Estudo mostra potencial da taboa do sul para fitorremediação de áreas contaminadas por rejeitos de minas

Pesquisadores da Universidade de São Paulo e colaboradores mostraram que a planta aquática pode extrair até 34 vezes mais manganês do solo contaminado do que outras plantas encontradas em ambientes semelhantes.

Publicação revisada por pares
FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO

Typha domingensis , a taboa do sul, uma planta do pântano que habita águas doces a ligeiramente salobras e tem cerca de 2,5 m de altura, pode coletar até 34 vezes mais manganês do solo contaminado do que outras plantas encontradas em ambientes semelhantes. Em um estudo recente, acumulou entre dez e 13 vezes mais manganês do que outras plantas de áreas úmidas naturais, como hibisco, ciperáceas e juncos, demonstrando seu potencial para uso na reabilitação sustentável de áreas afetadas por rejeitos de minas de ferro.

Um artigo sobre o estudo é publicado no Journal of Cleaner Production por cientistas da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da Universidade de São Paulo (ESALQ-USP) no Brasil e colaboradores.

De acordo com o artigo, T. domingensis é altamente eficiente na fitorremediação, principalmente devido à sua capacidade de seqüestrar manganês, um micronutriente potencialmente tóxico que pode constituir um grande perigo ecológico.

A análise feita pelos pesquisadores mostrou que a quantidade de manganês corresponde a 6.858 miligramas por quilograma (mg/kg) na parte aérea da planta, contra uma média de 200 mg/kg para outras espécies.

O trabalho de campo foi realizado em Regência, no estuário do Rio Doce, Espírito Santo, área inundada por parte dos 50 milhões de metros cúbicos de resíduos de mineração de ferro liberados quando a barragem de rejeitos de Fundão rompeu em novembro de 2015 na localidade de Mariana, Minas Gerais ( estado vizinho ao Espírito Santo), causando o pior desastre ambiental da história brasileira.

O desastre afetou 41 municípios de Minas Gerais e Espírito Santo, e 19 pessoas morreram. Os resíduos tóxicos chegaram ao estuário cerca de duas semanas depois e estima-se que contaminaram 240,8 hectares de Mata Atlântica e mataram 14 toneladas de peixes. Muitos projetos e programas foram lançados desde então para tentar mitigar os danos, mas o estuário ainda está contaminado.

O estudo mostrou que as usinas do estuário extraíram 147 toneladas de manganês, ou 75,7 toneladas por hectare (t/ha).

Um estudo anterior realizado na mesma área e publicado no Journal of Hazardous Materials em janeiro de 2022 mostrou que as mesmas plantas removeram maiores quantidades de ferro do solo e da água contaminados do que o Hibiscus tiliaceus , uma árvore de 4 a 10 m com flores amarelas, muitas vezes chamada de praia. hibisco ( mais em: agencia.fapesp.br/38244/ ).

“Trabalhamos no Doce desde 2015 e conseguimos um bom entendimento da dinâmica geoquímica de diversos metais contidos nos rejeitos, como ferro, manganês e outros elementos potencialmente tóxicos. Isso nos dá a oportunidade de avançar no planejamento de estratégias de remediação mais eficazes para essas áreas contaminadas. O conhecimento acumulado nesses estudos será usado não apenas para reabilitar áreas degradadas, mas também para formular estratégias de agromineração como contribuição para uma mineração mais sustentável”, disse Tiago Osório Ferreira , último autor dos dois artigos, à Agência FAPESP . Ferreira é professor do Departamento de Ciências do Solo da ESALQ-USP.

A fitorremediação envolve o uso de plantas para extrair e remover poluentes elementares ou diminuir sua biodisponibilidade no solo. A agromineração consiste no cultivo de plantas capazes de armazenar metais em suas raízes e folhas para extrair esses metais para uso industrial. Em linha com o conceito de economia circular, essa extração natural atende a dois propósitos ao mesmo tempo: produzir metais e desintoxicar solos. A técnica não é muito utilizada atualmente. Vários projetos de agromineração estão em andamento na Austrália, por exemplo.

