufactura

2.1.3 Metal bio-disponible

Este concepto permite diferenciar la fracción de metal disponible para que pueda ser usado

por la plantas entre el contenido total del metal en el medio, este último corresponde a

todas las formas en las que el metal está presente como elemento en la estructura cristalina

de un mineral principal, adsorbido como ión en arcillas, presente como traza al interior de

un mineral, como iones libres o incorporado en complejos orgánicos solubles e insolubles

(Farago, 2008). El fenómeno de disponibilidad se dan principalmente por la interacción del

agua, el sustrato y la raíz, influenciada por las sustancias exudadas por la raíz y

microorganismos en la rizosfera, bajo estos mecanismos (Manara, 2012):

• Quelación del metal por ácidos orgánicos (Ácido mugenéico, avénico y la

nicotianamina): Soluciones que pueden ser secretadas por las raíces en la zona de

la rizosfera para “quelar” (Secuestrar) y solubilizar metales, esta secreción está

relacionados con respuesta a una deficiencia de Fe y Zn, con lo cual puede

movilizar Cu, Zn y Mn.

En las pruebas de laboratorio se ha estandarizado la utilización del Ácido dietileno-

triamino-pentaacético (DPTA), como indicador de la cantidad de metal que puede

estar disponible para la asimilación de la planta, aunque existen varias


aproximaciones de extracción secuencial usando agua, ácido acético, cítrico,

oxálico, tartárico y mezclas de ellos (Alloway, 2013).

• Acidificación: Las raíces puedes solubilizar metales mediante la acidificación del

ambiente mediante protones extruidos de las raíces bajando el pH de la rizosfera

alterando los equilibrios de la fase sólida del metal dando lugar a precipitación de

fases y liberación de iones que puedan ser asimilados por ellas.

• Reducción directa por reductasas usadas por microbios presentes en los suelos los

cuales usan los minerales como fuente de energía, transformándolos y permitiendo

la liberación y movilidad de iones metálicos al interior de la planta.

• Bio – disponibilidad inducida mediante la adición artificial de quelatos para

incrementar la capacidad de liberación de iones y mejorar la asimilación de metales

por la planta (Ghori et al., 2015).

2.2 Tipos de fitorremediación

Para diferenciar los procesos que se llevaban a cabo al exterior e interior de las plantas

ante la presencia de un componente tóxico se deben conocer los procesos fisiológicos

naturales que usa la planta para el normal crecimiento de esta, como la asimilación de

nutrientes, el metabolismo de nutrientes y la transpiración, un esquema de estos procesos

se muestra en la Figura 2-1.

En primer lugar, en la zona del sustrato donde interactúa el suelo y las raíces, pueden

ocurrir tres procesos, inmovilizar el contaminante en la zona de la raíces (fito-

estabilización), transformar el contaminante (fitodegradación) o incorporarlo al interior de

la planta, si sucede lo segundo el contaminante es trasportado a diversas zonas de la

planta donde puede ser acumulado (fito-acumulación) como lo son, el tallo, las hojas o

frutos lo que permite que pueda ser cosechado (fito-extracción); además de estos puede

que el contaminante en forma gaseosa pueda ser desechado por los estomas de las hojas

a la atmosfera (fito-volatilización), (Greipsson, 2011).


Figura 2-1. (A) Modelo esquemático de diferentes tecnologías de fitorremediación involucrando

remoción y contención de contaminantes; (B) Procesos fisiológicos que toman lugar en la planta

durante la remediación.

Fuente: Modificado de (Greipsson, 2011)

2.3 Plantas hiperacumuladoras

Son aquellas plantas que tienen la propiedad para almacenar grandes cantidades de un

metal en alguna estructura de esta (raíz, tallo, hojas o frutos) o de inmovilizarlo en la región

próxima a la raíz, llamada también “rizosfera”. Para considerarse una planta


hiperacumuladora la concentración típica debe ser 100 veces mayor de la que presentaría

en un sustrato natural, esta se estima con respecto al peso seco de la biomasa de la planta,

(separadamente hojas, tallos y raíz) en términos de mg/kg, μg/g o %, para la mayoría de

metales industriales como Ni, Zn, Pb el rango de concentración típico es mayor de

1.000 mg/kg, μg/g ó 1% y para metales preciosos como Au, Ag y PGE mayor de 3 mg/kg

Desde los años 70’s, particularmente Brooks y sus asociados trabajaron en la investigación

de especies de plantas hiperacumuladoras de Níquel (Jaffre et al., 1976), a la fecha se han

reportado más de 320 especies con la capacidad de acumular diferentes metales y

alrededor de las dos terceras partes fueron encontradas en los climas tropicales (Reeves,

2003). En una revisión global, el número de plantas con concentraciones mayores a 100

mg/kg para cada uno de los metales fue de 30 para cobalto, 34 para cobre, 20 para selenio,

14 para plomo, 1 para cadmio, 2 para titanio, 11 para manganeso y al menos 4 especies

son conocidas para acumular arsénico. El detalle de la descripción de estas plantas se

retomará en el capítulo 4.

Los datos recolectados a la fecha sugieren que las plantas hiperacumuladoras pueden ser

divididas en tres grupos, básicamente por la tendencia de acumular grupos de metales

(Raskin et al, 1994), tenemos:

a. Grupo Cu/Co/Au

b. Grupo Zn/Cd/Pb

c. Grupo Ni/Pd

La escases de especies hiperacumuladoras mantiene vigente el estudio sobre los factores

de acumulación y en especial por que estas plantas solo se presentan en lugares con unas

condiciones muy particulares que difícilmente se replican en otros lugares. Por lo que se

hace necesario conocer al máximo la presencia de estas especies en los sitios susceptibles

de presentar altas concentraciones de metales para analizar los mecanismos que hacen

que tenga el potencial de incorporar metales en su estructura.

El nivel de acumulación de metales en la planta es afectado por la combinación de algunos

de los siguientes factores:


✓ Características fisicoquímicas del sustrato (pH, Eh, granulometría, compactación

composición química, salinidad, mineralogía, carbono orgánico)

✓ Ciclo hidrológico (Pluviosidad, transpiración, Nivel freático, infiltración).

✓ Condiciones climáticas (Temperatura máxima, mínima)

✓ Geología local

✓ Deficiencia de nutrientes

✓ Densidad de plantación

✓ Tipo y tasa de crecimiento de la planta

✓ Presencia de plagas endémicas

2.4 Factores afectan la asimilación del metal por la planta

Para extraer los iones metálicos presentes en el suelo, sin importar el origen de estos como

se ha descrito a lo largo del documento se requiere que el metal en estudio se transforme

a su especie bio-disponible y que en el suelo se brinden unas condiciones especiales que

favorezcan la asimilación y crecimiento de la planta (Sheoran et al., 2016).

Conocer a fondo cada uno de estos factores puede mejorar ampliamente la capacidad de

intercambio y de crecimiento que incide directamente en la viabilidad de los procesos de

fitoextracción. Los principales factores que afectan la asimilación de metales por las

plantas son (Tangahu et al., 2011):

2.4.1 Especie de planta

La selección de la especie de planta más indicada, según las características ambientales

donde esta va a ser cultivada o aplicado el proceso de fitoextracción, debido a que son

muy sensibles a la condiciones medioambientales de temperatura y humedad.

Actualmente existen relativamente pocas especies dependiendo de la zonificación

climática con la capacidad alta de asimilación de metales, este es un campo de estudio en

etapa inicial.

2.4.2 Granulometría del suelo

La granulometría del suelo tiene un impacto sobre las propiedades físicas y químicas de

este, afecta significativamente el grado de permeabilidad y las relacionas entre agua y aire


al interior del suelo. Además es importante caracterizar la fracción granulométrica menor

a 2 μm ya que determina la capacidad de sorción de iones metálicos disponibles. En

términos generales cuando la fracción de arcillas y limos es alta se correlaciona

directamente con una concentración de metales más alta, mientras más grueso el suelo

menor concentración de metales y contenido de materia orgánica.

2.4.3 Materia orgánica del suelo

Es un importante componente del suelo el cual afecta significativamente la movilidad de

los iones metálicos debido a las reacciones con el agua en la formación de complejos

insolubles, esta consiste en sustancias húmicas, azúcares, aminoácidos y grasas.

Generalmente altos contenidos de materia orgánica in el suelo y pH cercano a valores

neutros tiene efectos en la transformación de iones metálicos en formas inactivas

biológicamente, por el contrario, con ausencia de materia orgánica los suelos pueden

presentar altas concentraciones de metales.

2.4.4 Capacidad de intercambio de cationes del suelo

Esta capacidad esta correlacionada con la fracción de limos y de materia orgánica. En

general altos valores de capacidad de intercambio o CIC, tienen el potencial unir

fuertemente metales y retenerlos que evitan su movilidad, los metales de mayor valencia

tienen mayor afinidad siguiendo el siguiente orden: Cu+2>Cd+2>Fe+2>Ni+2>Mn+2>Zn+2, si

existen presencia arcillas del grupo de mormorillonita o illita esta capacidad aumenta.

Las reacciones de sorción y desorción son los procesos dominantes que controlan la

disponibilidad de los metales en suelo.

2.4.5 Humedad del suelo

La humedad es determinante sobre las condiciones de crecimiento de la planta y de los

procesos ocurriendo en el suelo, determinante en parámetros como pH y Eh, los cuales

afectan la movilidad de los metales y por ende la disponibilidad para las plantas, en general

plantas establecidas en un nivel de humedad alto tienen una producción de biomasa más

alta comparadas con otras en condiciones de humedad baja.


2.4.6 Potencial de reducción y pH del suelo

El pH del suelo es un factor determinante, no solo determina la movilidad y estado de los

iones metálicos, sino que influencia el balance entre el proceso de sorción y desorción de

los cationes H+. A bajo valor de pH, la solubilidad se incrementa y contribuye a la tasa de

acumulación de las plantas como Fe, Cu, Mn, B, Zn, en pH neutro o alcalino esta

solubilidad es baja, aunque elementos en forma aniónica podrían exhibir un incremento en

la solubilidad como As, Cr, Mo, Se. De igual forma el potencial de reducción es un

parámetro que da información del estado de oxigenación del suelo midiendo la actividad

de os electrones en la solución, un suelo con buena relación de oxígeno refleja 300 mV,

frecuentemente la movilidad de elementos como Cd, Cu, Cr, y Zn incrementa con baja

oxigenación del suelo mostrando picos en 200 mV.

2.4.7 Salinidad del suelo

Es el resultado de acumulación de sales inorgánicas solubles, principalmente cationes de

Ca+2, Mg+2, Na+ y K+ y aniones de NO-3, SO4-2, Cl- y (COO)2

-2 que exceden los

requerimientos de nutricionales de las plantas, tiene un efecto que limita el crecimiento de

biomasa y por consiguiente de la movilidad y asimilación de metales.

