2015-Texto del artículo-13008-4-10-20180717.pdf

Reseña bibliográfica / Review
REMEDIACIÓN
pISSN:1390-3799; eISSN:1390-8596
http://doi.org/10.17163/lgr.n27.2018.02
TÉCNICAS DE REMEDIACIÓN DE METALES PESADOS CON
POTENCIAL APLICACIÓN EN EL CULTIVO DE CACAO
HEAVY METALS REMEDIATION WITH POTENTIAL APPLICATION IN COCOA
CULTIVATION
Javier Andrés Casteblanco
Universidad Pedagógica y Tecnológica De Colombia UPTC, Avenida Central del Norte 39-115, 150003 Tunja, Tunja, Boyacá,
Colombia.
*Autor para correspondencia: javierancaste@hotmail.com
Manuscrito enviado el 7 de agosto de 2017. Aceptado, tras revisión el 5 de enero de 2018. Publicado el 1 de marzo de 2018.
Resumen
El cacao (Theobroma cacao) a nivel mundial ha aumentado su área sembrada y rendimiento por hectárea, sin embargo
actualmente los productores se enfrentan a una fuerte legislación emanada por la Unión Europea respecto a los conte-
nidos máximos de plomo y cadmio que deben tener los chocolates que contienen una cantidad mayor o igual al 50%
de sólidos de cacao. En base a una revisión de los trabajos realizados alrededor del mundo y que han sido publicados
en los últimos tres años en bases de datos mundiales se presentan, en primera instancia, los problemas ocasionados
en las personas por el consumo de alimentos contaminados por metales pesados y las rutas a través de las cuales
se puede contaminar el cacao, desde su siembra hasta su procesamiento. A continuación y dando cumplimiento al
objetivo de la revisión se muestran las técnicas de remediación (fitoremediación y bioremediación) que han obtenido
buenos resultados respecto a la limpieza de suelos contaminados o que evitan la traslocación de los contenidos de
plomo y cadmio del suelo a varios cultivos de interés comercial para tener opciones de potencial aplicación en las
zonas cacaoteras de Colombia o cualquier parte del mundo. De los resultados obtenidos se resalta la importancia que
tiene la implementación de un sistema integrado de remediación de suelos que incluya la incorporación gradual de
árboles nativos, plantas herbáceas, plantas acuáticas, biochar, bacterias y micorrizas arbusculares.
Palabras clave: Fitoremediación, bioremediación, plomo, cadmio.
LA GRANJA:Revista de Ciencias de la Vida 27(1) 2018:21-35.
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2018, Universidad Politécnica Salesiana, Ecuador.
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REMEDIACIÓN
Abstract
Cacao (Theobroma cacao) worldwide has increased its area sown and yield per hectare, however currently producers
are facing strong legislation issued by the European Union regarding the maximum levels of lead and cadmium that
must have chocolates that contain an amount greater than or equal to 50% cocoa solids. Based on a review of the
work carried out around the world and published in the last three years in global databases are presented, in the
first instance, the problems caused in people by the consumption of food contaminated by heavy metals and the
routes through which the cocoa can be contaminated, from its planting to its processing. The remediation techniques
(phytoremediation and bioremediation) that have obtained good results regarding the cleaning of contaminated soils
or that avoid the transfer of the contents of lead and cadmium from the soil to several crops of commercial interest to
have options of potential application in the cacao areas of Colombia or anywhere in the world. The results show the
importance of implementing an integrated soil remediation system that includes the gradual incorporation of native
trees, herbaceous plants, aquatic plants, biochar, bacteria and arbuscular mycorrhizae.
Keywords: Phytoremediation, bioremediation, lead, cadmium
Forma sugerida de citar: Casteblanco, J. A. 2018. Técnicas de remediación de metales pesados con potencial apli-
cación en el cultivo de cacao. La Granja: Revista de Ciencias de la Vida. Vol. 27(1):21-35.
http://doi.org/10.17163/lgr.n27.2018.02.
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Técnicas de remediación de metales pesados con potencial aplicación en el cultivo de cacao
1 Introducción
El cacao es un producto alimenticio que ha tenido
un crecimiento bastante marcado en los países pro-
ductores debido a su fácil manejo y los excelentes
beneficios económicos que presenta (TECHNOSER-
VE, 2015). Sin embargo, los productores de cacao de
todo el mundo se inquietaron cuando la Unión Eu-
ropea anunció planes para aplicar regulaciones res-
pecto a que el chocolate con una cantidad mayor o
igual al 50% de sólidos de cacao debía contener un
máximo de 0,3 mg/kg de cadmio y 1 mg/kg de plo-
mo (CODEX Alimentarius, 2015).
