Imagine um campo contaminado por um derrame de petróleo. As toxinas atingiram depósitos de água e os vapores invadiram o ar. Infelizmente, situações como esta são comuns em todo o mundo, apresentando riscos tanto para o ambiente como para a saúde humana. A limpeza destes locais tóxicos pode ser muito dispendiosa e perigosa, mas, nas últimas três décadas, os investigadores têm estado a trabalhar numa novatécnica: deixar que as plantas façam o trabalho por nós.
A bioremediação, escreveu a microbiologista Carol Litchfield em Biociências A fitorremediação, a utilização de plantas para estes fins, faz parte do campo mais vasto da biorremediação. De certa forma, as pessoas têm vindo a utilizar esta técnica ao longo de toda a história da humanidade, mas a biorremediação tornou-se um campo de estudo científico na década de 1970.facilitar o crescimento de microrganismos no local contaminado ou transportar o solo ou a água contaminados para bioreactores, onde ocorreu a descontaminação.
Só na década de 1980 é que as plantas foram incluídas na lista de organismos utilizados na bioremediação, principalmente para recuperar campos contaminados com agroquímicos. Pouco depois, os investigadores começaram a explorar uma gama mais vasta de compostos que podiam ser limpos do ambiente, incluindo derivados do petróleo, metais pesados, TNT e compostos voláteis de tintas e refrigerantes.
Encontrar a planta certa para este fim não é fácil. A maioria das plantas não consegue crescer em solo ou água contaminados e, mesmo que consigam, a maioria simplesmente evitará absorver as toxinas, deixando-as no solo. As culturas utilizadas na agricultura também não são ideais, uma vez que foram seleccionadas para a produção e não para a remediação. Mas quando a planta certa é encontrada, pode compensar.
Um bom exemplo disso foi o caso de Cabin Creek, na Virgínia Ocidental. Dois locais da antiga refinaria Pure Oil tinham vários tanques de armazenamento que contaminaram o solo e as águas subterrâneas. A refinaria interrompeu as suas operações em 1954, mas mais de 40 anos depois, em 1996, os investigadores ainda encontraram níveis elevados de compostos de petróleo em amostras de solo e água dos locais.Além disso, os locais apresentavam riscos de inundação e vandalismo, o que tornava arriscada a operação e manutenção de um sistema de remediação mecânica em grande escala. O Departamento de Proteção Ambiental da Virgínia Ocidental aprovou assim o primeiro projeto de fitoremediação do estado.
Quando o projeto de fitorremediação começou, na primavera de 1999, os tanques e as instalações já tinham sido limpos. Assim, tudo o que os investigadores tiveram de fazer antes de começar a plantar as árvores foi limpar o mato e os detritos. A planta escolhida para a tarefa foi uma espécie híbrida de choupo ( Populus deltoides X Populus nigra Mais de 15.000 choupos foram plantados nesse ano nos locais, cobrindo 54.000 metros quadrados (14 acres). Em setembro de 1999, os investigadores notaram que as folhas de muitas árvores estavam deformadas ou caíam mais cedo do que o esperado. Cerca de 5.000 das árvores acabaram por morrer. Mas não foram os contaminantes que mataramEm março de 2000, os investigadores substituíram os choupos mortos e instalaram torneiras de água para evitar problemas futuros com a irrigação.
Uma vez que os choupos se tornaram viáveis, os investigadores recolheram amostras de solo e de água subterrânea periodicamente para medir os níveis de compostos derivados do petróleo, como a gasolina, o tolueno e o benzeno. Em 2006, sete anos após o início da experiência, os níveis de gasolina tinham diminuído 82% no solo e 59% na água subterrânea. Os níveis de tolueno diminuíram 90% e 84% no solo e na água, respetivamente, mostrando queA experiência foi também muito barata, tendo custado cerca de 80 000 dólares para a instalação e outros 20 000 dólares para a manutenção anual. Para comparação, outros meios de remediação, como a incineração e a ventilação do solo, teriam exigido a instalação de maquinaria pesada, a escavação do solo e um elevado consumo de energia,estimado em pelo menos 65 milhões de dólares no total.
As árvores também apoiaram o crescimento de microrganismos à volta das suas raízes, criando uma área conhecida como rizosfera. Estes microrganismos também participam na limpeza, degradando toxinas. Algumas das contribuições da árvore para o crescimento da rizosfera acontecem de forma passiva, como a secagem e o arejamento do solo, mas a planta também pode desempenhar um papel mais ativo, segregando compostos que estimulamAlguns destes compostos, como os fenóis, podem efetivamente tornar os microrganismos mais activos na degradação de algumas toxinas.
Por vezes, as plantas não conseguem degradar as toxinas, como é o caso dos metais pesados, mas é possível cultivar espécies conhecidas como hiperacumuladoras que armazenam estes metais no seu corpo e, mais tarde, colher os hiperacumuladores, removendo assim os metais pesados do local contaminado.
Os cientistas pensam que os hiperacumuladores desenvolveram esta capacidade como uma forma de se defenderem dos herbívoros. Numa experiência, o agrião-dos-alpes ( Thlaspi caerulescens Cada local tinha diferentes níveis de zinco no solo; consequentemente, as plantas cresceram com diferentes níveis de zinco nos seus corpos. As plantas com uma concentração mais elevada de zinco sofreram menos danos por herbívoros em geral e menos caracóis foram capturados nelas. Além disso, estas plantas com alto teor de zinco, que normalmente produzemAssim, o zinco acumulado actuou como um mecanismo de defesa alternativo, poupando a planta de gastar energia noutras medidas defensivas.
