Mejoramiento ambiental

Los álamos también están siendo utilizados en Norteamérica y Europa para otros fines notables, como la fitorremediación de distintos tipos de contaminantes.
Gracias a una gran capacidad adaptativa y a características como una alta tasa de transpiración, un sistema radicular (vigoroso y extendido) y una fácil propagación, el uso de variedades híbridas de álamo es posible para la fitoextracción de compuestos contaminantes presentes en el ambiente (suelo y agua), así como para la fitoestabilización de tranques de sustratos potencialmente tóxicos (como por ejemplo los relaves mineros).

Efectivamente, diversas especies del género Populus poseen elevadas tasas de transpiración, pudiendo llegar hasta los 100 litros/día/árbol a la edad de 5 años (EPA, 1998). A su vez, muchas de ellas tienen una capacidad freatofítica que le permite alcanzar napas freáticas o las zonas saturadas del suelo (EPA, 1998).

La capacidad de absorber una significativa cantidad de agua convierte a los híbridos de álamo en excelentes mecanismos biológicos de descontaminación ambiental. Según lo señalado por Dix et al (1997), Purson y Adriano (1999), polutos tales como nitratos, compuestos derivados del petróleo y ciertos metales pesados pueden ser removidos mediante:

1. Absorción directa por los árboles,
2. Absorción en las raíces y materia orgánica del suelo, y
3. Degradación en la rizósfera, facilitada por microorganismos simbióticos.
Las fuentes de contaminación para las cuales los sistemas de fitorremediación con híbridos de álamo han sido implementados son:
1. Aguas servidas domiciliarias e industriales (Ecolotree, 2001);
2. Suelos contaminados con residuos de explosivos (Tompson y Schnoor, 1997), solventes (EPA, 1998; Adema y Oliveira, 1998) o petroquímicos (Ecolotree, 2001);
3. Vertederos con problemas de lixiviación y efluentes de plantas de tratamiento de aguas servidas (Dickel, 1999; Boyajian y Devedjian, 1999; Fattig, 1999; USDA, 2003);
4. Tranques de relaves (EPA, 2003); y
5. -a modo de filtros verdes- en riberas de ríos aledañas a terrenos agrícolas saturados de fertilizantes y herbicidas (Dix et al, 1997).

A pesar de la alta capacidad de transpiración de los álamos, señalada más arriba, la EPA (1998) indica que la fitorremediación con álamos, por tratarse de un sistema basado en plantas, dependerá de la energía solar y de la biología propia de los árboles, a diferencia a los métodos mecánicos. De esa manera, las tasas de absorción de agua varían con la edad y el origen genético de los árboles, así como también con la hora del día, época del año, cantidades de radiación solar, y otros factores climáticos y geográficos. Como resultado, las tasas de transpiración son altamente específicas a sitios determinados.

Por otra parte, el rápido crecimiento y gran producción de biomasa implican una importante demanda de nutrientes para el álamo. Experiencias desarrolladas en Norteamérica han demostrado que la aplicación de los residuos estabilizados, derivados del tratamiento de aguas servidas (biosólidos), permite cubrir esa demanda, potenciando significativamente el crecimiento de los árboles, así como la fitorremediación de distintos tipos de contaminantes.

La operación de múltiples plantas de tratamiento de aguas servidas a lo largo del país está generando grandes cantidades de biosólidos, los cuales actualmente son derivados hacia vertederos con una capacidad de acumulación limitada. Los biosólidos pueden ser una fuente económica para complementar los requerimientos nutricionales de plantaciones de álamo, particularmente de aquellas establecidas con variedades seleccionadas por su alta demanda de nitrógeno y fósforo (principales elementos contenidos en este tipo de desechos).  La forestación utilizando biosólidos puede ser realizada sobre suelos con distinta productividad, así como también, sobre algunos substratos, que por sus características propias, dificultan el crecimiento natural de los árboles.  Esta última situación puede observarse sobre tranques de relaves mineros o sobre rellenos sanitarios.

La materia orgánica aportada por los biosólidos puede mejorar las características físico-químicas de los suelos y substratos, favoreciendo la sobrevivencia y el desarrollo de los árboles. Particularmente en el caso de tranques de relaves y rellenos sanitarios, el establecimiento de una cubierta arbórea (fitoestabilización) permitiría la rehabilitación de los terrenos en donde están localizados, minimizando los efectos erosivos que sobre ellos ejercen el viento y la lluvia. De esta forma, los riesgos asociados a su colapso y erosión serían reducidos, evitando la dispersión de los elementos contaminantes contenidos en ellos.

os sistemas de fitorremediación con álamo, además de descontaminar, conforman plantaciones factibles de manejar para la producción de biomasa utilizable como biocombustible, o para la producción maderera (Ecolotree, 2001; EPA, 1998) o simplemente para la fijación de carbono (Isebrands y Karnosky,  2001). Algunos beneficios adicionales son la protección del suelo, formación de cortinas cortavientos y barreras atenuadoras de ruido y la protección de la fauna. Esto es muy importante si se tiene presente lo indicado por Boyajian y Devedjian (1999): “la comunidad en general necesita de tecnologías que protejan su salud, que sean agradables estéticamente y que tengan un impacto positivo en el entorno”. Esto es posible con el cultivo del álamo.