El plomo o el cadmio en los suelos puede tener
un origen natural o antrópico, pero independien-
temente de ello las plantas lo absorben y pueden
acumularlo en distintas estructuras y proporciones
(Londño Franco, Londoño Muñoz y Muñoz García,
2016; Covarrubias y Cabriales, 2017). Esta situación
se presenta en el cacao con acumulación importan-
te en sus semillas y hojas (Guerra Sierra et al., 2014)
y dado que la mayoría de los productos derivados
del cacao son consumidos por niños se hace nece-
sario minimizar la presencia de estos metales en el
producto final (CODEX Alimentarius, 2015).
El objetivo de esta revisión es señalar parte de
la investigación que en los últimos tres años se ha
desarrollado a nivel mundial respecto a las técnicas
de remediación (fitoremediación y bioremediación)
de metales pesados presentes en el suelo, con énfa-
sis en plomo y cadmio, y que potencialmente po-
dría ser utilizada para manejar los niveles presentes
en las zonas productoras de Colombia o cualquier
parte del mundo.
2 Marco referencial
El árbol del cacao se cultiva en las regiones tropica-
les. Es comercialmente cultivado entre 15◦ al norte y
15◦ al sur de la línea ecuatorial. El rango de tempe-
ratura promedio anual va de 23 a 30 ◦C. Se cultiva
desde el nivel del mar hasta los 1 200 msnm. Asi-
mismo, necesita humedad relativa anual promedio
de entre el 70% y 80% (Vizcaíno Cabezas y Betan-
court, N.d.; Ramírez Sosa y Orrego Suaza, 2014).
La producción mundial de cacao (T. cacao L.) se
ha incrementado linealmente desde 1,2 millones de
toneladas en 1961 a 4,6 millones de toneladas de ca-
cao en grano seco en 2013. Durante el mismo perío-
do, la superficie anual de cacao tuvo un incremen-
to anual promedio del 2,5% (Vanhove, Vanhoudt y
Damme, 2016) y aunque la demanda mundial de ca-
cao sigue aumentando se evidencia al mismo tiem-
po que la producción declina como consecuencia
de múltiples factores incluyendo plagas y enferme-
dades, disminución de la fertilidad del suelo y un
clima cada vez más caliente y seco (TRANSMAR
GROUP, 2014; Blaser et al., 2017), y esto ha veni-
do acompañado de un aumento en los precios inter-
nacionales de comercialización del cacao en virtud
de la elevación de los precios del petróleo, lo que
encarece la producción de fertilizantes, plaguicidas
y combustibles (Callejas, 2016), incluso a partir del
2001 se empezó a hablar de un déficit del cacao que
se consolidaría hacia 2020, debido al decrecimiento
de la producción, generado por las malas condicio-
nes de los cultivadores en los principales países de
origen, sumado al aumento del consumo industrial,
que ha sido estable en los últimos años (ProExport
Colombia, 2014).
La producción mundial de cacao es absorbida
principalmente por tres países (60% de las importa-
ciones), siendo Suiza el mayor importador (29,4%),
seguido de Estados Unidos (16,7%) y Alemania con
13,9%. La mayor parte de las exportaciones seguirá
siendo de cacao en grano, aunque hay intentos de
los países productores en añadir más valor y es de
esperarse que dentro de veinte años, el cacao sea tan
escaso, que convierta al chocolate en un carísimo
producto de lujo, el chocolate auténtico será den-
tro de dos décadas un carísimo y escaso producto
que hará honor a su origen: Theobroma cacao, “el
alimento de los dioses” (Anga, 2015).
Los altos precios internacionales y la demanda
por parte de las industrias procesadoras ha genera-
do que la dinámica mundial del cacao se encuentre
activa, incentivando así las expectativas por parte
de los productores colombianos ya que a lo anterior
se suma el trabajo que viene haciendo la Federa-
ción nacional de cacaoteros, FEDECACAO, relacio-
nado con el posicionamiento y reconocimiento de
la calidad del cacao a nivel internacional, lo cual se
traduce en nuevas oportunidades de mercado pa-
ra los granos de altísima calidad producidos por los
cacaocultores de todas las regiones del país. En tal
sentido, se espera seguir acrecentando la presencia
en los mercados internacionales donde ya comien-
za a reconocerse el cacao colombiano como fino de
sabor y aroma y se espera poder obtener unas pri-
mas extras sobre el precio base, lo cual también se
traduce en mejores ingresos y servicios para los ca-
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REMEDIACIÓN
caocultores (Cacao de Colombia, 2014).