2.4.8 Biología del suelo

La biomasa biológica en el suelo tiene una significante participación en la producción de

humus y formar materia orgánica. Se compone de todos los microbios que son capaces de

vivir en las condiciones de alta concentración de metales en el suelo, su función está

focalizada en la producción de encimas, nueva biomasa, asimilación de oxígeno y emitir

CO2. Generalmente este parámetro se usa como indicador para evaluar el estado del suelo

en el ecosistema, para el caso en particular la función biológica incrementa el pH

induciendo la biodisponibilidad de metales además influencian procesos de metilación,

principalmente para elementos como Hg, As, Se, Te, Tl e In que influencia su asimilación

por las plantas.

2.5 Plantas hiperacumuladoras en corrientes de agua

Las plantas hiperacumuladoras en corrientes de agua son organismos adaptados a

ambientes acuáticos que crecen permanente o periódicamente sumergidas o flotando


sobre una superficie de agua. Este sistema de tratamiento se denomina “Humedal

artificial”, el cual consiste en forzar el contacto de un flujo controlado de agua con agentes

tóxicos por un sistema radicular de vegetación introducido para tratar, contener y extraer

contaminantes ambientales presentes en la corriente y sedimentos.

(Scheper & Tsao, 2003).

Esta área de las fito tecnologías es quizás las más antigua en términos de aplicación en el

campo y desarrollo técnico, muchos sistemas han estado en operación por décadas como

por ejemplo para el tratamiento industrial de desechos municipales de aguas negras vistos.

Adicionalmente estos sistemas están construidos con varios mecanismos físicos y

químicos que contribuyen al tratamiento del contaminante orgánicos e inorgánicos

presentes en las corrientes de agua, con un alto potencial de aplicación a metales

disueltos.

Estos mecanismos son volatilización, sedimentación, adsorción, precipitación química y

foto-oxidación. Los parámetros de diseño para tener en cuenta para el cálculo de estas

estructuras son, caudal del vertimiento, Área superficial, altura de nivel de agua, balance

hídrico, profundidad máxima de las raíces, pH, % de sólidos suspendidos, Concentración

de elementos a tratar y calidad de agua de salida. (Scheper & Tsao, 2003).

En general se desprenden tres tipos de “humedales” según la forma del flujo en la

estructura, los hay de flujo superficial, subsuperficial y vertical, estos modelos constructivos

se pueden combinar en diferentes etapas para potenciar las fortalezas de cada tipo. Una

breve descripción de cada sistema se presenta a continuación.

2.5.1 Humedal de flujo superficial

Este sistema consiste en forzar el transporte de un contaminante presente en una corriente

sobre un lecho cubierto de vegetación semi sumergida a profundidades que oscilan entre

0,5 y 1,5 metros. Un esquema de la operación se observa en la Figura 2-2.

La ventaja de este sistema incluye la relativa fácil construcción, diseño simple y menor

costos de mantenimiento, el cual permite un alto grado de control de flujo y del hábitat

sobre él, la desventaja podría incluir la generación de olores, vectores y la relativa poca


cantidad de especies que toleran las condiciones de concentración de los contaminantes

presentes en los procesos mineros.

Figura 2-2. Humedal de flujo superficial

Fuente: Modificado de (Scheper y Tsao, 2003)

2.5.2 Humedal de flujo Subsuperficial

Este sistema consiste en forzar el flujo continuo de una corriente con un contaminante por

un medio poroso artificial el cual permite el desarrollo del sistema radicular parcialmente

sumergido y el crecimiento de plantas sobre una superficie firme. Un esquema de la

operación se observa en la Figura 2-3.

Figura 2-3. Humedal de flujo subsuperficial



Estos sistemas son propensos a taponarse si existe un porcentaje alto de sólidos

suspendidos, por lo que requiere una calidad del efluente mayor que el anterior, lo cual

implica un costo mayor en cuanto al diseño, construcción y mantenimiento. Las ventajas

incluyen el control de olores, accesibilidad, reducción de vectores y permite una mayor

variedad de plantas en su operación.

2.5.3 Humedal de flujo vertical

Este sistema es una variante de los sistemas anteriores que involucra el uso de una tubería

sumergida usada para promover el flujo de la corriente de forma vertical para minimizar el

taponamiento por sedimentos. La principal ventaja consiste en aumentar el tiempo de

contacto con la rizosfera.

Figura 2-4. Humedal de flujo vertical


La principal desventaja es el costo adicional del sistema de bombeo y los costos

relacionados de mantenimiento durante la operación.

Capítulo 3. Aplicación de las plantas hiperacumuladoras en minería 26

3 APLICACIÓN DE LAS PLANTAS HIPERACUMULADORAS EN MINERÍA

A medida que se conocen los efectos de cada uno de los factores por medio de los cuales

las plantas pueden hiperacumular metales, se han descrito aplicaciones prácticas en la

industria minera para la acumulación de Se, Fe, Cu, Au, Ag, Pd, Elementos del grupo del

platino, Elementos de las tierras raras, Co, La, Mn, Ni, Ti y Zn con fines económicos y para

As, Hg, Cu, Co, Cd, Cr, La y Pb más con fines ambientales. Los principales procesos en

minería que soportan la aplicación de esta tecnología son:

• Identificación regional de yacimientos minerales

• Extracción pasiva de metales

▪ Remediación de residuos sólidos generados por minería

▪ Remediación de efluentes generados por minería

▪ Remediación de pasivos ambientales

• Extracción activa de metales mediante cultivos intensivos

3.1 Herramienta de exploración regional de yacimientos

Las plantas pueden actuar como organismos muestreadores, transportadores y

concentradores de iones metálicos y otros no metales que son indicadores de

mineralizaciones profundas. Estos iones han migrado hacia la superficie a través de los

procesos hidrotermales donde al final son capturados por las raíces y acumulados en la

biomasa de la planta permitiendo ser muestreados más rápidamente que procesos

convencionales de muestreo en suelos.

Así como en terrenos áridos, las plantas pueden ser vistas como indicadores o

muestreadores de aguas subterráneas, en bosques densos, es posible que las plantas


puedan concentrar iones solubles que han migrando de una fuente principal de

mineralización, haciendo el muestro regional más rápido comparado con muestras de

suelos convencionales, conociendo los grupo de vegetación presentes, es posible

establecer la influencia de las raíces en profundidad, en general la profundidad de la raíz

depende del clima y de la disponibilidad de agua en el medio, la profundidad promedio de

la raíz se encuentra entre 3 y 4 metros de profundidad, aunque existen casos como los

bosques de Sclerophylious y coníferas logrando profundidades mayores de 20 metros o

de arbustos en terrenos semiáridos donde las raíces logran mayores profundidades, como

se muestra en la Figura 3-1 (Dunn y Heberlein, 2020)

Figura 3-1:Máxima profundidad de raíces para diversos grupos de vegetación

Fuente: Modificado de (Scheper & Tsao, 2003)

Dependiendo de la accesibilidad de los territorios, las muestras pueden tomarse

directamente de las copas de los árboles o arbustos, buscando recolectar entre 2 y 5

kilogramos de biomasa como se aprecia en la Figura 3-2, posteriormente secadas y

analizadas en base seca.


Figura 3-2:Toma directa de muestras

Fuente: Modificado de (Dunn y Heberlein, 2020)

Los resultados de este tipo de aproximación permiten priorizar objetivos de exploración en

grandes áreas para aplicar otro tipo de técnicas más detalladas, lo cual se refleja en ahorro

de tiempo y por ende de costos. Como se muestra en la Figura 3-3. Los halos de color

corresponden a enriquecimiento en flúor como indicador de mineralización.

Figura 3-3:Zonificación de anomalías para hierro usando análisis de vegetación



3.2 Fitorremediación o fitoextracción pasiva

La extracción pasiva corresponde a la implementación de plantas hiperacumuladoras con

el objetivo de estabilizar un metal tóxico en un medio contaminado, extraer un metal para

obtener un beneficio económico a largo plazo o inducir la recuperación de ecosistemas.

Comprende la aplicación en sólidos de granulometría gruesa que por el bajo contenido del

metal de interés fue acumulado en botaderos y se compone principalmente de rocas sin

mineralización, incluye el material que sufrió un proceso de beneficio y es dispuesto en

una relavera con una granulometría fina y alto porcentaje de sulfuros y efluentes líquidos

originados por la realización de los anteriores y del proceso de minado en general.

La fitorremediación también hace referencia al restablecimiento del ecosistema, a

promover el retorno de aspectos estructurales y funcionales que prestaba el ecosistema

antes de la intervención (Giraldo, 2017). Además, los sitios donde se aplica exitosamente

la fitorremediación pueden ser utilizados para el desarrollo de infraestructura agrícola y

civil como parques y centros deportivos, finalmente una aproximación de este tipo puede

ahorrar mucho dinero para el tratamiento de la contaminación por otros medios (Pandey y

Bajpai, 2018).

Tabla 3-1. Casos de estudio de fitorremediación de metales, parte 1

Ubicación Nombre de

planta (Familia)

Elemento Estimulante Duración

(meses)

Observaciones

(Autor)

Acerra plain,

Provincia de

Napoles, Italia

Arundo donax

(Poaceae)

Cd Compost

Trichoderma

Harzianum A6

7 Significante reducción

en los niveles de Cd,

Fertilización e

inoculación de AMF

incremento la

asimilación de Cd

hacia las hojas

(Fiorentino et al, 2013)

Lucknow,

Uthar Predesh,

India

Salvia sclarea

L(Lamiaceae)

Cr, Fe, Ni,

Pb

Lodo de

curtiembre

24 (Chand et al, 2015)

Fuente: Modificado de (Pandey y Bajpai, 2018)



Ubicación Nombre de planta

(Familia)


(meses)

Observaciones (Autor)

Hangzhou,

Provincia

Zheijiang,

China

Sedum

plumbizincicola, Zea

mays (Poaceae)

Cd, Zn Urea,

fertilizante

NPK

96 Disminución en Cd

(84%) y Zn (18%). (Deng

et al, 2016)

Bettwiesen,

Suiza

Nicotina tabacum

(Solanaceae)

Zn Fertilizante

NPK

60 Disminución en zinc

entre el 45% y 69% en el

suelo (Herzig et al, 2014)

Huanjiang

Provincia

maonan,

China

Pteris vittata

(Pteridaceae),

Sedum Alfredii

Hance

(Crassulaceae)

As, Cd,

Pb

Fertilizantes

orgánicos e

inorgánicos.

24 Significante reducción de

As (55%), Cd (86%) y Pb

(30%), productos

agrícolas creciendo

sobre el suelo remediado

(Wan et al, 2016)

Sardinia,

Italia

Pistacia lentiscus

(Anacardiaceae)

Pb, Zn Composta y

Zeolitas

24 Se observo

Fitoestabilización en la

raíz (Bacchetta et al,

2012)

Cartagena,

España

Atriplex halimus

(Amaranthaceae)

As, Cd,

Cu, Mn,

Pb, Zn.

Composta,

Estiércol de

cerdo.