Los programas de mejoramiento genético de álamo tradicionalmente han considerado la hibridación interespecífica con el fin de explotar la heterósis producida en los cruzamientos. En fitorremediación, las especies Populus trichocarpa y Populus deltoides son comúnmente cruzadas debido a que el híbrido P. trichocarpa x P. deltoides posee hojas hasta cuatro veces más grandes que las de los individuos parentales, y con ello, una mayor capacidad de transpirar agua (Adema y Oliveira, 1998). Otros cruces como P. trichocarpa x P. maximowiczii y P. deltoides x P. nigra son utilizados para la fitorremediación de contaminantes específicos como solventes orgánicos o residuos de explosivos (EPA, 1998; Tompson y Schnoor, 1997). Por otra parte, el mejoramiento genético clásico es potenciado con el uso de la ingeniería genética, permitiendo que híbridos tales como P. alba x P.glandulosa, P. deltoides x P. nigra  y P. nigra x P. maximowczii desarrollen sistemas radiculares más grandes, capaces de fitorremediar la presencia de nitratos o herbicidas como el glifosato (Dix et al, 1997).

Desde el año 2002, el CTA comenzó a desarrollar estudios orientados a seleccionar variedades de álamo potencialmente útiles para la fitorremediación. Nuestra prioridad es orientar la selección hacia situaciones asociadas a la presencia de residuos provenientes de la minería (relaves, residuos líquidos), residuos domiciliarios (rellenos sanitarios y lixiviados). En nuestros esfuerzos, hemos contado con el apoyo de centros de investigación de Francia (Institute National de la Recherche Agronomique, INRA, Centre de Nancy).

La principal hipótesis científica que ha sustentado nuestro trabajo sostiene que entre los híbridos de álamo que constituyen el patrimonio genético del CTA existen genotipos capaces de desarrollarse normalmente en condiciones que involucran la presencia de niveles elevados de metales pesados, salinidad, compuestos nitrogenados o fosfatados y biogases. Esta capacidad les permitiría crecer satisfactoriamente en suelos o sustratos en donde estas condiciones limitantes estén presentes.

Mientras que nuestra principal hipótesis tecnológica nos indica que es posible establecer sistemas de fitorremediación eficientes para situaciones que implican la presencia de depósitos de relaves mineros y rellenos sanitarios o la forestación con elevadas tasas de aplicación de biosólidos provenientes del tratamiento de aguas servidas. Esto se lograría utilizando álamos especialmente seleccionados para tal efecto, en forma combinada con una adecuada metodología para la caracterización y manejo de las condiciones a ambientales en donde sean establecidos.

La innovación que esperamos producir a través de esta línea de trabajo está relacionada con el mejoramiento del componente biológico-vegetal involucrado en los sistemas de fitorremediación utilizados hasta ahora en el país. Esto abre la posibilidad de contar con una tecnología más eficiente para estos fines. Lo anterior gracias a que la forestación con álamos especialmente seleccionados podría ser lograda en un menor tiempo respecto a otros tipos de árboles forestales y el objetivo final de fitorremediación podría ser alcanzado efectivamente, gracias a sus características biológicas propias.

Esta innovación será puesta en marcha en los próximos cinco años y los productos obtenidos de su desarrollo serán principalmente:

1. Un conjunto de variedades de álamo seleccionadas como candidatas para crecer satisfactoriamente sobre suelos, relaves y rellenos sanitarios manejados con o sin biosólidos;
2. Un conjunto de variedades con potencial para crecer bajo esquemas de aplicación de lixiviados (tratados) producidos por los rellenos sanitarios, y
3. El conocimiento de aspectos geotécnicos-ambientales propios del establecimiento de sistemas de fitoestabilización con álamo.

Estos productos podrán ser utilizados por empresas mineras o sanitarias para el manejo de sus residuos sólidos y liquídos. A su vez, agentes intermedios, tales como empresas de servicios forestales, de geotécnia-ambiental, viveristas, empresas encargadas del manejo de áreas verdes, etc., serán los encargados de realizar el escalamiento comercial en el uso de estos productos tecnológicos.