Dada esta importancia social y económica del
cacao, varios países productores y exportadores, in-
cluyendo Colombia, se muestran interesados en co-
nocer los niveles de metales pesados presentes en
las zonas de cultivo (Jaramillo, 2013; Reyes et al.,
2016; CAOBISCO/ECA/FCC, 2015), ya que en los
últimos años han existido progresivas regulacio-
nes de la Comunidad Europea, donde se establecen
unos límites máximos respecto al contenido permi-
sible de plomo y cadmio en el chocolate y otros de-
rivados del cacao comercializados en Europa, (Ta-
bla 1), según los reglamentos CE 1881/2006 y CE
488/2014 (FAO/WHO, 2014; Lanza et al., 2016; Cha-
vez et al., 2015).
Tabla 1. Contenidos máximos permisibles de plomo y cadmio en el chocolate (CODEX Alimentarius, 2015). Sobresale el alto
valor asignado para chocolates con% total de materia seca ≥ 50%
Producto % total materia seca Límite máximo de cadmio permitido**
Chocolate de leche <30% 0,10 mg/kg
Chocolate de leche ≥ 60% 0,30 mg/kg
Chocolate <50% 0,30 mg/kg
Chocolate ≥ 50% 0,80 mg/kg
Cacao en polvo* - 0,60 mg/kg
* Este límite aplica tanto al chocolate en polvo o cacao en polvo vendido al consumi-
dor final como al usado como ingrediente en cacao en polvo edulcorado vendido al
consumidor (chocolate para tomar).
** Estos límites empezarán a regir a partir de 1 de enero de 2019.
En consecuencia, es fundamental para cualquier
país contar con datos de referencia sobre el conte-
nido de plomo y cadmio en los alimentos, sobre to-
do en aquellos que son consumidos preferentemen-
te por niños, como lo es el cacao, lo cual permitirá fi-
jar una posición clara ante las regulaciones interna-
cionales que podrían representar un riesgo para las
exportaciones del producto y encaminar las investi-
gaciones necesarias para manejar la incidencia y se-
veridad de este problema sobre la salud de las per-
sonas (Uyttendaele, Boeck y Jacxsens, 2016), hacien-
do énfasis en las técnicas naturales y de fácil acceso
para los agricultores conocidas como remediación,
que incluyen conceptos como fitoremediación (em-
pleo de material vegetal que disminuye la presencia
del metal en las plantas de interés) (Ahkami et al.,
2017; Tahir, Yasmin y Khan, 2016; Luo et al., 2016) y
bioremediación (empleo de microorganismos solos
o en conjunto de material vegetal que disminuye la
presencia del metal en las plantas de interés (Brown
et al., 2017; Galdames et al., 2017; Leal et al., 2017;
Aggangan et al., 2017).
3 Problemas asociados a cadmio y
plomo
Las recientes investigaciones sobre la contamina-
ción con plomo y cadmio, y otros metales pesados,
en los alimentos (Al-Hossainy et al., 2017; Perry-
man et al., 2017; Siriangkhawut et al., 2017), y sus
consecuencias sobre la salud humana como afec-
ciones con lesiones en el embarazo, irritación gas-
trointestinal, náuseas, vómitos, daños renales, enfi-
sema, y cáncer pulmonar (Antoine, Fung y Grant,
2017; AbuShady et al., 2017; Shakir, Zahraw y Al-
Obaidy, 2017; Amadi, Igweze y Orisakwe, 2017) de-
jan ver claramente las razones acerca de la preocu-
pación que se ha despertado a nivel mundial sobre
esta temática y sobre todo debido a la acumulación
progresiva de estos metales en los tejidos de hu-
manos y animales, lo que trae como consecuencia
daños a nivel genético molecular (Abarshi, Danta-
la y Mada, 2017; Al-Gburi, Al-Tawash y Al-Lafta,
2017; Skiba, Kobylecka y Wolf, 2017; Nkansah et al.,
2016). Respecto a la entrada del Cadmio en el cuer-
po (Díaz García y Arceo, 2017) determina que se
hace vía gástrica con un mecanismo de daño que
incluye: disfunción por formación de radicales li-
bres, apoptosis o activación por vía de las caspasas,
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desnaturalización proteica y por disminución de la
resistencia transepitelial. Respecto a la entrada del
plomo en el cuerpo, este mismo autor, determina
que se hace vía gástrica, respiratoria y por contacto,
con diversos mecanismos que incluyen: almacena-
miento en huesos, daño mitocondrial y formación
de radicales libres, apoptosis, inflamación por acti-
vación FN-kβ, SRAA y atracción de macrófagos y
disminución de producción de NO.