24 Planta evita la erosión y

dispersión del

contaminante (Clemente

et al, 2012)

Delta,

Columbia

británica,

Canadá

Lolium perenne l

(Amaranthaceae)

Cu, Mn,

Pb, Zn

Polvo

dolomítico,

fosfatos

9 Dolomita 10 t ha-1 y

fosfato 135 kg P2O5 ha-1

(Padmavathiamma y Li,

2012)

Murcia,

España

Bituminaria

bituminosa

(Leguminosae)

As, Pb,

Zn, Cd,

Cu, Mn

Fertilizante

NPK,

Composta

24 Minimiza la erosión

(Pardo et al, 2014)




Ubicación Nombre de

planta

(Familia)


(meses)

Observaciones (Autor)

Distrito Mae

sot, Provincia

Tak,

Thailandia

Eucalyptus

camaldulensis

(Myrtaceae)

Cd Fertilizantes

orgánicos,

estiércol de

res y de

cerdo.

9 Acumulación en raíces y la

madera puede ser usada

para manufactura.

(Meeinkuirt et al, 2016)

Flander,

Bélgica

Zea mays

(Poaceae)

Cd, Pb,

Zn

Fertilizante

bajo en

nitrógeno

6 Producción de energía

(Meers et al, 2010)

Shapogang,

Provincia de

Gansu, China

Populus alba

(Silicaceae)

Cd, Cu,

Pb, Zn

84 Estabilización de Cu y Pb y

fitoextracción de Cd y Zn,

requiere gestión para

prevenir la reincorporación

de metales (Hu et al, 2013)

Jajmau

Kampur, Uttar

pradeh, India.

Vetiveria

zizanoides,

Chrysanthemun

coronarium,

Cymbopogon

Winterianus

Cr 16 (Sinha et al, 2013)


3.2.1 Remediación de residuos sólidos generados por minería

Esta técnica puede ser de utilidad para recuperar sólidos con tenores bajos que se

descartan para ingreso a la planta de beneficio como por ejemplo el oro presente en bajas

concentraciones en el material dispuesto en botaderos o inclusive colas de procesos, la

estrategia se compone de un programa de revegetación y luego una estrategia de

biodegradación usando tiocianato de amonio, bicarbonato y sulfato, los cuales deben ser

estrictamente controlados para evitar migracion de metales que no puedan ser capturados

por la planta.


Tabla 3-2. Casos de estudio de fitorremediación en actividades mineras

Ubicación Especie Sitio Referencia

Italia Brassicae spp Suelo contaminado de

metales

Vamerali et al,2014

España Sarcocornia fruticosa Desechos mineros

fuertemente ácidos

Gonzales et al. 2013

India Lasiurus scindicus Pb Sharma y pandey, 2017

Thailandia Avicennia marina

Pluchea indica

Metales pesado y

radionuclétidos

Kaewtubtim et al, 2018

France Poplar clones Suelo contaminado con

elementos trazas

Ciadamidaro et al, 2017

España Pinus halapensis Colas de mina Martinez-Oró et al, 2017

Nueva

zelanda

Populus spp Sitios contaminados con

boro

Robinson et al, 2007

España Populus alba Derrame de lodos mineros Dominguez et al, 2008

España Piptatherum miliaceum Colas Piriticas Moreno-Barriga et al,

2017

France Poplar clones Suelo contaminado con

Zn, Pb, Cd y Cu

Phanthavongsa et al,

2017

España Sarcocornia fruticosa Humedales contaminados

con metales

Gonzales-Alcaraz et al,

2013

España Brassica juncea Suelo en mina de cobre Rodriguez-vila et al,

2014

España Piptatherum miliaceum Colas de mina en área

semiáridas

Parraga-Aguado et al,

2015

España Helichrysum

decumbens, Pinus

halapensis

Colas enriquecidas en

metaloides

Parraga-Aguado et al,

2015

SE España Dorycnium

pentaphyllum,

Asteriscus maritimus

Cola de mina Kohler et al, 2016



3.2.2 Contención y tratamiento de efluentes

Para este ítem se combinan la aplicación de las capacidades de la vegetación para

proporcionar un control hidráulico y que a la vez tenga la habilidad de tratar metales

disueltos. En efecto, en muchas aplicaciones la contención y tratamiento son difíciles de

separar, situación que se ve superada con el uso de fitotecnologías.

Como se mencionó en el literal 2.5, existen plantas con la habilidad de desarrollarse en

distintas condiciones de disponibilidad de agua, en este sentido es posible desarrollar

estrategias de gestión de vertimientos líquidos con la aplicación de cada uno de estos

conceptos, como se demuestra esquemáticamente en la

Figura 3-4.

Figura 3-4:Sección transversal de un sistema de tratamiento de efluentes



3.2.3 Remediación de áreas degradadas o pasivos ambientales

Las áreas degradadas por minería y los pasivos ambientales asociados generalmente

corresponden a yacimientos donde hubo la explotación a pequeña escala principalmente

de oro y plata como elementos primarios, con evidencia de la presencia de otros metales

como PGE y REE (Warra & Prasad, 2018), los cuales por condiciones del mercado o de

ilegalidad fueron ejecutados y abandonados sin las respectivas medidas de control

ambiental y social.

3.3 Fitominería o fitoextracción

Fitominería es el término acuñado para la producción de un metal producido por el

crecimiento de biomasa mediante la acumulación de altas concentraciones del metal en

su estructura y que puede ser comercializado (McGrath et al., 2000).

El primer intento sobre la fitominería para níquel se llevó a cabo en Reno, Nevada por

Nicks y Chambers en 1995, mediante el uso de Streptanthus polygaloides, planta reportada

por Reeves en 1981 con 0,35% de Ni, Ellos sugirieron que se podía lograr un retorno neto

de 513 $USD/ha asumiendo una cosecha con 1% en peso seco, un precio del Ni de

7,65 $USD/kg y una producción de biomasa en 10 ton/ha, de igual forma se estudiaron las

plantas Alyssum bertoloni y Berkheya coddi, donde se estimó una producción de Níquel de

72 y 100 kg/ha (Anderson et al., 1999), estas experiencias permitieron concebir un proceso

industrial para la producción de biomasa rica níquel la cual es incinerada para producir una

bio-mena libre de sulfuros con alrededor de 11% en peso. Una alternativa del uso de

plantas hiperacumuladoras naturales es inducir la absorción mediante la solubilización

previa del metal y luego puesto en contacto con la planta. Esta aproximación se ha

desarrollado comercialmente para rehabilitación de suelo contaminados con plomo

En 2012 el concejo internacional de metales y minería (ICMM), destacó la continua

reducción de reservas globales de metales de yacimientos de alto tenor migrando a

yacimientos de bajo tenor, esto evidencia la generación de más volumen de desechos

incrementando los retos para la rehabilitación al final del proceso, por lo que se está

estudiando la aplicación industrial de plantas hiperacumuladoras como alternativa para

suplir esa demanda por el agotamiento de las fuentes primarias de producción.


El principal potencial de las plantas hiperacumuladoras es la producción sostenible de

metales a través de la cosecha de biomasa, la cual es secada posteriormente y/o

incinerada con el objetivo de obtener productos con alta concentración de metales para su

aplicación industrial (Ent et al., 2015).

3.3.1 Estrategia de fitoextracción

El modelo propuesto para aplicar la fitominería se basa en la caracterización fisicoquímica

inicial del sustrato y una preparación de este para la implantación de la especie

hiperacumuladora. Este proceso generalmente inicia en laboratorio buscando encontrar

los parámetros óptimos que favorecen el crecimiento de la planta e incrementar la

solubilidad del metal de interés para hacer disponible para la planta, ya sea por medio de

agentes químicos o microorganismos presentes en el suelo original (Maluckov, 2015).

Una vez las plántulas se hayan desarrollado en este ambiente se ejecuta la trasplantación

y se procede a manejar como un cultivo tradicional. La Figura 3-5 muestra el modelo para

la implantación de un sistema de

Figura 3-5:Modelo propuesto original para un sistema de fitominería para metales

Fuente: Modificado de (Ent et al., 2015)


Las ventajas de la fitominería incluyen:

1. Ofrece la posibilidad de explotar menas o suelos mineralizados que no son

económicos por métodos convencionales de minería

2. Bio – menas son virtualmente libre de sulfuros y su fundición requiere menos

energía que menas sulfurosas

3. El contenido de metal de una bio-mena es usualmente mucho más grande que una

mena convencional y requiere menos espacio de almacenamiento aún la baja

densidad de la bio-mena

4. Es una tecnología verde que debería atraer los movimientos de conservación como

una alternativa la minería superficial de bajo tenor.

3.3.2 Aprovechamiento de desechos industriales

La fitoextracción de níquel ha sido el caballo de batalla para mostrar la utilidad y el beneficio

de las plantas con propiedades de hiperacumulación para el aprovechamiento de residuos.

Debido a que el níquel es usado en una variedad de procesos industriales, se generan

grandes cantidades de desechos sólidos y líquidos ricos en metales con presencia de Zn,

Cu, Cr y Cd e inclusive Ni en concentraciones más elevadas que las fuentes naturales

primarias. En los últimos años se han diseñado e implementado procesos industriales

alternativos que buscan recuperar esas fracciones de metales, los cuales se enfocan

principalmente en la pirometalurgia e hidrometalurgia, los cuales generan nuevos impactos

por desechos tóxicos y requieren un alto consumo de energía (Tognacchini et al., 2020),

con la implementación de tecnologías como la fitomineria estos impactos se ven

amortiguados como se desribirá más adelante.

La estrategía de implementación luego de la caracterización de los lodos galvánicos

consiste en la formulación de sustratos artificiales donde el criterio de concentración estaba

determinado por la relación de Zn:Ni y Cu:Ni entre la fracción extraible mediante Ácido

dietilen triamino penta acético (DPTA) y el contenido total. Se ha identificado que en valor

de 0,25 o inferior se evita la presencia de cobre tóxico en el sustrato y se reducen las

posibilidad de interferencia del zinc para la asimilación de níquel (Tognacchini et al., 2020).

La matrix granulometrica usada fue arena serpentítica, con caracteristicas ultramáficas

tipicas de hábitats de plantas hiperacumuladoras de níquel, además el aporte de materia


orgánica corresponde a compost obtenido de desechos orgánicos municipales, con

buenos resultados hasta el 2% del total del sustrato artificial. Para la aplicación practica lo

conveninte es iniciar con 5% de lodos galvánicos e ir aumentando la proporción a medida

que la planta se siga desarrollando e ir monitoreando los resultados (Tognacchini et al.,

2020)

3.3.3 Suelos o efluentes de baja concentración

Corresponde a zonas contiguas a los yacimientos principales o bancos proyectados para

cierre de operaciones que por la baja concentración del metal de interés no ingresan al

plan de explotación de la mina (Lateritas) y a efluentes líquidos constantes como lixiviados

de presas de relaves o botaderos. De forma resumida las razones de enriquecimiento para

cada etapa del proceso pueden ser del orden de 1 a 100 en el sustrato por la

hiperacumulación de las plantas, de 1 a 40 cuando existe una etapa de secado e

incineración y 1:10 en la fundición.

En la Figura 3-6 se ilustra la secuencia de implementación de la técnica de fitoextracción.

El recuadro 1) corresponde al terreno en el estado original, 2) Siembra de especies

aportantes de materia orgánica, 3) Siembra de plántulas de plantas hiperacumuladoras, 4)

Crecimiento del cultivo de las plantas, 5) Cosecha manual de la biomasa, 6) Cosecha

mecanizada de la biomasa, 7) Biomasa seca y pulverizada, 8) Obtención del metal por

fusión.


