¿Por qué se plantan girasoles a la sombra de los desastres nucleares? » Cienciahoy

Los girasoles pueden absorber altas concentraciones de isótopos radiactivos y secuestrarlos en tallos y hojas, por lo que se han empleado para limpiar sitios contaminados luego de desastres nucleares.

Como le dirá cualquier jardinero experimentado, un apocalipsis zombi no es el mejor momento para podar sus verduras o hacer trabajos de mantenimiento en el jardín delantero. Sin embargo, si alguna vez has jugado a Plants vs. Zombies, entonces sabrás que plantar plantas que matan zombis en tu césped es lo correcto si quieres mantener a raya a los monstruos.

“¿Sabías”, le dije a mi hermana, que estaba plantando girasoles digitales en un frenesí loco, “que los girasoles son el símbolo internacional del desarme nuclear?” Su mirada, que había estado fija en la pantalla, se desplazó hacia mi rostro. “¿En realidad? ¿Por qué?”

“En 1996, cuando Ucrania se convirtió en un estado sin armas nucleares, se plantaron girasoles en una base de misiles en el país para celebrar esta ocasión monumental. Desde entonces, los girasoles se han convertido en un símbolo de un mundo libre de armas nucleares, pero eso no es todo en la historia. Se ha descubierto que plantar girasoles después de un accidente nuclear puede ayudar a limpiar las áreas contaminadas, dadas las condiciones adecuadas”.

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Tras la fusión de la central eléctrica de Chernobyl en Ucrania, que liberó más de 100 elementos radiactivos al medio ambiente, se plantaron girasoles en masa para extraer los isótopos radiactivos de los sitios afectados por la lluvia radiactiva, un enfoque basado en el principio de la fitorremediación, que emplea el uso de plantas para limpiar el medio ambiente.

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Sitio abandonado en Pripyat, Chernobyl (Crédito de la foto: Fotokon/Shutterstock)

El proyecto de girasoles de Chernobyl nació en 1994 cuando una empresa con sede en Nueva Jersey plantó girasoles en una balsa flotante para absorber los isótopos radiactivos del agua. La prueba se llevó a cabo en un estanque de 75 m2 ubicado a una distancia de 1 km del reactor de Chernóbil.

Se observó que las plantas absorbieron selectivamente radiocesio (137Cs) y radioestroncio (90Sr) del agua y los resultados indicaron que alrededor del 95 % de los radionúclidos se habían eliminado en un lapso de solo diez días. Mientras que la mayoría de los 137C se quedaron en las raíces, la mayoría de los 90Sr se trasladaron a los brotes. Los girasoles no metabolizaron los radionúclidos; fueron incinerados y los residuos radiactivos fueron dispuestos de forma segura.

Limpiando con girasoles: el hiperacumulador

La vida surgió en la Tierra cuando los niveles de radiación eran mucho más altos de lo que son hoy. Las plantas, en respuesta, desarrollaron formas que les permitieron sobrevivir en condiciones adversas, por lo que no sorprende que algunas plantas hayan desarrollado sistemas complejos que permiten la absorción y eliminación de materiales tóxicos e incluso radiactivos.

Los girasoles tienen la capacidad de absorber cantidades extremadamente grandes de elementos tóxicos en sus tejidos, como 137Cs y 90Sr, que se encontraron en los sitios contaminados radiactivamente (suelo y estanques) alrededor de la planta de energía. Debido a esta capacidad mejorada de absorción de metales, los girasoles se llaman hiperacumuladores.

Proceso de fitorremediación

Las plantas hiperacumuladoras pueden emplearse para la fitorremediación (Crédito de la foto Townie/Wikimedia commons)

No todas las plantas pueden sobrevivir después de absorber toxinas; muchos no pueden evitar el envenenamiento y mueren. Sin embargo, la enorme biomasa de un girasol y su capacidad para crecer rápidamente le permiten aislar los contaminantes y seguir creciendo.

Ciertos isótopos nucleares imitan los nutrientes que el girasol normalmente absorbería del suelo. El cesio, por ejemplo, imita al potasio, que es esencial para la fotosíntesis, mientras que el estroncio es paralelo a la química del calcio, que es necesario para el crecimiento y desarrollo estructural de la planta. Mientras busca estos nutrientes, la planta absorbe fácilmente el cesio y el estroncio que imitan estos elementos.