Chumbipuma, en 2016 describe que con respec-
to al plomo sus efectos sistémicos son inespecífi-
cos, incluyen adinamia, trastornos del sueño, cefa-
lea, dolores en huesos y músculos, síntomas diges-
tivos (estreñimiento), dolor en abdominales, náu-
seas, vómito y disminución del apetito. También re-
fiere que la toxicidad aguda por plomo se presen-
ta luego de una exposición respiratoria a altas con-
centraciones, con encefalopatía, insuficiencia renal
y síntomas gastrointestinales, y finalmente concluye
que los trabajadores expuestos por mucho tiempo y
sin medidas de protección personal pueden presen-
tarse con una polineuropatía periférica, que afec-
ta predominantemente los miembros superiores, los
músculos extensores, los flexores y más el lado do-
minante, lo que se ha dado en llamar la “mano del
pintor” porque se presentaba en estos trabajadores
por el uso de pinturas con alto contenido de plomo.
Anderson, en 2016 demostró que el incremen-
to de las concentraciones de plomo en la sangre de
jóvenes estudiantes universitarios disminuye la vi-
talidad y la movilidad lineal rápida en sus esper-
matozoides. Según Londño Franco, Londoño Mu-
ñoz y Muñoz García (2016), la Organización Mun-
dial de la Salud menciona con respecto al cadmio
que la presentación y severidad de los signos, sín-
tomas y alteraciones en el organismo se relaciona
con las cantidades, el tiempo de exposición y con la
vía de entrada del metal; en exposición crónica se
observa anemia, disfunción renal, cálculos renales,
osteoporosis, osteomalacia, trastornos respiratorios,
hipertensión, trastornos nerviosos (cefalea, vértigo,
alteración del sueño, tremores, sudoración, pare-
sia, contracciones musculares involuntarias), pérdi-
da de peso y apetito, cáncer de próstata y pulmón;
en intoxicación aguda hay neumonitis y edema pul-
monar, gastroenteritis, náuseas, vómito, dolor ab-
dominal, diarrea, fallo renal, y finalmente puede
ocurrir aberraciones cromosómicas, efectos terato-
génicos y congénitos y que en el riñón (túbulos re-
nales) se puede acumular hasta por treinta años.
Contaminantes en cacao
Los contaminantes metálicos del cacao pueden
definirse como aquellos metales, no añadidos inten-
cionalmente, que se encuentran presentes en el ca-
cao como resultado de la producción (Chavez et al.,
2015; Ramtahal et al., 2016), fabricación, elaboración,
preparación (Vargas-Moreno et al., 2017), tratamien-
to, empaquetado, transporte, almacenamiento o co-
mo producto de contaminaciones ambientales con
potencialidad de presentar riesgos sobre la salud de
las personas (CODEX Alimentarius, 2015; Londño
Franco, Londoño Muñoz y Muñoz García, 2016). Es-
tos metales pueden hallarse en los suelos de forma
natural o como resultado de la actividad antropo-
génica, ser absorbidos por las plantas, concentrados
en las semillas y tomados de ellas por el ser hu-
mano, lo cual constituye un riesgo potencial para la
salud (Amadi, Igweze y Orisakwe, 2017; Paul, 2017;
El-Amier, Elnaggar y El-Alfy, 2017).
Diversas investigaciones han demostrado que
durante el proceso del beneficio del cacao, existen
variaciones en las características fisicoquímicas del
grano en función al tipo de fermentador utilizado
y al tiempo de secado, que pueden afectar las con-
centraciones de los metales, así como la calidad e
inocuidad del producto final (Uyttendaele, Boeck y
Jacxsens, 2016; Lares Amaiz et al., 2013).