Figura 3-6:Implementación de cultivo piloto para fitominería de níquel.


3.4 Procesamiento de la biomasa

L a extracción del metal de la biomasa es un aspecto importante en el desarrollo de esta

tecnología. Un diagrama de proceso simplificado se muestra en la Figura 3-7., el cual se

describe en cada una de las etapas.


Figura 3-7:Diagrama de flujo extracción del metal de la biomasa


3.4.1 Secado

Proceso que consiste en eliminar la humedad contenida en cada una de las estructuras

de la planta, generalmente se usa la energía solar para este fin o en la medida del

desarrollo tecnológico una fracción del calor generado por la incineración.

3.4.2 Incineración

Proceso que consiste someter a combustión la biomasa para eliminar parte de la materia

orgánica, sin volatilizar el metal, incrementa el contenido de metal hasta 10 o 20%. El calor

que sale producto de la reacción puede potencialmente ser reciclado en la etapa previa o

usado para otros fines. Con una temperatura mayor de 500°C los residuos sólidos

consisten principalmente de carbonatos y óxidos de el elemento metálico principal

presente en la planta. Como K, Ca, Mg y Ti. A temperatura menores el carbono estaría

presente en su forma reducida, la cual puede ser usada como combustible o un agente

reductor en posteriores procesos de pirometalurgia.

Dependiendo del metal de interés se sugiere un prelavado para solubilizar elementos como

calcio y potasio como proceso de pretratamiento para una posterior lixiviación o

electrobtención, este proceso debe ser estudiado con el fin de optimizar la recuperación

del metal.


3.4.3 Fundición

Este proceso puede realizarse directamente en el sitio de producción o en las industrias

primarias de producción, donde la ceniza sería un insumo comercializable. En el caso de

producción local se deben tener en control sobre los reactivos que optimizan la fundición

con el fin de lograr productos de alto porcentaje del metal. Se sugiere mayor del 90%.

3.4.4 Lixiviación y electrobtención

Es posible la obtención del metal producto de su lixiviación en medio acuoso, este proceso

puede ser dirigido a metales preciosos como Au, Ag, PGE, REE los cuales se encuentran

en más bajas concentraciones, con lo cual se logra obtener un licor rico que puede ser

recuperado de forma tradicional mediante precipitación o electrobtención. Para otros

metales como Ni, Cu y Pd el objetivo es formar complejos que precipiten y puedan ser

refinados posteriormente.

En el caso del níquel existe un proceso a escala piloto para recuperar hidróxidos con un

contenido mayor de 40% en base seca, las posibilidades son inmensas, ya que pueden

reciclarse los desechos y usarlos como macronutrientes en los sitios de crecimiento de la

biomasa.

3.4.5 Otros procesos

El uso del carbón presente que ha sido tomado del ambiente durante el crecimiento de la

planta puede hacer la producción del metal, neutral en carbono. Esta ventaja de la

presencia de materia orgánica en la biomasa brinda la posibilidad de otros procesos

pirometalúrgicos. En ellos el proceso Caron, el cual realiza una tostación a baja

temperatura para generar productos intermedios seguidos por un refinamiento

hidrometalúrgico.

Otro proceso alternativo es una tostación reductiva a baja temperatura en un horno

rotatorio donde el metal es separado por separación física similar a la operación en Nippon

Yakin Kogio y finalmente la tercera opción es convertir la biomasa seca directamente a

metal en un reactor de alta temperatura.


3.5 Evaluación de proyectos aplicando fitominería

Los proyectos de fitominería se deben enmarcar y desarrollar en tres etapas

principalmente, una primera etapa de planeamiento y de prefactibilidad en donde toma

lugar la idea y se analizan las diferentes alternativas que den viabilidad económica, una

segunda etapa de factibilidad donde se implementen las alternativas más efectivas en

campo mediante parcelas de referencia y se verifique la información encontrada en la

etapa previa, que permita ajustar el análisis costo – beneficio y finalmente una etapa de

diseño de ingeniería en donde se detallan cada una de las actividades y pasos para lograr

el objetivo planteado en el alcance del proyecto. La descripción de cada una de las etapas

se presenta a continuación.

3.5.1 Etapa de prefactibilidad

El análisis económico se debe enmarcar inicialmente en la realización de una prueba a

escala de laboratorio en donde se deben simular las características del suelo en estudio

luego de una caracterización intensiva de los factores mencionados en capítulos anteriores

del suelo que va a ser intervenido. Se debe llevar un seguimiento y control de las variables

principales sujetas de modificación como lo sería, granulometría del suelo, pH, salinidad,

% de materia carbonosa y calidad del agua entre otros (Ent et al., 2015).

Los parámetros de factibilidad que arrojan las pruebas piloto en la recuperación de metales

pesados y que serán usados para la simulación financiera de los proyectos son:

• Concentración del metal en el medio; (mg/l, mg/Kg, μg/g)

• Producción de biomasa por área; (Kg masa seca/ área)

• Concentración del metal absorbido: (g de metal por Kg de masa seca)

• Tasa de acumulación (g de metal acumulado por mes)

• Vida útil de la planta (Meses, años)

• Porcentaje de metal luego de incineración (g de metal por kg de ceniza)

• Consumo de agua (L/planta/día, L/m2//día)

• Consumo de aditivos por área

Con los resultados anteriores es posible simular escenarios de factibilidad para el diseño

de proyectos sostenibles con la introducción del precio del metal y la tasa de cambio de

la moneda en el momento.


3.5.2 Etapa de factibilidad e ingeniería básica

La segunda etapa es el análisis de factibilidad económica el cual tiene como base la etapa

previa y se debe complementar con un análisis más detallado de los siguientes factores:

(Ent et al., 2015).

➢ Desarrollo en escala piloto de todas las etapas de producción, secado, incineración,

lixiviación o fundición directa

➢ Control de la predicción de costos que deben incluir:

o Costos de mano de obra

o Costos de operación y mantenimiento de maquinaria

o Costo de insumos agroquímicos y combustibles

o Costos de sistemas de riego

o Costos de almacenamiento y cultivo de biomasa

o Costos de propiedad del terreno

o Costo de fundición y refinación

➢ Predicción de precios del metal en un periodo mínimo de 5 años

➢ Costo de oportunidad de otros usos del suelo

➢ Impuestos locales

➢ Medición del agotamiento de la concentración de metal o obras de renovación de

suelo.

3.5.3 Evaluación económica del proyecto

Finalmente la evaluación económica se resume en 4 ítems principalmente (Ent et al.,

2015).

➢ Los precios del metal a extraer

➢ La biomasa producida por hectárea por mes

➢ El área o volumen de líquido disponible con presencia del metal de interés

➢ Los costos de operación

De los parámetros mencionados, se observa que el único que depende de factores

externos es el precio de venta de los metales en el mercado y por ende del agotamiento

de las reservas de los productores actuales, razón por la cual a menos que existan


sustitutos de ciertos minerales, la tendencia del precio hacia el futuro es el incremento en

los precios actuales hablando de metales industriales como Cu, Zn, Ni, pero existen otros

metales que se encuentran en bajas concentraciones como Tl, Au, Pd que tienen precios

altos que soportan la implementación de proyectos actualmente. Desde ahora se puede

trabajar en la identificación de la mayor cantidad de especies endémicas de cada territorio

que cuenten con las características tratadas en este documento.

Un ejemplo del reporte de estos datos se muestra en la Tabla 3-2.

Tabla 3-2. Potencial anual de cultivos de plantas hiperacumuladoras, (Chaney y Baklanov, 2017).

Elemento Especie Concentración metal

en biomasa (Kg/t)

Biomasa

(t/ha)

Metal

(kg/ha)

Valor

(USD$/kg)

Valor

USD$/ha

As Pteris vittata 10 10 100 ???

Au Brassica

juncea 0,0039 10 0,039 58.835,8 2.294

Cd Noccacea

Caerulescens 2,5 5 12,5 0,30 3,75

Mn Phytolacca

acinosa 20 2,6 65

Ni Alyssum

Corsicum 25 20 500 15,82 7.910

Se Astragalus

pattersoni 10 10 100 6,25 625

Tl Biscutella

laevigata 19 10 190 300 57.000

Zn Noccaea

cearulescens 30 5 150 2,52 378


Como conclusión de la evaluación financiera se observa que plantas con la capacidad de

acumular entre 1 y 2% de metal, en una hectárea que produce 10 toneladas de biomasa,

puede generar ingresos entre 1.000 a 7.000 USD/ha de metales industriales, si el cultivo

pudiera llegar a 100 ha los ingresos soportarían la aplicación de este tipo de tecnologías

de forma sostenible.

Capítulo 4. Tipos de plantas hiperacumuladoras 44

4 TIPOS DE PLANTAS HIPERACUMULADORAS

El objetivo principal de este trabajo se describe en este capítulo, luego de una revisión de

literatura de los últimos 20 años se han identificado al menos 53 familias, con alrededor de

222 especies de plantas que han mostrado la propiedad de hiperacumulación de metales

pesados.

Con el descubrimiento de la plantas hiperacumuladoras para níquel Alyssum bertoloni al

inicio de los años 80, estas fueron el objeto más estudiado durante muchos años, en la

actualidad, se encuentran al menos 32 familias, con 88 especies con la capacidad de

hiperacumular este metal, predomina con el 17% la familia Brassicaceae y con el 8% las

familias Violaceae, Rubiaceae, Phyllanthaceae y Asteraceae.

A su vez, se ha descubierto que algunas especies de la familia Brassicaceae tiene la

habilidad de incorporar más de un metal. Como se presenta en la Tabla 4-1.

Tabla 4-1. Especies de la familia Basicaceae con propiedad de hiperacumulación para cada metal

Metal Especie

Cadmio 7

Cobre 2

Manganeso 1

Níquel 15

Oro 2

Plomo 2

Talio 2

Zinc 6

Total de especies 37 Fuente: Elaboración propia


De la revisión de literatura se destacan las siguientes especies, corresponden al 90% de

la investigación total y son familias que al menos tienen dos especies, ver Tabla 4-2.

Tabla 4-2. Familia principales con propiedad de hiperacumulación

Familia Especies con propiedad

hiperacumuladora Metal de

preferencia

Brassicaceae 37 Ni, Cd, Zn

Asteraceae 15 Ni, Pb, Cd

Amaranthaceae 14 Zn, Pb, Mn

Lamiaceae 13 Cu, Co, Ni

Poaceae 13 Pb, Cr, Cd

Salicaceae 13 Ni, Pb, Cu

Fabaceae 12 Se, Pb, Ni

Violaceae 10 Ni, Cd, Zn

Crassulaceae 8 Cd, Pb, Zn

Phyllanthaceae 7 Ni

Pteridaceae 7 As, Pb, Se

Rubiaceae 7 Ni

Euphorbiaceae 5 Ni, Pb

Polygonaceae 4 Cd, Hg, Pb

Sapotaceae 4 Ni

Cunoniaceae 3 Ni

Solanaceae 3 Cd, Zn

Stackhousiaceae 3 Ni

Acanthaceae 2 Ni, Pb

Anacardiaceae 2 Pb, Zn

Araceae 2 As, Cd

Azollaceae 2 Cd, Fe

Cyperaceae 2 Pb, Fe

Dichapetalaceae 2 Ni

Ochnaceae 2 Ni

Pinaceae 2 Cd, Pb

Scrophulariaceae 2 U

Thymelaeaceae 2 Ni

Tiliaceae 2 Ni


El detalle para cada metal se presenta a continuación.