A pesquisa foi apoiada pela FAPESP por meio de cinco projetos ( 19/14800-5 , 18/04259-2 , 21/00221-3 , 19/19987-6 e 18/08408-2 ), e faz parte da pesquisa de doutorado de Amanda Duim Ferreira , primeiro autor de ambos os artigos.

“Sabíamos por pesquisas de outros que o manganês é um problema na região, contaminando a água, o solo e os peixes. Quando fomos para a área afetada por rejeitos de minério de ferro, esperávamos descobrir que T. domingensis e Eleocharis acutangula acumulavam mais manganês do que H. tiliaceus , uma espécie arbórea encontrada na área, mas os resultados mostraram que T. domingensis pode acumular 13 vezes mais manganês em suas partes aéreas do que as outras duas espécies. O processo teve menos impacto via placa de ferro na raiz [ uma forma de adaptação fisiológica pela qual o óxido de ferro se precipita para formar placa de ferro na superfície das raízes da planta ]”, disse Duim Ferreira.

De acordo com o último estudo, o T. domingensis acumulou 18 mg/kg nas raízes e 55 mg/kg na placa de ferro.

Plantas adaptadas a ambientes de zonas úmidas capturam oxigênio da atmosfera por meio de suas partes aéreas e o transferem para as raízes por meio de tecido poroso chamado aerênquima. Essa oxigenação mantém o sistema radicular, responsável pela ancoragem e ingestão de água e sais minerais.

A absorção de matéria orgânica pelas plantas favorece a dissolução do óxido de manganês, e a liberação de prótons pode desencadear a dissolução do carbonato de manganês. Por outro lado, as plantas aquáticas também podem oxidar sua rizosfera (a zona ao redor das raízes das plantas onde a biologia e a química do solo são influenciadas pelas raízes) devido ao transporte interno de oxigênio para as raízes para evitar a hipóxia. Este processo pode reduzir a biodisponibilidade do manganês.

Métodos

Os pesquisadores mediram os parâmetros físico-químicos do solo (pH da rizosfera, pH do solo em massa e potencial redox), bem como o conteúdo orgânico total de carbono. Eles também extraíram manganês do solo em locais naturalmente vegetados pelas três espécies vegetais e realizaram o fracionamento geoquímico do manganês nos solos estudados.

Os teores de manganês foram medidos nas raízes das plantas, porção aérea e placas de ferro. Fatores de bioconcentração e translocação foram determinados para estimar sua capacidade de atuar como hiperacumuladores de manganês e potencial uso em programas de fitorremediação.

“Essas descobertas abrem um leque de possibilidades para o uso da fitorremediação. O conhecimento dos mecanismos de absorção pode ser uma base para o cultivo de T. domingensis por meio de diferentes estratégias para obter ótimos resultados. Passamos da fitorremediação para a agromineração à medida que continuamos essa pesquisa”, disse Tiago Osório Ferreira, que lidera o Grupo de Pesquisa em Geoquímica do Solo da ESALQ-USP .

Duim Ferreira, que está em estágio de pesquisa na North Carolina State University (NCSU), nos EUA, está se concentrando em técnicas de cultivo de T. domingensis para otimizar seu potencial de fitorremediação. “Estamos aplicando várias técnicas com base no que sabemos sobre a melhor época de plantio e o número de colheitas por ano para aumentar a produção de biomassa e retirar mais manganês e ferro”, disse ela.

A planta continua acumulando grandes quantidades de metais há anos, acrescentou. A barragem rebentou em 2015 e as amostras são colhidas no estuário todos os anos desde 2019 (em agosto de 2021 e fevereiro de 2022).

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DIÁRIO
Jornal de Produção Mais Limpa

DOI
10.1016/j.jclepro.2022.132811

TÍTULO DO ARTIGO
Triagem para necrófagos naturais de manganês: potenciais de fitorremediação divergentes de plantas de zonas úmidas

DATA DE PUBLICAÇÃO DO ARTIGO

21 de junho de 2022