Dentro de este marco, es claro que la fuente de
origen de contaminación con plomo y/o cadmio del
cacao es diversa, la translocación desde el suelo ha-
cia las distintas partes de la planta es compleja y po-
co estudiada y la manifestación de su presencia trae
consecuencias que son palpables no solo para las
plantas sino también para el ser humano y por ello
es necesario actualizar las técnicas disponibles que
existen sobre el manejo de este problema en distin-
tos cultivos, para tener un marco de referencia que
potencialmente pueda ser aplicado en el cacao, y así
poder seleccionar aquellas que más sean apropiadas
para las condiciones ambientales y naturales en las
cuales se desarrolla este cultivo dentro de Colombia
o en cualquier parte del mundo.
4 Fitoremediacion de metales pesa-
dos
Las especies vegetales ideales para la fitoextracción
son aquellas que poseen la capacidad de acumular y
tolerar altas concentraciones de metales en el tejido
cosechable (Tariq y Ashraf, 2016) y esto es posible
ya que ellas tienen el poder de eliminar contami-
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REMEDIACIÓN
nantes que persisten en el medio ambiente a través
de diversos mecanismos como la fitofiltración, fi-
toestabilización, fitoextracción, fitovolatización y fi-
totransformación (da Conceição Gomes et al., 2016),
además de la contención y la degradación de meta-
les, compuestos fenólicos y colorantes diversos, así
como otros contaminantes orgánicos e inorgánicos
(Tahir, Yasmin y Khan, 2016). A continuación se pre-
sentan investigaciones en fitoremediación que pre-
sentan potencialidad de ser aplicadas en el cultivo
de cacao, dada la disponibilidad del material con el
que se trabajó.
Tariq y Ashraf (2016) señalaron que los hiper-
acumuladores poseen diferentes potenciales de acu-
mulación para diferentes metales. El estudio desa-
rrollado por ellos a nivel de laboratorio demostró
que el maíz (Zea mayz. L) es un hiperacumulador
para Co y Cr después de la aplicación de un que-
lante como EDTA, mientras que el girasol (Heliant-
hus annuus) demostró ser un hiperacumulador para
Cd en condiciones similares, con una remoción del
56,03%. La planta de nabo (Brassica campestris) ex-
hibió propiedades hiperacumulativas para Cr. Por
otra parte, la arveja (Pisum sativum) se encontró que
es el mejor acumulador de Pb sin aplicación del
quelato EDTA con una eficiencia de remoción del
96,23% (Ojoawo, Udayakumar y Naik, 2015; Tariq
y Ashraf, 2016).
Se ha comprobado que la habilidad de la soja
(Glycine max) para acumular metales pesados pre-
sentes en el suelo es baja comparada con su natu-
ral predisposición a tolerarlos (Ibiang, Mitsumoto y
Sakamoto, 2017), sin embargo se evidenció que su
poder acumulador se puede potencializar al sem-
brarla en conjunto con material del género Melasto-
ma (Syam et al., 2016). Otro trabajo ha comprobado
la efectividad de la soja como hiperacumuladora de
cadmio, pues agregando hasta 300 mg/Kg de nano
particulas de TiO2 en el suelo se obtiene hasta un
400% adicional de µg de cadmio/planta (Singh y
Lee, 2016).
La corteza y hojas de Moringa oleifera se puede
utilizar como absorbente alternativo para la elimi-
nación de metales pesados de aguas contaminadas
a través de una técnica de obtención de ácido cítrico
modificado (CAMOB y CAMOL, por sus siglas en
inglés) y su uso en suelos se plantea como potencial
para investigación (George et al., 2016). A nivel del
suelo se han usado aplicaciones de extracto foliar
para concentrar los contenidos de plomo del suelo
en donde se cultiva frijol (Phaseolus vulgaris) logran-
do un notable mejoramiento en el estrés ocasionado
por este elemento a través de la activación del siste-
ma antioxidante de las raíces del frijol (Howladar,
2014).
Un estudio desarrollado en la frontera entre In-
dia y Pakistán, en un área cultivada con caña de
azúcar y sorgo, en donde se usan grandes cantida-
des de fertilizantes fosforados que están reportados
como fuentes de metales pesados en los suelos re-
sultaron en reportes del uso potencial de estas plan-
tas como, fitoextractoras de plomo, cadmio y co-
bre pues sus Factores de Bioacumulación de Meta-
les (BAF) estuvieron alrededor de 1, lo que resulta
ser un muy buen indicador (Singh y Lee, 2016). En
Estados Unidos, el sorgo sembrado en suelos con-
taminados por metales pesados también mostró su
habilidad fitoextractora, solo o en mezcla con mico-
rrizas arbusculares del tipo Azotobacter chroococcum
(Dhawi, Datta y Ramakrishna, 2016).