4.1 Plantas acumuladoras de Aluminio

Tabla 4-3. Especies con hiperacumulación comprobada para Aluminio

Referencia Año mg/kg Especie Genero Familia

Baker y Brooks 1989 Fagopyrum esculentum

Fagopyrum Polygonaceae

Gonzales 2008 29.994 Salix babylonica Salix Salicaceae


4.2 Plantas acumuladoras de Arsénico

Tabla 4-4. Especies con hiperacumulación comprobada para Arsénico


Ma et al 2001 Pteris vittata Pteris Pteridaceae


Sood et al 2012 1.022 Lemna minor Lemna Araceae

Clemente et al 2012 Atriplex halimus Atriplex Amaranthaceae

Pardo et al 2014

Bituminaria bituminosa Bituminaria Fabaceae

Wan et al 2016 Pteris vittata Pteris Pteridaceae

Wan et al 2016 Sedum alfredii Sedum Crassulaceae Fuente: Elaboración propia

4.3 Plantas acumuladoras de Boro

Tabla 4-5. Especies con hiperacumulación comprobada para Boro


Robinson et al 2007 Populus alba Populus Salicaceae Fuente: Elaboración propia

4.4 Plantas acumuladoras de Calcio

Tabla 4-6. Especies con hiperacumulación comprobada para Calcio


Gonzales 2008 4.510 Salix babylonica Salix Salicaceae Fuente: Elaboración propia


4.5 Plantas acumuladoras de Cadmio

Tabla 4-7. Especies con hiperacumulación comprobada para Cadmio


Kay et al 1984 Lemna minor Lemna Araceae

Baker y Brooks 1989

Fagopyrum esculentum Fagopyrum Polygonaceae

Salt et al 1995 Brasica oleracea Brassica Brassicaceae

Anderson et al 1999 3.000 Thlaspi caerulescens Thlaspi Brassicaceae

Reeves y baker 2000 Arabidopsis halleri Arabidopsis Brassicaceae

Lombi et al 2001

Thalaspi caerulescens Thlaspi Brassicaceae

Turgut et al 2004 Helianthus annuus Helianthus Asteraceae

Li et al 2005 Sedum alfredii Sedum Crassulaceae

Sun et al 2007

Cardaminopsis halleeri Cardaminopsis Brassicaceae

Rai 2008 Azolla Pinnata Azolla Azollaceae

Wei et al 2008 Rorippa globosa Rorippa Brassicaceae

Sun et al 2008 Solanum nigrum Solanum Solanaceae

Sun et al 2008

Solanum photeinocarpum Solanum Solanaceae

Sun et al 2009 Bidens Pilosa Bidens Asteraceae

Saraswat yrai 2009 Brassica Juncea Brassica Brassicaceae

Wu et al 2010

Viola baoshanensis Viola Violaceae

Meers et al 2010 Zea mays Zea Poaceae


Hu et al 2013 Populus alba Populus Salicaceae

Pardo et al 2014


Deng et al 2016

Sedum plumbizincicola Sedum Crassulaceae

Deng et al 2016 Zea mays Zea Poaceae


Wan et al 2016 Sedum alfredii Sedum Crassulaceae

Meeinkuirt et al 2016

Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus Myrtaceae

Martinez-Oró et al 2017 Pinus halepensis Pinus Pinaceae



4.6 Plantas acumuladoras de Cobalto

Tabla 4-8. Especies con hiperacumulación comprobada para Cobalto


Anderson et al 1999 10.200 Haumaniastrum roberti Haumaniastrum Lamiaceae

Reeves y baker 2000

Aeollanthus biformifolius Aeollanthus Lamiaceae

Reeves y baker 2000

Haumaniastrum roberti Homalium Lamiaceae


4.7 Plantas acumuladoras de Cobre

Tabla 4-9. Especies con hiperacumulación comprobada para Cobre

Referencia Año mg/kg % Especie Genero Familia

Kay et al 1984

Hydrocotyle umbellata Hydrocotyle Araliaceae

Kruckeberg and Wu 1992 304

Arenaria douglasi Minuartia Caryophyllaceae

Brooks et al 1992 0,10% Ailanthus biformifolius Ailanthus Simaroubaceae

Brooks et al 1992 0,10% Haumaniastrum katangense Haumaniastrum Lamiaceae

Smith y McNair 1998 Mimulus guttatus Mimulus Phrymaceae

Anderson et al 1999 8.356

Haumaniastrum katangense Haumaniastrum Lamiaceae

Reeves y baker 2000

Aeollanthus biformifolius Aeollanthus Lamiaceae

Reeves y baker 2001

Haumaniastrum roberti Homalium Lamiaceae

Lasat 2002

Arabidopsis thaliana Arabidopsis Brassicaceae

Rajakaruna y Bolm 2002

Clerodendrum infortunatum Clerodendrum Lamiaceae

Rajakaruna y Bolm 2002

Haumaniastrum katangense Haumaniastrum Lamiaceae


Padmavathiamma y Li 2012 Lolium perene Lolium Amaranthaceae


Rodriguez_villa et al 2014 Brassica Juncea Brassica Brassicaceae

Pardo et al 2014




4.8 Plantas acumuladoras de Cromo

Tabla 4-10. Especies con hiperacumulación comprobada para Cromo




Sinha et al 2013 Vetiveria zizanoides Vetiveria Poaceae

Sinha et al 2013

Chrysanthemun coronarium Chrysanthemun Asteraceae

Sinha et al 2013

Cymbopogon Winterianus Cymbopogon Poaceae

Sinha et al 2013 Vetiveria zizanoides Vetiveria Poaceae

Chand et al 2015 Salvia sclarea Salvia Lamiaceae Fuente: Elaboración propia

4.9 Plantas acumuladoras de Hierro

Tabla 4-11. Especies con hiperacumulación comprobada para Hierro


Kay et al 1984 Azolla Pinnata Azolla Azollaceae

Sood et al 2012 59.500 Eleocharis acicularis Eleocharis Cyperaceae

Chand et al 2015 Salvia sclarea Salvia Lamiaceae

Moreno-Barriga et al 2017

Piptatherum miliaceum Piptatherum Poaceae


4.10 Plantas acumuladoras de Magnesio

Tabla 4-12. Especies con hiperacumulación comprobada para Magnesio



4.11 Plantas acumuladoras de Mercurio

Tabla 4-13. Especies con hiperacumulación comprobada para Mercurio


Millan et al 2007 Rumex Induratus Rumex Polygonaceae Fuente: Elaboración propia


4.12 Plantas acumuladoras de Manganeso

Tabla 4-14. Especies con hiperacumulación comprobada para Manganeso


Anderson et al 1999 55.000 Macadamia neurophylla Macadamia Proteaceae

Lasat 2003





4.13 Plantas acumuladoras de Níquel

Tabla 4-15. Especies con hiperacumulación comprobada para Níquel


Minguzzi y Vergano 1948 0,79% Alyssum bertoloni Alyssum Brassicaceae

Wild 1970 10.000

Pearsonia metallifera Pearsonia Fabaceae

Wild 1970 10.950

Pearsonia metallifera Pearsonia Fabaceae

Wild 1971 1.000 Dicoma niccolifera Dicoma Asteraceae

Severne y Brooks 1972

Hybanthus Floribundus Hybanthus Violaceae

Baker et al 1972 Phyllanthus Phyllanthus Phyllanthaceae

Jafré y Schmid 1974 1.000 Psychotria douarrei Psychotria Rubiaceae

Jafré y Schmid 1974 1.000 Geissois pruinosa Geissois Cunoniaceae

Jafré y Schmid 1974 1.000 Homalium guillaini Homalium Salicaceae

Jaffre et al 1976 1.000 20% Sebertia accuminata Pycnandra Sapotaceae

Jaffre et al 1976 11.700

Sebertia accuminata Pycnandra Sapotaceae

Brooks et al 1977 Homalium Homalium Salicoideae

Wihter y Brooks 1977 Myristica Myristica Myristicaceae

Wihter y Brooks 1977 Planchonella Planchonella Sapotaceae

Wihter y Brooks 1977 Trichospermun Trichospermun Tiliaceae

Wihter y Brooks 1977 Rinorea Rinorea Violaceae


Wihter y Brooks 1977

Rinorea bengalensis Rinorea Violaceae

Wihter y Brooks 1977 Rinorea javantica Rinorea Violaceae

Wither y Brooks 1977 19.600

Planchonella oxyedra Planchonella Sapotaceae

Lee et al 1977 25.500

Hybanthus austrocaledonicus Hybanthus Violaceae

Brooks et al 1978 Hybanthus Hybanthus Violaceae

Jaffre et al 1979 Casearia Casearia Salicaceae

Jaffre et al 1979 Pancheria bruhesi Pancheria Cunoniaceae

Jaffre et al 1979 22.900 Geissois Geissois Cunoniaceae

Jaffre et al 1980 1.000 Phyllanthus Phyllanthus Phyllanthaceae

Jaffre et al 1980 Baloghia Baloghia Euphorbiaceae

Jaffre et al 1980 Cleidion Cleidion Euphorbiaceae

Jaffre et al 1980 Xylosma Xylosma Salicaceae

Jaffre et al 1980 Argophylum Argophylum Argophyllaceae

Jaffre et al 1980 Oncotheca Oncotheca Oncothecaceae

Jaffre et al 1980 10.000 Homaluim franci Homalium Flacourtiaceae

Reeves et al 1981 0,35% Streptanthus polygaloides Streptanthus Brassicaceae

Proctor et al 1989 Shorea Shorea Dipterocarpaceae

Brooks et al 1990 Vellozia Vellozia Velloziaceae

Batianoff et al 1990 Stackhousia tryonii Stackhousia Stackhousiaceae

Baker et al 1992 Dichapetalum Dichapetalum Dichapetalaceae

Baker et al 1992 Walsura Walsura Meliaceae

Baker et al 1992 Brackenridgea Brackenridgea Ochnaceae

Brooks et al 1992 1,30% Cnidoscolus Cnidoscolus Euphorbiaceae

Brooks et al 1992 Turnera Subnuda Turnera Turneraceae

Brooks et al 1992 Pfaffia Pfaffia Amaranthaceae

Baker et al 1992 26.600

Dichapetalum gelonioides Dichapetalum Dichapetalaceae

Reeves et al 1996 19.030

Phyllantus nummularioides Phyllanthus Phyllanthaceae

Reeves et al 1996 3.570 Psychotria douarrei Psychotria Rubiaceae

Reeves et al 1996 10.301 Buxus Buxus Buxaceae


Leucocroton havenensis Leucocroton Euphorbiaceae

Reeves et al 1996 10.950 Phyllanthus Phyllanthus Phyllanthaceae


Tetralix brachypetalus Tetralix Tiliaceae

Batianoff et al 1997

Pimelea leptospermoides Pimelea Thymelaeaceae

Robinson et al 1997 0,80% Alyssum bertoloni Alyssum Brassicaceae


Anderson et al 1997 5.500 1% Berkheya coddi Berkheya Asteraceae


Chionanthus domingensis Chionanthus Oleaceae


Pentacalia eriocarpha Pentacalia Asteraceae

