Cómo utilizar plantas y estiércol para extraer minerales de los suelos contaminados

Muchos suelos presentan de forma natural elevadas concentraciones de metales pesados. Sin embargo, las actividades industriales, metalúrgicas y mineras pueden incrementar la concentración de metales pesados en el suelo.

Los metales pesados no son biodegradables y pueden permanecer en el suelo por largos periodos de tiempo. Son tóxicos para los organismos del suelo, las plantas y el ser humano. Por este motivo, el uso de técnicas respetuosas con el medioambiente para la extracción de los metales pesados de zonas contaminadas es un paso muy importante en la restauración integral de áreas degradadas.

La combinación de la fitorremediación con el uso de biochar o biocarbón es una técnica utilizada para extraer los metales pesados del suelo. Ha surgido con fuerza en los últimos años debido a su bajo coste comparado con otros métodos físicoquímicos de tratamiento de suelos contaminados.

La fitorremediación consiste en usar plantas para extraer metales pesados del suelo. Se han identificado más de 450 especies vegetales extractoras, como la colza, la mostaza, el maíz, el trigo o el césped.

¿Qué es el biochar?

El biochar o biocarbón se obtiene mediante un tratamiento térmico de biomasa conocido como pirólisis. Este se realiza a temperaturas entre 300-600 ℃ y en ausencia de oxígeno.

El empleo de biocarbón en el suelo es una de las tecnologías propuestas recientemente en la COP25 celebrada en Madrid para favorecer el secuestro de carbono en el suelo y de otros gases de efecto invernadero. Además, tiene otras ventajas ambientales.

Entre otras, este material tiene las siguientes aplicaciones:

Como enmienda orgánica en el suelo.

Como sustrato de cultivo. Se reduce así el uso de turba y, por lo tanto, contribuye a la conservación de las turberas, un auténtico sumidero de carbono.

En la descontaminación de suelos.

Residuos ganaderos, fuente de biocarbón

La actividad ganadera produce casi 121 millones de toneladas de estiércol en España. Se reutiliza, principalmente, como enmienda orgánica tras su compostaje o en la fabricación de abonos debido a su contenido en materia orgánica y nutrientes.

Sin embargo, gran parte del estiércol termina en vertederos o es incinerado. De esta manera, se pierde una fuente de materias primas como el fósforo, elemento estratégico para la Unión Europea.

Hemos estimado que el potencial de España para la fabricación de biochar a partir de residuos supera los 15 millones de toneladas al año. Por eso, su producción podría ser otra forma de valorizar los residuos ganaderos con múltiples aplicaciones ambientales.

Tratamiento de suelos contaminados de Riotinto

Las minas de Riotinto están localizadas en lo que se conoce como la faja pirítica de la península ibérica. Es uno de los mayores depósitos de sulfuros del mundo con presencia de hierro, cinc, cobre, plomo, plata, estaño y oro.

Actualmente, el yacimiento se explota para la obtención de cobre. En el proceso de extracción se generan lodos mineros que son acumulados en balsas ricas en metales pesados.

Hemos comprobado en el laboratorio que el uso de biochar de estiércol de conejo junto con colza como planta extractora es una tecnología efectiva para extraer metales de muestras procedentes de las balsas mineras de Riotinto.

La adición de biochar puede llegar a aumentar la extracción de metales tóxicos como el arsénico (más de un 1 000 %), de cromo y de niquel (más de 200 %) y de cinc (más de un 150 %). Además, se puede llegar a aumentar en más de un 1000 % la extracción de otros metales, como el selenio, estratégicos para la Unión Europea.

La adición de biochar en suelos favorece el incremento de la producción de biomasa de las especies vegetales encargadas de la descontaminación debido a la mejora de las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo y de su contenido en nutrientes. Está comprobado que el biochar puede aumentar en más de un 10 % la producción de biomasa.

La técnica podría aplicarse a grandes extensiones de suelo.

Un paso más allá: la fitominería

La fitominería es una tecnología prometedora que consiste en utilizar plantas para extraer metales del suelo que no son abundantes y que pueden ser caros por su importancia estratégica para el desarrollo tecnológico. Se necesitan conocimientos de minería, de agronomía y de metalurgia para extraer de las plantas hasta el 99 % del metal acumulado en ellas.

Cuando finalizan su desarrollo, las plantas se cortan, se secan y se incineran. Posteriormente, tras un tratamiento fisicoquímico, es posible recuperar el metal que ha almacenado.

Las más de 450 especies acumuladoras de metales pesados son capaces de extraer del suelo metales como el cadmio, el níquel, el selenio, el plomo, el cinc, el cobalto, el cobre, el arsénico, el lantano o el manganeso.

El precio por tonelada de algunos de estos metales, como el del níquel (114 416 dólares, 97 344,56 euros) o el del selenio (28 000 dólares, 23 822,26 euros), puede justificar la aplicación de la fitominería en suelos multicontaminados por metales pesados como pueden ser las balsas mineras.

Gabriel Gascó participa como investigador en un proyecto financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad de España (CGL2014-58322-R) dentro de la Convocatoria de Retos de Investigación.