Los humus extraídos de materiales composta-
dos de residuos de la extracción de palma de acei-
te Elaeis guineensis, principalmente los racimos va-
cíos mejorados con adición de fertilizantes de ba-
se NPK fueron evaluados en su poder fertilizante y
de fitoextraccion de metales pesados, especialmente
el cobre (Cu) en plantas de pepino (Cucurbita pepo).
Los resultados indican que el contenido nutricional
de los racimos vacíos es bajo, pero el aporte de po-
tasio es el más significativo. Respecto a su efecto en
los metales pesados, se concluyó que con adición
suplementaria de Nitrógeno se mejora la extracción
de cobre, tal como había resultado en otros traba-
jos desarrollados por Moreira et al en 2011 (Winarso,
Pandutama y Purwanto, 2016).
Un cultivo igualmente promisorio para la ex-
tracción de metales pesados es la colza o canola
(Brassica napus), debido a varias ventajas: 1. tiene
gran capacidad de acumular metales (2000 mg/K
para cadmio), 2. produce bastante biomasa, es fácil
de cultivar y tiene gran adaptabilidad climática y 3.
puede ser usada en la industria.
En China se hizo un estudio que comprobó que
existen variedades que acumulan cadmio en sus raí-
ces o semillas y por esta razón si la variedad con la
que se trabaja hiperacumula en la semilla debe ser
usada para la fabricación de biodiesel y en caso con-
trario, que la hiperacumulación ocurra en las raíces
ésta debe ser usada en la fabricación de aceites ve-
getales comestibles (Fu et al., 2016). Otra investiga-
ción comprobó que esta planta tiene un poder hiper-
acumulador de zinc y que se desarrolla muy bien
26
c


en suelos contaminados con este metal (Belouchra-
ni et al., 2016).
Con el fin de remover plomo y cadmio de aguas
residuales, y con potencial uso en suelos regados
con estas aguas, se emplearon plantas de las espe-
cies Eichhornia sp., Lemna sp., Spirodella sp., Azolla sp.,
Pistia sp. y se concluye que es promisorio el uso de
Lemma sp por su excelente hiperacumulación de los
dos metales, independientemente del pH del agua
tratada (Verma y Suthar, 2015).
Se trabajó en Egipto con Solanum nigrum y se
comprobó que tiene un gran poder de acumulación
de zinc en sus raíces y hojas, de plomo en sus tallos
y frutos, de cobalto en sus raíces y frutos. Se resal-
ta que los niveles encontrados en sus tejidos mu-
chas veces fueron superiores a los encontrados en
el suelo estudiado (Saad-Allah y Elhaak, 2017). Se
ha encontrado que esta planta se encuentra asocia-
da a micorrizas arbusculares del Phylum Ascomicota
y por ello su excelente rol como hiperacumuladora
de cadmio (Khan et al., 2017).
En Australia se comprobó la fitoextracción pro-
ducida por Acacia pycnantha y Eucalyptus camaldu-
lensis concluyendo que el E.camaldulensis presenta
en sus hojas un 1 500% más de cobre que los niveles
presentes en el suelo; que el promedio de factores de
bioconcentración son más altos en E.camaldulensis y
están muy cercanos a uno (1) para el cobre, zinc,
cadmio y plomo y además el factor de traslocación
de zinc y cadmio es más alto en Acacia pynantha (Ni-
rola et al., 2015). En Italia con la aplicación durante
cuatro años de un Sistema Integrado de Fitoreme-
diación (IPS), que incluye Acacia saligna, E. camaldu-
lensis, rhizobacterias y micorrizas se comprobó que
se puede producir una fitoestabilización en el sue-
lo de plomo, cadmio y zinc (Guarino y Sciarrillo,
2017).
La capacidad de Marsilea crenata para acumular
plomo en sus raíces y trasladarlo hacia sus hojas y
rebrotes fue comprobado mediante un experimen-
to a nivel de laboratorio en plantas de tomate. Las
evaluaciones fueron hechas mediante la técnica de
medición de sus respuestas bioeléctricas y se pudo
establecer que esta planta puede ser utilizada como
bioindicadora de contaminación por plomo en cul-
tivos comerciales de arroz o tomate, pues sus hojas
se tornan amarillentas cuando en el suelo hay pre-
sencia excesiva de este metal (Nurhayati, Hariadi y
Lestari, 2015).