Reeves et al 1999 10.640 Senecio Senecio Asteraceae

Reeves et al 1999 13.070 Ariadne Shaferi Ariadne Rubiaceae


Phyllomelia coronata Phyllomelia Rubiaceae

Reeves et al 1999 10.250 Psychoria Psychoria Rubiaceae

Jopony y Tongkul 1999 17.500


Anderson et al 1999 13.400 Alyssum bertoloni Alyssum Brassicaceae

Anderson et al 1999 17.000 Berkheya coddi Berkheya Asteraceae

Lombi et al 2001


Reeves 2003 Alyssum bertoloni Alyssum Brassicaceae

Reeves 2003 1.790

Rostellularia adscendens Rostellularia Acanthaceae

Reeves 2003 1.090 Commelina ensifolia Commelina Commelinaceae

Reeves 2003 3.640 4% Stackhousia tryonii Stackhousia Stackhousiaceae

Reeves 2003 1.620

Pimelea leptospermoides Pimelea Thymelaeaceae


Glochidion acustylum Glochidion Phyllanthaceae

Reeves et al 2003 34.330 Phyllanthus insulae Phyllanthus Phyllanthaceae


Brackenridgea palustris Brackenridgea Ochnaceae

Reeves et al 2003 10.590 Psychotria gracilis Psychotria Rubiaceae

Reeves et al 2003 1.820 Psychotria unident Psychotria Rubiaceae



Reeves 2003 41.260 Stackhousia tryonii Stackhousia Stackhousiaceae

Li et al 2003 Alyssum bertoloni Alyssum Brassicaceae

Reeves 2004 Thalaspi calaminare Thlaspi Brassicaceae

Li et al 2004 Alyssum murale Alyssum Brassicaceae


Reeves 2005 Berkheya Berkheya Asteraceae

Saraswat y rai 2009 Brassica Juncea Brassica Brassicaceae

Sood et al 2012 3.500 Elodea canadensis Elodea Hydrocharitaceae

Van der Ent et al 2015 2% Alyssum murale Alyssum Brassicaceae


Van der Ent et al 2015 2% Alyssum Corsicum Alyssum Brassicaceae


Rosenkranz et al 2017

Odontarrhena serpyllifolia Odontarrhena Brassicaceae

Chaney et al 2018

Phyllanthus rufuschaneiy Phyllanthus Phyllanthaceae

Tognacchini et al 2020 3.405

Odontarrhena chalcidica Odontarrhena Brassicaceae

Tognacchini et al 2020

Odontarrhena muralis Odontarrhena Brassicaceae

Tognacchini et al 2020 Lolium perene Lolium Poaceae


4.14 Plantas acumuladoras de Oro

Tabla 4-16. Especies con hiperacumulación comprobada para oro


Warren y Delavault 1950 4 Equisetum arvense Equisetum Equisetaceae

Anderson et al 1998 10 Brassica Juncea Brassica Brassicaceae

Anderson et al 1999 10 Brassica Juncea Brassica Brassicaceae Fuente: Elaboración propia

4.15 Plantas acumuladoras de Potasio

Tabla 4-17. Especies con hiperacumulación comprobada para Potasio



4.16 Plantas acumuladoras de Plomo

Tabla 4-18. Especies con hiperacumulación comprobada para Plomo


Kay et al 1984

Eichhornia crassipes Eichhornia Pontederiaceae

Baker y Brooks 1989 1% Armeria maritima Armeria Plumbaginaceae

Baker y Brooks 1989

Fagopyrum esculentum Fagopyrum Polygonaceae


Huang y Cunnigham 1996 Zea mays Zea Poaceae


Thalaspi rotundifolium Thlaspi Brassicaceae

Lasat 2004



Yanqun et al 2005 Sonchus asper Sonchus Asteraceae

Chehregani y malayeri 2007

Euphorbia cheiradenia Euphorbia Euphorbiaceae

Dominguez et al 2008 Populus alba Populus Salicaceae

Meers et al 2010 Zea mays Zea Poaceae

Sood et al 2012 1.120

Eleocharis acicularis Eleocharis Cyperaceae

Baccheta et al 2012

Pistacia lentisus Pistacia Anacardiaceae

Clemente et al 2012

Atriplex halimus Atriplex Amaranthaceae


Gonzales-Alcaraz et al 2013

Sarcocornia fruticosa Sarcocornia Amaranthaceae


Pardo et al 2014



Parraga-Aguado et al 2015

Piptatherum miliaceum Piptatherum Poaceae


Pinus halepensis Pinus Pinaceae


Helichrysum decumbens Helichrysum Asteraceae

Kohler et al 2016

Dorycnium pentaphyllum Dorycnium Fabaceae

Deng et al 2016 Zea mays Zea Poaceae


Wan et al 2016 Sedum alfredii Sedum Crassulaceae

Sharma y Pandey 2017

Lasiurus scindicus Lasiurus Poaceae

Kaewtubtim et al 2018

Avicennia marina Avicennia Acanthaceae

Kaewtubtim et al 2018 Pluchea indica Pluchea Asteraceae Fuente: Elaboración propia


4.17 Plantas acumuladoras de Selenio

Tabla 4-19. Especies con hiperacumulación comprobada para Selenio


Peterson 1971 1% Astragalus Astragalus Fabaceae


Astragalus pattersoni Astragalus Fabaceae

Ma et al 2001

Pteris vittata Pteris Pteridaceae

Vallini et al 2005

Astragalus racemosus Astragalus Fabaceae

Vallini et al 2005

Astragalus bisulcatus Astragalus Fabaceae


4.18 Plantas acumuladoras de Talio

Tabla 4-20. Especies con hiperacumulación comprobada para Talio


Leblanc et al 1999 428 1,40% Biscutella laevigata Biscutella Brassicaceae

Leblanc et al 1999 313 0,40% Iberis intermedia Ibereis Brassicaceae


4.19 Plantas acumuladoras de Uranio

Tabla 4-21. Especies con hiperacumulación comprobada para Uranio


Anderson et al 1999 100 Atriplex confertifolia Atriplex Amaranthaceae

Vasilescu 2006 64 Verbascum genus Verbascum Scrophulariaceae

Vasilescu 2006 864 Verbascum genus Verbascum Scrophulariaceae



4.20 Plantas acumuladoras de Zinc

Tabla 4-22. Especies con hiperacumulación comprobada para Zinc


Baumann 1985 1% Viola calamaría Viola Violaceae

Baumann 1985 1% Thalaspi calaminare Thlaspi Brassicaceae


Thalaspi Calaminare Thlaspi Brassicaceae

Leblanc et al 1999

Thlaspi caerulescens Thlaspi Brassicaceae

Reeves y Baker 2000

Arabidopsis halleri Arabidopsis Brassicaceae

Lombi et al 2001



Yanqun et al 2005 Sonchus asper Sonchus Asteraceae

Sun et al 2007

Cardaminopsis halleeri Cardaminopsis Brassicaceae

Meers et al 2010 Zea mays zea Poaceae

Baccheta et al 2012

Pistacia lentisus Pistacia Anacardiaceae

Clemente et al 2012

Atriplex halimus Atriplex Amaranthaceae


Gonzales et al 2013

Sarcocornia fruticosa Sarcocornia Amaranthaceae


Herzig et al 2014

Nicotina tabacum Nicotina Solanaceae

Pardo et al 2014


Deng et al 2016

Sedum plumbizincicola Sedum Crassulaceae


4.21 Potencial de especies en Colombia

En el catálogo de plantas y líquenes de Colombia, se realizó una consulta con los nombres

de las familias que han sido catalogadas como hiperacumuladoras, para evaluar la

existencia de la especie el país y su abundancia (Universidad Nacional de Colombia,

2020). Los resultados se muestran en la Tabla 4-23.


Tabla 4-23. Número de especies con potencial de hiperacumulación con presencia en Colombia

Familia Especies con potencial

propiedad hiperacumuladora en Colombia

Brassicaceae 74

Asteraceae 1.302

Amaranthaceae 67

Lamiaceae 292

Poaceae 885

Salicaceae 107

Fabaceae 1.191

Violaceae 71

Crassulaceae 25

Phyllanthaceae 67

Pteridaceae 169

Rubiaceae 1.115

Euphorbiaceae 311

Polygonaceae 70

Sapotaceae 127

Cunoniaceae 35

Solanaceae 361

Stackhousiaceae 0

Acanthaceae 372

Anacardiaceae 37

Araceae 818

Azollaceae 0

Cyperaceae 352

Dichapetalaceae 26

Ochnaceae 84

Pinaceae 3

Scrophulariaceae 14


Con la información anterior de puede inferir que Colombia tiene un gran potencial de

poseer especies hiperacumuladoras para cada uno de los metales y metaloides abordados

en este documento, debido principalmente a la gran biodiversidad de especies y la

variedad de ecosistemas en los cuales se desarrollan.

Capítulo 5. Caso de Estudio 58

5 CASO DE ESTUDIO

Existen pocas referencias en Colombia sobre la aplicación de plantas como herramienta

primaria para la descontaminación de áreas degradadas por minería o la extracción de

metales con fines económicos. Puede que existan muchas investigaciones para la

recuperación de la cobertura vegetal pero no profundizan en el aspecto tratado en este

documento.

En Colombia desde el 2008 se han llevado a cabo tenues investigaciones sobre el uso de

las plantas con fines de fitorremediación, dentro de ellas se destaca la realizada por

González en el año 2008, en la cual buscaba establecer el potencial de fitorremediación

de una especie de sauce (Salix babylonica spp) en suelo contaminados con lixiviados con

presencia de metales pesados (González Galvis, 2008), la revisión de este experimento

se realizó de forma conceptual y solo a nivel demostrativo donde se apreció una cualidad

desconocida para la especie usada en la prueba, la cual es del interés de este trabajo.

5.1 Preparación del experimento

La matriz de experimentos planteada fija dos parámetros como lo son la especie de planta

y el sustrato usado para el crecimiento de esta. El parámetro que varía es la cantidad de

lixiviado aportado al conjunto planta-sustrato mediante la dilución con agua de lluvia. La

primera con contenido del 20% de lixiviado y la segunda con el 60% de lixiviado. Se estima

analizar muestras al 2 mes y al 4 mes de iniciado el proceso de riego.