Los girasoles son competentes en la translocación de contaminantes de raíz a brote, es decir, los contaminantes radiactivos absorbidos se concentran en la biomasa de la planta y se convierten en formas basadas en carbono. La biomasa cosechable de los girasoles adultos se puede eliminar mediante pirólisis, un proceso en el que se quema el carbono orgánico de la planta, dejando residuos radiactivos. Los residuos radiactivos se pueden convertir en vidrio mediante vitrificación para almacenarlos de forma segura bajo tierra.

Siempre existe la posibilidad de que las plantas hiperacumuladoras sean ingeridas por animales o aves, lo que provoca que la contaminación se propague a lo largo de la cadena alimentaria. Por eso, normalmente, los girasoles se cosecharían antes de que comiencen a dar semillas, ya que el objetivo es cosechar la biomasa que contiene los contaminantes. Una vez que se inicia la floración y la producción de semillas, las plantas no crecen mucho vegetativamente (raíces, tallos y hojas se conocen como partes vegetativas de la planta), es decir, la producción de tejido cosechable para almacenar los contaminantes es mucho menor.

Girasoles en Fukushima

Para Chernobyl, mientras que la descontaminación del agua con girasoles mostró resultados favorables, la limpieza del suelo no fue tan efectiva. Dado que los métodos de remediación se implementaron unos años después de la lluvia radiactiva, el cesio radioactivo ya se había adherido a las partículas del suelo, lo que dificultó su extracción del suelo.

También se plantaron girasoles en Fukushima, Japón, después de que un fuerte terremoto desencadenara un tsunami, que condujo a un desastre nuclear en la planta de energía nuclear de Fukushima Daiichi en 2013. Sin embargo, los esfuerzos para implementar la fitorremediación usando girasoles aquí no se consideraron exitosos y tuvieron un marcado resultado diferente al de Chernobyl, que podría atribuirse a que Fukushima utilizó una variedad de girasol sin capacidad de fitoextracción y fijación de cesio en el suelo.

Este fracaso tuvo implicaciones significativas en términos de resaltar la importancia de seleccionar tipos de plantas para que la fitorremediación sea factible. Las especies de plantas seleccionadas deben ser tolerantes a altas concentraciones del contaminante, mientras acumulan una cantidad sustancial del contaminante objetivo en sus tejidos. Debe crecer rápidamente y tener una alta capacidad de producción de biomasa. La mostaza de campo, el amaranto y la cresta de gallo son algunas otras plantas que se han utilizado para la fitorremediación.

Dado que la radiación después de un desastre nuclear a menudo descansa en las pulgadas superiores del suelo, con el fin de descontaminar ese suelo, Japón ha intentado otro método para excavar los desechos nucleares del suelo mediante la eliminación de las capas superiores del suelo donde los contaminantes han establecido. La tierra tóxica extraída se empaqueta en bolsas de plástico y luego se almacena para su eliminación fuera del sitio. Esta es una empresa masiva que no solo es costosa, sino también altamente peligrosa, ya que implica el transporte del material contaminado a un sitio diferente, lo que agrega riesgos de contaminación secundaria.

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Suelo recolectado de áreas contaminadas en Fukushima (Crédito de la foto: Nishi81/Shutterstock)

Si bien la remediación de sitios contaminados con girasoles parece ser un enfoque prometedor, existen muchas variables que afectan la extracción de contaminantes por parte de la planta. Para empezar, los girasoles no tienen la misma afinidad por todos los metales, lo que significa que los girasoles no pueden limpiar completamente los sitios contaminados por sí mismos y deben plantarse con otros hiperacumuladores que posean diferentes preferencias de metales.

Además, la fitorremediación logra los mejores resultados en sitios donde la profundidad de contaminación es poco profunda. Otros factores, como las características de los desechos radiactivos y la concentración objetivo de radionucleidos en los desechos, también influyen en el proceso.

Otra razón para investigar la fitorremediación con girasoles es que el material vegetal cosechado podría utilizarse posteriormente para producir energía. La fitorremediación es un proceso que requiere mucho tiempo, pero el tiempo requerido para la descontaminación se puede hacer económicamente productivo utilizando la biomasa contaminada de los girasoles para producir biocombustibles que, a su vez, podrían reducir el costo de la remediación.

Desde levantar el ánimo de las personas hasta eliminar la toxicidad del suelo y el agua, los girasoles deslumbran con un brillo que exige ser admirados. Con su potencial para limpiar el medio ambiente de lo no deseado, el girasol no es una mera flor; las innumerables posibilidades vinculadas a la biología de la planta acaban de empezar a manifestarse. La investigación es fundamental para darse cuenta del potencial futuro asociado con el papel del girasol como fitorremediador.

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