En un estudio desarrollado bajo condiciones de
invernadero en Túnez se evaluó el papel de la alfal-
fa Medicago sativa y se encontró que su factor de bio-
concentración (la relación entre el contenido de los
metales en el suelo respecto al contenido en el fo-
llaje) demuestra su potencial uso en cualquier cul-
tivo aprovechando el amplio rango de adaptación
presente en esta leguminosa (Elouear et al., 2016).
Estos resultados se ajustan a otros encontrados por
(Flores-Cáceres, 2013); (Coyago y Bonilla, 2016).
5 Bioremediacion de metales pesa-
dos
La bioremediación utiliza agentes biológicos (mi-
croorganismos) para la eliminación completa de
contaminantes y/o sustancias tóxicas del medio
ambiente, mientras que la transformación de con-
taminantes tóxicos en formas inocuas a través de
las modificaciones químicas llevadas a cabo por or-
ganismos vivos (bacterias y hongos) se denomina
biotransformación (Dzionek, Wojcieszynska y Gu-
zik, 2016). En este sentido se han desarrollado en
los últimos años trabajos de investigación que han
tenido bastante éxito y que muestran posibles me-
canismos de bioremediación de suelos contamina-
dos (Benyahia y Embaby, 2016), y que presentan po-
tencialidad de ser aplicadas en el cultivo de cacao,
dada la facilidad de conseguir el material biológico
con el cual se trabajó.
Una de las dificultades que se le otorgan a la bio-
remediación es el largo tiempo que ha de pasar pa-
ra que se vean los efectos, sin embargo en trabajos
desarrollados en distintas partes del mundo se ha
comprobado que las bacterias endófitas asociadas a
especies vegetales hiperacumuladoras favorecen la
eficiencia del proceso de bioremediación y aumen-
tan la producción de biomasa vegetal mediante tres
mecanismos: (1) incremento de la superficie de la
raíz y la producción de pelos radiculares, (2) incre-
mento de la disponibilidad de los metales, (3) incre-
mento en la transferencia de metales solubles desde
la rizósfera hasta la planta (Ahemad, 2015). Algu-
nas de las especies de bacterias utilizadas para me-
jorar la extracción de metales pesados e hidrocar-
buros son: Burkholderia sp. (Yang et al., 2016), Scir-
pus triqueter (Chen et al., 2017), Pseudomonas sp. J4AJ
(Di Martino, 2015), Bacillus subtilis (Oyetibo et al.,
2017), Microbacterium sp. SUCR140 (Soni et al., 2013),
Delftia sp. JD2 (Ahemad, 2015).
En Brasil se diseñó un sistema de rehabilitación
que incluía la plantación de E. camaldulensis en sur-
c

27

REMEDIACIÓN
cos y Brachiaria decumbens entre los surcos interme-
dios, acompañado de siembra de micorrizas arbus-
culares del tipo Glomus sp, que ya ha sido usado en
programa de rehabilitación de áreas contaminadas
por metales pesados (Liu et al., 2017). Se encontró
un gran poder de extracción en esta combinación
de materiales en la Brachiaria, con un orden de efi-
ciencia de acumulación en su biomasa de Zn, Cu,
Cd y Pb. Además, se concluye en este trabajo que
el conocimiento de la dinámica de estos hongos en
su papel rehabilitador de suelos contaminados con-
tribuye a la revegetalización y establecimiento de
nuevos materiales vegetales en áreas muy contami-
nadas (Lopes et al., 2016; Nirola et al., 2015). Tam-
bién se ha trabajado con incorporación al suelo de
micorrizas arbusculares Glomus mosseae, Glomus in-
traradices, Glomus etunicatum para minimización de
cadmio en el suelo y se encontró que Bassia indica
puede ser utilizada en mezcla con estos hongos pa-
ra disminuir la dispersión del cadmio en el suelo
(Hashem et al., 2016).
La aplicación de biochar de Conocarpus en el sue-
lo al momento de la siembra redujo significativa-
mente las concentraciones de metales pesados en
plantas de maíz, mostrando un gran poder de inmo-
vilización: 60,5% en manganeso, 28% en zinc, 60%
en cobre, 47% en cobre (Al-Wabel et al., 2015).
En un test realizado a nivel de laboratorio en
Austria, en plantas de maíz inoculadas con la bac-
teria Burkholderia phytofirmans PsJN en mezcla con
lodos de grava se comprobó que ésta mejora sig-
nificativamente la fijación de metales pesados en el
suelo, evitando que contaminen el material vegeta-
tivo a través de procesos de inmovilización y esta-
bilización (Touceda-González et al., 2015; Yang et al.,
2016).