Tabla 5-1:Matriz de experimentos

Lote Muestreo 1 (2 meses) Muestreo 2 (4 mes)

Control 3 plantas 3 plantas

Lix 20% 3 plantas 3 plantas

Lix 60% 3 plantas 3 plantas

Fuente (González Galvis, 2008)

El lixiviado fue recolectado mediante un muestreo estratificado con intervalos de

incrementos cada hora por un periodo de 8 horas, este procedimiento se repitió durante

dos días, el volumen acumulado corresponde a 10 litros, el cual inicialmente se

homogenizó y se extrajo una muestra para el análisis de laboratorio. Los resultados de la

caracterización se presentan en la Tabla 5-2.

Tabla 5-2:Caracterización del lixiviado

Parámetro Unidad Valor Obtenido

pH Unidades 8,2

OD mg O2/l 0,21

Conductividad

eléctrica

ms/cm 22

DBO mg/l 2.492

DQO mg/l 3.542

Ba mg/l 1,0

Cd mg/l <0,001

Al mg/l 0,05

Cu mg/l 0,03

Cr mg/l 0,03

Ni mg/l 0,16

Hg mg/l 0,005

Mn mg/l <0,01

Fe mg/l 2,0

Al mg/l 0,004

Fuente: (González Galvis, 2008)


El experimento se realizó a la intemperie, con plantas adquiridas en invernaderos con un

periodo de crecimiento de 4 meses y una masa de suelo igual a 1,2 kg respectivamente, y

con 4 meses más de crecimiento antes de ser trasplantadas al sitio final de prueba.

Por cada tratamiento se plantaron 12 árboles, con altura media de 30 cm y diámetro de

tronco entre 0,8 y 1,4 cm. Durante el proceso de la prueba las plantas no fueron fertilizadas.

Las muestras de suelo tuvieron su origen en el proceso de compostaje de residuos sólidos

orgánicos por el contenido de materia orgánica para favorecer el crecimiento de las

plantas. Los resultados se presentan en la Tabla 5-3.

Tabla 5-3:Caracterización del suelo usado como sustrato

Parámetro Unidad Valor Obtenido

Humedad % 19,0

Cenizas % 51,5

Carbono orgánico % 29,5

Conductividad eléctrica mS/cm 14,0

Capacidad de retención

de humedad

% 92

CIC meq/100g 5,35

Relación C/N - 15

Nitrógeno total % 0,96

Fosforo total % 2,75

Potasio % 2,46

Calcio % 7,20

Magnesio % 0,72

Azufre % 0,58

Hierro % 0,86

Manganeso ppm 340

Cobre ppm 80

Zinc ppm 120

Boro ppm 62

Sodio ppm 2010


pH 9,62

Cromo ppm No determinado

Cadmio ppm 29,27

Plomo ppm No determinado

Níquel ppm No determinado


5.2 Montaje experimental

El montaje se realizó al interior del relleno sanitario la Pirgua en la ciudad de Tunja

(Boyacá), el cual incluyó la impermeabilización para evitar la migración del lixiviado. Una

vista general su puede observar en la Figura 5-1.

Figura 5-1:Montaje experimental con Salix spp


Para la identificación de las dos poblaciones sometidas al lixiviado se fijaron cintas de color

(Blanca para lixiviado al 20% y violeta para el lixiviado al 60%), la preparación del lixiviado

se realizó manualmente con el uso de recipientes de 8 litros, las cantidades se presentan

en la Tabla 5-4.

Tabla 5-4: Contaminantes ambientales donde es posible usar fitorremediación

Cantidad de

lixiviado (l)

Cantidad de

agua lluvia(l)

Volumen

total (l)

Lixiviado al 20% 1,4 5,8 7,2

Lixiviado al 60% 4,8 3,2 8,0



5.3 Desarrollo de la prueba

La prueba consistió en regar una cantidad determinada de solución dos veces por día,

cada 2 días durante 4 meses. La toma de muestras se realizó luego de los 2 primeros

meses y pasados 4 meses. De la población inicial de 12 árboles para cada grupo analizado,

una muestra corresponde a una selección aleatoria de tres individuos para donde las

plantas seleccionadas fueron completamente analizadas mediante ensayos destructivos

en sus tres componentes estructurales (raíz, tallo y hojas).

El montaje durante la prueba se observa en la Figura 5-1

Figura 5-2: Montaje experimental con Salix spp


5.4 Resultados

A continuación, se presentan los resultados para cada uno de los metales analizados.

Inicialmente para el caso el aluminio predomina la acumulación en la raíz en cada uno de

los muestreos, aunque se nota una drástica reducción con el paso del tiempo.


Figura 5-3:Percentiles para concentración para Aluminio

Fuente: Modificado (González Galvis, 2008)

Para el hierro se aprecia una mayor concentración preferencial en el tallo en el primer

muestreo, pero al cabo de 4 meses cae dramáticamente. La información muestra un

potencial de fitorremediación para ciclos cortos.

Figura 5-4:Percentiles para concentración para Hierro


Para el caso del calcio, no existe una clara preferencia de acumulación, aunque se aprecia

una leve tasa de acumulación en las hojas para nivel de lixiviado de 60%. Indicando un

potencial fito extractor para calcio.


Figura 5-5:Percentiles para concentración para Calcio


Para el caso del potasio, se observa un incremento significativo en la acumulación en las

hojas, a corto plazo y bajas concentraciones de lixiviado, mostrando un potencial fito

extractor.

Figura 5-6:Percentiles para concentración para Potasio



En el caso del cinc y manganeso, se observan algunas preferencias por la concentración

en la raíz, aunque las concentraciones son en general son bajas para toda la planta.

Figura 5-7:Percentiles para concentración para Zinc


Figura 5-8:Percentiles para concentración para Manganeso


En la Tabla 5-5, se presentan los resultados para todos los metales analizados.


Tabla 5-5:Resultados químicos promedios para cada una de las muestras

Al Fe Ca Mg K Cu Zn Mn Ni Pb Cd

Lixiviado 20%

Raíz 29.964,0 1.016,7 4.510,0 1.923,2 3.966,0 17,3 128,5 87,8 4,9 3,2 0,5

Tallo 334,0 78,7 1.518,1 822,7 4.554,8 4,8 125,4 60,6 0,2 1,9 1,8

Hojas 309,3 115,0 2.723,7 978,8 11.845,7 7,0 82,8 81,6 0,3 1,7 0,7

Lixiviado 60%

Raíz 32.206,0 1.486,0 4.738,5 1.235,0 6.609,5 102,4 179,0 109,7 0,2 22,6 1,4

Tallo 810,3 2.896,0 4.858,2 3.323,2 6.144,2 12,9 73,7 93,5 0,2 14,7 3,9

Hojas 478,7 698,0 2.154,3 432,7 4.353,2 5,5 193,7 132,3 0,1 11,5 1,0

Fuente: Modificado de (González Galvis, 2008)

Los resultados muestran que la acumulación y distribución de metales en los tejidos de la

planta para la implementación en fitorremediación dependen de tres parámetros

fundamentales, un sustrato adecuado, una planta con potencial de hiperacumulación y una

concentración determinada de contaminante (González Galvis, 2008).

Como conclusión de este trabajo, el tratamiento más eficiente para el objetivo de

fitorremediación fue la solución con 20% de lixiviado, ya que para el 60% hubo muerte

vegetal luego de tres meses. Se puede concluir categóricamente que la especie Salix

babylonica, tiene el potencial de hiperacumulación de aluminio en las raíces.

Un efecto probable de la muerte vegetal en el tratamiento con lixiviado del 60% pudo ser

la inhibición en la absorción de algunos nutrientes como el fosforo; lo cual se evidenció en

la coloración rojiza de las hojas tomada a los dos meses.

Se puede utilizar sauce Salix babylonica en el tratamiento de lixiviados para la

fitoextracción de Mn, Ca y K, ya presenta concentraciones mayores a 1000 mg/kg en raíz,

tallo y hojas.

Se presentó fitoacumulación y fitoestabilización en la zona radicular para elementos como

Al, Fe, Mg, Cu, Ba y Cr.

Para futuros desarrollos se deberá desarrollar un modelo que involucre la sostenibilidad

del suelo, de las aguas superficiales y subterráneas y del crecimiento de las plantas,


además se deberá implementar un monitoreo más continuo para evitar la aparición de

condiciones tóxicas para el crecimiento de la planta a fin de maximizar la extracción en la

biomasa.

Capítulo 6. Conclusiones y recomendaciones 68

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 Conclusiones

Luego de las validaciones científicas en laboratorios de los últimos 20 años, la fitominería

tiene el reto de implementar estas prácticas a escala industrial, existe una oportunidad para

el aprovechamiento de recursos que por los bajos contenidos de metales presentes no son

atractivos para el desarrollo de grandes complejos mineros o asumir el reto de darle una

segunda vida a los denominados” desechos” mineros, a fin de aprovechar al máximo los

recursos minerales presentes en ese lugar.

Las prácticas de fitorremediación requieren mejores estrategias para ser implementadas

en los proyectos mineros ya que existe un amplio desconocimiento sobre la presencia de

plantas endémicas mejor adaptadas para cumplir con la tarea de fitorremediación, según

los casos de estudio revisados, al cabo de pocos años se logra transformar el uso del suelo

y generar un valor económico.

La mejor práctica para la rehabilitación de suelos con altas concentración de metales es la

fitorremediación, se ha comprobado que la estrategia tiende a estabilizar

permanentemente o extraer definitivamente el contaminante y permite generar un nuevo

uso económico del suelo o favorecer el desarrollo de nuevos ecosistemas.

Este trabajo permite evidenciar que Colombia se proyecta como una gran potencia de

presencia de plantas hiperacumuladoras debido a la variedad de ecosistemas que

coexisten y donde las diversas especies se han adaptado en diferentes condiciones de

suelos y ambientes, la consulta exploratoria de especies arrojo la presencia de la mayoría

de especies identificadas en otras latitudes, lo que en opinión del autor es fantástico, ver

Capítulo 6. Conclusiones y recomendaciones 69

que nuestro país contiene el 99% de las especies hiperacumuladoras identificadas

promueve continuar la investigación en este campo.


6.2 Recomendaciones

La principal recomendación es iniciar el banco de información de plantas

hiperacumuladoras en Colombia, se tiene la presencia de cada una de las familias

mencionadas en este estudio, aunque no se cuenta con la suficiente información para

concluir si tienen la capacidad o no de asimilar metales como se ha descrito en el

documento.

De la familia brasicaceae, En Colombia se manifiestan 74 especies, distribuidas en todos

los pisos térmicos y regiones de Colombia, por lo que es un muy buen indicador que

requiere estudio e investigación.

Existe un grandioso potencial de encontrar especies con esta extraordinaria habilidad que

merecen ser descubiertas y estudiadas, a la fecha, el auge de emprendimientos

sostenibles y endurecimientos de la regulación tienden a dirigir la investigación hacia estos

campos.

Existe un gran potencial de producción de microparcelas en zonas de pasivos ambientales

de alta montaña, los cuales ocupan pequeñas áreas pero que se encuentran dispersos por

todo el territorio, si el uso de este tipo de plantas tiene efecto positivo, puede ser una

alternativa más para la mitigación de impactos ambientales del pasado.

Finalmente, la elaboración de este trabajo recomienda a los nuevos investigadores realizar

trabajos más exhaustivos incluyendo pruebas experimentales que permitan ampliar el

conocimiento sobre esta nueva tecnología y admitan la implementación de proyectos en

un futuro no muy lejano.