A fitorremediação de metais pesados oferece uma vantagem em relação a outros métodos de remediação: os metais capturados e armazenados pelas plantas hiperacumuladoras podem ser recuperados e utilizados comercialmente, uma prática conhecida como fitomineração. Mas há riscos envolvidos: estas plantas podem causar intoxicação se ingeridas por seres humanos ou outros animais e podem também espalhar as toxinas através da queda das folhas.
Foto cedida pelo IISD Experimental Lakes Are (iisd.org/ela). Uma experiência no Canadá aplicou a fitorremediação para recuperar lagos da eutrofização, um fenómeno em que o excesso de nutrientes, geralmente derivados de actividades humanas, faz com que as algas microscópicas se reproduzam demasiado, o que pode ser prejudicial para outras formas de vida aquáticas. Numa experiência,os investigadores construíram ilhas flutuantes artificiais e plantaram taboas ( Typha spp. As raízes destas plantas cresceram através das ilhas até à água, onde puderam absorver nutrientes, como o fósforo e o azoto. A utilização das ilhas flutuantes teve outros benefícios para além da fitorremediação: também servem de habitat para peixes e protegem a linha costeira da erosão.
O método da ilha flutuante foi testado em dois lagos experimentais em Ontário, no Canadá, um dos quais tinha água enriquecida com fósforo. Comparando as plantas dos dois lagos, os investigadores descobriram que as plantas do lago rico em fósforo cresciam mais depressa e absorviam mais fósforo. Também notaram que uma camada de algas e bactérias que crescia sobre as raízes e a superfície da ilha contribuía para aAs experiências tornaram claro que este sistema pode ser utilizado para recuperar lagos da eutrofização.
Mais tarde, os investigadores aplicaram os dados obtidos a um modelo do lago Pelican, na região de Manitoba, e estimaram que, cobrindo 5% da área do lago com ilhas flutuantes, seria possível reduzir o nível de fósforo para metade. Devido à dimensão do lago, seria difícil restaurá-lo apenas com fitoremediação, mas a técnica das ilhas flutuantes poderia ser utilizada emem combinação com a reparação tradicional para alcançar mais facilmente um ambiente saudável.
Rabo de gato, Typha spp. via Getty Graças à sua capacidade de absorver toxinas voláteis, as plantas sempre foram associadas ao ar puro. Substâncias químicas como o tricloroetileno (TCE), o poluente ambiental mais comum nos EUA; o benzeno, um poluente associado ao petróleo; e o clorofórmio, um subproduto do tratamento da água, estão entre as que podem ser absorvidas pelas plantas, como demonstrado numa investigação da Universidade de Washington.Estas toxinas não só causam danos significativos ao ambiente, como são muito perigosas para a saúde humana, provocando cancro e doenças hepáticas e neurológicas.
Os investigadores foram mais longe e modificaram geneticamente as árvores para que estas degradassem as toxinas mais rapidamente e em maior quantidade. Para que isso fosse possível, inseriram nas plantas o gene de uma enzima chamada citocromo P450. Esta enzima encontra-se normalmente nos fígados dos mamíferos e é responsável pela degradação de várias toxinas para proteger o organismo. Os investigadores acreditavam que,Ao forçar as árvores a produzir uma grande quantidade destas enzimas, elas seriam mais eficientes na degradação das toxinas - e tinham razão. Os choupos transgénicos conseguiam remover até 30 vezes mais TCE da água e 3,5 vezes mais benzeno do ar.
As plantas transgénicas também podem ser utilizadas para detetar contaminantes. Num estudo, uma equipa de investigadores criou uma planta de tabaco transgénica que se torna branca quando detecta TNT, um explosivo e poluente, no ar ou no solo. Para desencadear esta reação, os investigadores utilizaram o mecanismo de branqueamento da própria planta e inseriram genes de bactérias para criar um mecanismo semelhante a um interrutor ativado pelo contacto comA planta resultante torna-se branca em poucas horas com o mais pequeno contacto com o TNT. Ao manipular os genes das bactérias, foi possível criar plantas que também reagem a vários outros poluentes.
Infelizmente, após mais de 30 anos de investigação, a fitorremediação continua a ser largamente ignorada na utilização comercial. Um artigo da revista Proceedings of the National Academy of Sciences explica algumas das razões para isso: a fitorremediação leva muito tempo. Pode levar anos a limpar completamente uma zona industrial. Mesmo que a fitorremediação seja mais barata e mais sustentável do ponto de vista ambiental, os promotoresA falta de compreensão e de confiança na técnica - tanto entre os consumidores como entre os profissionais de reparação - é outro obstáculo à adoção generalizada da prática.
Mesmo na sua forma mais simples, a fitorremediação possui muitas vantagens em comparação com outros métodos de remediação. As plantas são alimentadas por energia solar e geram pouca ou nenhuma poluição secundária do ar ou da água. No caso dos metais pesados, as plantas permitem a recuperação de produtos valiosos. À medida que aprendemos mais sobre as plantas que absorvem toxinas, há esperança de que a fitorremediação se torne um método mais valiosoe frequentemente utilizado na luta contra a poluição.