En la India se investigó la habilidad natural de
las bacterias nativas para reducir y destoxificar de
plomo, cadmio y cromo los efluentes industriales de
curtiembres depositados en ríos y tierras aledañas a
las fábricas. Después de hacer una caracterización
bioquímica se encontró que Micrococcus sp. y Hafnia
sp. tienen gran potencial de bioremediación de los
citados metales (Marzan et al., 2017).
La bacteria Microbacterium oleivorans ha sido es-
tudiada por su poder de descomponer hidrocarbu-
ros aromáticos policíclicos como el petróleo, y tam-
bién se ha evaluado para descontaminar tierras con-
taminadas con metales pesados encontrándose que
aún en pequeñas dosificaciones sus resultados son
bastante alentadores para continuar probándola en
diferentes condiciones y cultivos (Avramov et al.,
2016; Xia et al., 2015).
Los microorganismos cuentan con amplias capa-
cidades metabólicas que les permiten utilizar dife-
rentes tipos de sustratos con el objetivo de obtener
energía y en muchos casos transformarlos; los me-
tales pesados son sustratos que pueden ser inmovi-
lizados o transformados por estos organismos utili-
zando diversas estrategias, lo cual puede afectar su
biodisponibilidad.
Esta situación ha permitido que se puedan im-
plementar técnicas de biorremediación que involu-
cren el uso de hongos y bacterias con el fin de re-
ducir la carga contaminante de diversos ambientes
(Beltrán-Pineda y Gómez-Rodríguez, 2016). La uti-
lización de técnicas de ingeniería genética ha per-
mitido manipular cepas microbianas que exhiben
naturalmente buenas capacidades biorremediado-
ras para generar microorganismos con capacidades
potenciadas que muestran resultados promisorios
en estudios a nivel in vitro y a nivel de campo, sin
embargo, los mejores resultados se han obtenido al
utilizar en conjunto las capacidades de plantas y
microorganismos en un mecanismo conocido como
simbiótico (Baghour et al., 2001).
Las plantas hiperacumuladoras (metalófitas) tie-
nen la capacidad para remover, reducir, transfor-
mar, mineralizar, degradar, volatilizar o estabilizar
metales pesados gracias a su alta capacidad de acu-
mulación en las raíces y translocación diferentes
órganos vegetativos, alcanzando niveles de remo-
ción de hasta del 100% (Buta et al., 2014). Dentro
de las adaptaciones fisiológicas y bioquímicas se in-
cluye el desarrollo de estructuras complejas llama-
das metal-proteínas o metalotioneinas, que permi-
ten el control en la acumulación de Cd, Cr y Hg, y
que protegen a la célula ante efectos tóxicos (Paz-
Ferreiro et al., 2014).
Por otra parte, gracias a los avances en ingenie-
ría genética muchos genes que generan resistencia
a metales pesados han sido introducidos dentro de
las células vegetales, como es el caso de las espe-
cies vegetales transgénicas que expresan las proteí-
nas organomercurial liasa (MerB) y MerA (mercurio
reductasa), presentan una mayor tolerancia a com-
plejos de Hg orgánico y reduciendo Hg (II) a Hg (0).
La microremediación y la fitorremediación son con-
sideradas tecnologías promisorias en el tratamien-
to de la contaminación de metales pesados, su utili-
zación en campo y laboratorio evidencian el poten-
cial biotecnológico en la recuperación de ambientes
28
c


afectados (Swain, Adhikari y Mohanty, 2013).
6 Conclusión
En la naturaleza existen numerosos organismos con
la capacidad de fijar o absorber los metales pesados,
la mayoría con origen antrópico, que se encuentran
presentes en la solución del suelo y que luego termi-
nan contaminando los alimentos consumidos. Para
el cultivo de cacao es necesario desarrollar progra-
mas integrales de remediación, que incluyan téc-
nicas de fitoremediación (B. campestris, M. sativa o
E.camaldulensis) y de bioremediación (micorrizas ar-
busculares del genero Glomus, y bacterias como M.
oleivorans y B. phytofirmans) y aunque los mejores re-
sultados se logran en tiempos relativamente largos,
es necesario iniciar desde ahora para tener la segu-
ridad de ofrecer un chocolate con buen sabor y aro-
ma y que cumpla con la normatividad vigente sobre
contenidos de plomo y cadmio.
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