Bibliografía 71

7 BIBLIOGRAFÍA

Ahlfeld, D. P., Mulvey, J. M., & Pinder, G. F. (1988). Contaminated groundwater remediation design using simulation, optimization and sensitivity theory: Analysis of a field site. Water Resources Research, 443–452.

Alloway, B. j. (2013). Heavy Metals in Soils. In Heavy Metals in Soils. https://doi.org/10.1007/978-94-007-4470-7_10

Anderson, C, Brooks, R. R., Chiarucci, A., Lacoste, C. J., Leblanc, M., Robinson, B. H., Simcock, R., & Stewart, R. B. (1999). Phytomining for nickel, thallium and gold. Journal of Geochemical Exploration, 67(1–3), 407–415. https://doi.org/10.1016/S0375-6742(99)00055-2

Anderson, Christopher, Moreno, F., & Meech, J. (2005). A field demonstration of gold phytoextraction technology. Minerals Engineering, 18(4), 385–392. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2004.07.002

Chaney, R. L., & Baklanov, I. A. (2017). Phytoremediation and Phytomining: Status and Promise. In Advances in Botanical Research (Vol. 83). Elsevier Ltd. https://doi.org/10.1016/bs.abr.2016.12.006

Chaney, R. L., & Mahoney, M. (2014). Phytostabilization and Phytomining: Principles and successes. Advances in Botanical Research, April, 189–221. https://doi.org/10.1016/bs.abr.2016.12.006

Delgadillo-López, A. E., González-Ramírez, C. A., Prieto-García, F., Villagómez-Ibarra, J. R., & Acevedo-Sandova, O. (2011). Phytoremediation: An alternative to eliminate pollution. Tropical and Subtropical Agroecosystems, 14(2), 597–612.

Demkova, L., Jezny, T., & Bobulska, L. (2017). Assessment of soil heavy metal pollution in a former mining area - Before y after the end of mining activities. Soil and Water Resources.

Dunn, C., & Heberlein, D. R. (2020). Geochemical Investigation of Halogens in Spruce Treetops and Integration with Existing Multi-Element Data from the Blackwater Region and TREK Project Area , Central British Columbia ( NTS 093C , F ). 101–108.

Ent, A. Van Der, Baker, A. J. M., Reeves, R. D., Chaney, R. L., Anderson, C. W. N., Meech, J. A., Erskine, P. D., Simonnot, M., Vaughan, J., Morel, J. L., Echevarria, G., Fogliani, B., Rongliang, Q., & Mulligan, D. R. (2015). Agromining : Farming for Metals

Bibliografía 72

in the Future ? Environmental Science and Technology, 49, 4773–4780. https://doi.org/10.1021/es506031u

Farago, M. E. (2008). Plants and the chemical elements, Biochemistry, Uptake, Tolerance and toxicity. https://doi.org/10.1002/9783527615919.ch8

Fortescue, J. A. (1980). Environmental geochemistry: A Holistic approach (E. Studies (ed.); 35th ed.).

Ghori, Z., Iftikhar, H., Bhatti, M. F., Nasar-Um-Minullah, Sharma, I., Kazi, A. G., & Ahmad, P. (2015). Phytoextraction: The Use of Plants to Remove Heavy Metals from Soil. In Plant Metal Interaction: Emerging Remediation Techniques. Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803158-2.00015-1

Giraldo, D. (2017). Procesos de degradación de suelos asociados a minería aurífera a cielo abierto, caso de estudio Bajo Cauca Antioqueño. Universidad Nacional de Colombia.

Glasby, G. (2006). V.M. Goldschmidt: The British Connection. A Tribute on the 60th Anniversary of his Death. The Geochemical News, 129(1), 14–31.

Goldschmidt, V. (1929). The distribution of the chemicals elements. Resources Processes, 26, 73–86.

Goldschmidt, V. (1954). Geochemestry. Claredon press.

Gonzalez Galvis, J. P. (2008). Potencial de una especie de sauce (Salix spp.) para fitorremediación de metales tóxicos en lixiviados. Universidad de los Andes.

González Valdez, E., Alarcón, A., Ferrera Cerrato, R., Vega Carrillo, H. R., Maldonado Vega, M., Salas Luévano, M. Á., & Argumed Delira, R. (2018). Induced accumulation of Au, Ag and Cu in Brassica napus grown in a mine tailings with the inoculation of Aspergillus niger and the application of two chemical compounds. Ecotoxicology and Environmental Safety, 154, 180–186.

Greipsson, S. (2011). Phytoremediation. Nature Education.

Jaffre, T., Brooks, R. R., Lee, J., & Reeves, R. D. (1976). Sebertia acuminata: A nickel accumulating plant from New Caledonia. Science, 193, 579–580.

Kruckeberg, A. L., & Wu, L. (1992). Copper tolerance and copper accumulation of herbaceous plants colonizing inactive California copper mines. Ecotoxicology and Environmental Safety, 23(3), 307–319. https://doi.org/10.1016/0147-6513(92)90080-M

Li, C., Ji, X., & Luo, X. (2020). Visualizing hotspots and future trends in phytomining research through scientometrics. Sustainability (Switzerland), 12(11). https://doi.org/10.3390/su12114593

Lungwitz, E. (1900). The lixiviation of gold deposit by vegetation. Engeneering and Mining Journal, 500–502.

Maluckov, B. S. (2015). Bioassisted phytomining of gold. Jom, 67(5), 1075–1078. https://doi.org/10.1007/s11837-015-1329-4


Manara, A. (2012). Plant Responses to Heavy Metal Toxicity. 27–53. https://doi.org/10.1007/978-94-007-4441-7

Martinez, R. E., Pourret, O., Faucon, M. P., & Dian, C. (2018). Effect of rare earth elements on rice plant growth. Chemical Geology, 489(April), 28–37. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2018.05.012

McGrath, S. P., Zhao, F., & Lombi, E. (2000). Phytoremediation of Metals, metalloids, and radionuclides. Agrnomy, 75.

Murphy, K., Efremov, A., Davidson, T. A., Molina-Navarro, E., Fidanza, K., Crivelari Betiol, T. C., Chambers, P., Tapia Grimaldo, J., Varandas Martins, S., Springuel, I., Kennedy, M., Mormul, R. P., Dibble, E., Hofstra, D., Lukács, B. A., Gebler, D., Baastrup-Spohr, L., & Urrutia-Estrada, J. (2019). World distribution, diversity and endemism of aquatic macrophytes. Aquatic Botany, 158(January), 103127. https://doi.org/10.1016/j.aquabot.2019.06.006

Naila, A., Meerdink, G., Jayasena, V., Sulaiman, A. Z., Ajit, A. B., & Berta, G. (2019). A review on global metal accumulators—mechanism, enhancement, commercial application, and research trend. Environmental Science and Pollution Research, 26(26), 26449–26471. https://doi.org/10.1007/s11356-019-05992-4

Neesse, T. (2013). Selective attachment processes in ancient gold ore beneficiation. Minerals Engineering, 58, 52–63. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2014.01.009

Oyewo, O. A., Agboola, O., Onyango, M. S., Popoola, P., & Bobape, M. F. (2018). Current Methods for the Remediation of Acid Mine Drainage Including Continuous Removal of Metals From Wastewater and Mine Dump. In Bio-Geotechnologies for Mine Site Rehabilitation. Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-812986-9.00006-3

Pandey, V. C., & Bajpai, O. (2018). Phytoremediation: From Theory Toward Practice. In Phytomanagement of Polluted Sites: Market Opportunities in Sustainable Phytoremediation. Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813912-7.00001-6

Pandey, V. C., & Bauddh, K. (2018). Preface. Phytomanagement of Polluted Sites: Market Opportunities in Sustainable Phytoremediation, xxi–xxii. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813912-7.00031-4

Rascio, N., & Navari-Izzo, F. (2011). Heavy metal hyperaccumulating plants: How and why do they do it? And what makes them so interesting? Plant Science, 180(2), 169–181. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2010.08.016

Reeves, R. D., & Brooks, R. R. (1983). Hyperaccumulation of lead and zinc by two metallophytes from mining areas of Central Europe. Environmental Pollution. Series A, Ecological and Biological, 31(4), 277–285. https://doi.org/10.1016/0143-1471(83)90064-8

Reeves, R D. (2006). CHAPTER 2 HYPERACCUMULATION OF TRACE ELEMENTS BY PLANTS 2 . HISTORICAL RECORDS OF METAL-ACCUMULATING PLANTS. 25–52.

Reeves, Roger D. (2003). Tropical hyperaccumulators of metals and their potential for

Bibliografía 74

phytoextraction. Plant and Soil, 249, 57–65.

Scheper, T., & Tsao, D. T. (2003). Phytoremediation. In Advance in biochemical engineering biotechnology (Vol. 78, p. 216). https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004

Sheoran, V., Sheoran, A. S., & Poonia, P. (2009). Phytomining: A review. Minerals Engineering, 22(12), 1007–1019. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2009.04.001

Sheoran, Vimla, Sheoran, A. S., & Poonia, P. (2016). Factors Affecting Phytoextraction: A Review. Pedosphere, 26(2), 148–166. https://doi.org/10.1016/S1002-0160(15)60032-7

Tangahu, B. V., Sheikh Abdullah, S. R., Basri, H., Idris, M., Anuar, N., & Mukhlisin, M. (2011). A review on heavy metals (As, Pb, and Hg) uptake by plants through phytoremediation. International Journal of Chemical Engineering, 2011. https://doi.org/10.1155/2011/939161

Tognacchini, A., Rosenkranz, T., van der Ent, A., Machinet, G. E., Echevarria, G., & Puschenreiter, M. (2020). Nickel phytomining from industrial wastes: Growing nickel hyperaccumulator plants on galvanic sludges. Journal of Environmental Management, 254. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.109798

Universidad Nacional de Colombia. (2020). Catalogo de plantas de colombia. http://catalogoplantasdecolombia.unal.edu.co/es/resultados/familia/

Vasilescu, C., Georgescu, P. D., & Serban, N. (2006). Phytoremediation in areas contaminated with heavy and radioactive metals. 329–334.

Wagner, B. J., & Gorelik, S. M. (1987). Optimal groundwater quality management under parameter uncertainly. Water Resources Research, 1162–1174.

Warra, A. A., & Prasad, M. N. V. (2018). Artisanal and Small-Scale Gold Mining Waste Rehabilitation With Energy Crops and Native Flora-A Case Study From Nigeria. In Bio-Geotechnologies for Mine Site Rehabilitation. Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-812986-9.00026-9

Wiche, O., & Heilmeier, H. (2016). Germanium (Ge) and rare earth element (REE) accumulation in selected energy crops cultivated on two different soils. Minerals Engineering, 92, 208–215. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2016.03.023

Wither, E. D., & Brooks, R. R. (1977). Hyperaccumulation of nickel by some plants of South-East Asia. Journal of Geochemical Exploration, 8, 579–583.

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USO DE PLANTAS HIPERACUMULADORAS EN MINERÍA: …

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