Una investigación del IIAMA apuesta por el uso de métodos biológicos para mitigar el impacto de los metales pesados en los ecosistemas

"Tras analizar el estado del arte sobre la presencia de metales pesados y metaloides en el medio ambiente, podemos afirmar que los métodos biológicos se articulan como medidas efectivas y viables para mitigar su impacto sobre los ecosistemas, ya que ayudan a eliminar contaminantes y limpiar las masas de agua de pequeñas extensiones. Sin embargo, es necesario continuar investigando para extender la aplicación de esta tecnología en masas de agua más grandes, como lagos y ríos, en los que la aplicación de métodos fisicoquímicos es económicamente inviable".

Esta es una de las principales reflexiones que realizan los investigadores del IIAMA, Remedios Martínez Guijarro, María Pachés Giner, Inmaculada Romero Gil y Daniel Aguado García, en el artículo de revisión Sources, Mobility, Reactivity, and Remediation of Heavy Metal(loid) Pollution: A Review, publicado en la revista científica Advances in Environmental and Engineering Research. El estudio analiza las últimas tendencias, metodologías y soluciones desarrolladas en la literatura científica para identificar el origen de los metales pesados, natural o antrópico, sus características en diferentes estados ambientales (agua, suelo y aire) y qué acciones pueden ayudar a reducir o minimizar su impacto sobre los ecosistemas.

El trabajo parte de la realidad de que los metales pesados y metaloides -mercurio (Hg), plomo (Pb), cadmio (Cd), níquel (Ni), cromo (Cr),  arsénico (As), etc.- suponen una amenaza para el medio ambiente, debido a su naturaleza no biodegradable y capacidad de bioacumulación. "La fuente natural de estos elementos son los minerales presentes en la corteza terrestre. Sin embargo, algunas malas praxis en actividades como la agricultura, industria o minería, han provocado un aumento significativo de sus concentraciones en los ecosistemas terrestres, acuáticos y atmosféricos, así como la modificación de su estado fisicoquímico hasta niveles dañinos, produciendo efectos adversos en el medio ambiente", explica la investigadora del IIAMA, Remedios Martínez.

Los metales pesados: una preocupación creciente

El artículo recoge que la preocupación actual por las concentraciones de metales pesados y metaloides en el medio ambiente se refleja en la proliferación de legislación protectora y técnicas de remediación de suelos, sedimentos y aguas (tanto superficiales como subterráneas), basadas en métodos fisicoquímicos y procesos biológicos. En este contexto, señala que la comunidad científica lleva décadas investigando cómo mejorar su detección y desarrollar soluciones económicamente viables y respetuosas con el medio ambiente.

"Los metales pesados afectan negativamente el suelo, el agua, la atmósfera e incluso la salud de los animales y los seres humanos. Esto es prevenible si el desarrollo industrial y tecnológico se lleva a cabo en paralelo al uso de procesos de tratamiento adecuados para la eliminación de los contaminantes antes del vertido al medio ambiente. No obstante, las tecnologías actuales permiten la remoción de metales pesados de suelos y ecosistemas acuáticos, pero sus procesos de tratamiento generan residuos que requieren un tratamiento adecuado antes de su vertido", expresa María Pachés. Por esta razón, el estudio considera que los factores económicos y el volumen de residuos generados deben tenerse en cuenta a la hora de seleccionar la técnica de tratamiento más adecuada.

Soluciones basadas en tratamientos biológicos

Los investigadores del IIAMA han examinado las diferentes técnicas para eliminar los metales pesados presentes en los efluentes industriales o domésticos, detectando ciertos inconvenientes como “los altos requerimientos de energía, la producción de una gran cantidad de lodos tóxicos que requieren un tratamiento posterior, así como que las regulaciones ambientales en todo el mundo se han vuelto más estrictas y exigen una mejora en la calidad del efluente tratado”, indica el artículo. Por este motivo, ponen en valor el uso de tecnologías basadas en el desarrollo de compuestos adsorbentes novedosos o la aplicación de separación por membranas.

"La aplicación de técnicas basadas en membranas puede lograr porcentajes de eliminación de metales cercanos al 100%, aunque su operación es costosa. Hemos observado que esta circunstancia podría compensarse mediante el uso de los recursos presentes en las aguas residuales para otros fines, como puede ser su transformación en enmienda agrícola promoviendo así una economía circular", sostienen los investigadores del IIAMA.

Para paliar la contaminación del suelo, el estudio resalta que los tratamientos fisicoquímicos ayudan a contener "el contaminante, confinar o aislarlo cambiando sus propiedades fisicoquímicas y reducir su concentración". Sin embargo, dichas técnicas son ineficientes o excesivamente costosas a nivel económico, “si la concentración de metales pesados es inferior a 100 mg/L”, afirma la investigación. Por ello, se aboga por fomentar la aplicación de métodos biológicos como la biosorción, proceso fisicoquímico que ocurre de manera natural en ciertas biomasas, y la fitorremediación, conjunto de tecnologías que utilizan las plantas para reducir, degradar o inmovilizar compuestos orgánicos contaminantes.

"Entre los métodos biológicos, hemos percibido que los resultados obtenidos por organismos de filtración como los moluscos bivalvos parecen prometedores en la limpieza de pequeños sistemas acuáticos. De hecho, se pueden transformar los tejidos blandos y las conchas en materiales valiosos ricos en carbonatos y óxidos valiosos para la enmienda del suelo. Además, los residuos producidos en esta técnica biológica podrían ser utilizados en un segundo proceso de digestión anaerobia para la producción de biogás", afirma Daniel Aguado.

Finalmente, este artículo de revisión considera que para lograr la viabilidad económica y aplicación generalizada a gran escala es esencial “realizar más investigaciones sobre la eficiencia de los procesos de tratamiento biológicos y de este modo, extender su aplicación en masas de agua más grandes”, concluyen los investigadores del IIAMA.