fitorremediação - My Laureate - Laureate International Universities

FPB – FACULDADE INTERNACIONAL DA
PARAÍBA, JOÃO PESSOA - PB
FITORREMEDIAÇÃO NA RECUPERAÇÃO DE
SOLOS SALINOS: UMA QUESTÃO AMBIENTAL
EDIVALDO GALDINO FERREIRA, DSc
Private & Confidential
FITORREMEDIAÇÃO
Introdução: O aquecimento global provoca um grande impacto na
agricultura com o aumento de áreas onde as plantas são sujeitas a
estresses ambientais...
O aumento de áreas salinizadas tem ocorrido no Brasil e no mundo,
em regiões de clima árido e semiárido onde a pluviosidade é
insuficiente para promover a lixiviação dos sais oriundos do
intemperismo dos minerais formadores dos solos.
Trinta milhões de ha do planeta são afetados por sais, e de 0,25 a
0,5 milhões de ha de área produtiva são perdidos por ano pela
salinização do solo.
No Nordeste brasileiro os solos afetados por sais ocupam uma
área aproximada a 9,1 milhões de hectares.
© 2013 Laureate International Universities® | Confidential & Proprietary, By Edivaldo Galdino
11/11/2014
1
FITORREMEDIAÇÃO
• O solo, pela sua importância em mecanismos bióticos e abióticos, se
traduz na representação da vida. É um recurso interativo e mantém
relações sinérgicas com processos fundamentais para manutenção da
evolução humana na Terra.
• A preservação da qualidade do solo é considerada capital, pois está
diretamente relacionada a diferentes segmentos de vital importância
no sentido agrícola, ambiental, econômico e social.
• A qualidade do solo deve ser preservada, pois, embora que os efeitos
da degradação por sódio afetem as condições físicas do solo, seus
danos são ampliados no contexto geral do solo e na sua interação com
os elementos ambientais.
Private & Confidential
2
FITORREMEDIAÇÃO
• Os solos salinos/sódicos apresentam uma concentração de sais
suficientemente alta para reduzir o crescimento da maioria das
espécies vegetais.
• Com a previsão do aumento da população de 6,1 bilhões em 20s01,
para 9,3 bilhões, em 2050, a produção de alimentos tem que aumentar
para a garantia da segurança alimentar.
• Tese de Malthus: A população cresce em ordem geométrica, e os
alimentos, em ordem aritmética.
• O incremento da tolerância à salinidade em plantas sensíveis, as
GLICÓFITAS, e a domesticação de espécies silvestres tolerantes, as
HALÓFITAS, são fundamentais para o crescimento de culturas em
áreas salinizadas ou em risco de salinização.
Private & Confidential
3
FITORREMEDIAÇÃO
• Diversidade de plantas com tolerância à salinidade:
GLICÓFITAS E HALÓFITAS
• A tolerância à salinidade depende da aptidão das plantas em se
desenvolver sob condições de estresse salino.
• As plantas podem ser classificadas como HALÓFITAS, que se
desenvolvem naturalmente em ambientes com elevadas concentrações
salinas, e as GLICÓFITAS, que não se desenvolvem em ambientes
com altos teores salinos.
• Para adaptação aos expressivos teores de sais do solo, as plantas
HALÓFITAS possuem determinados mecanismos de sobrevivência.
• Algumas espécies apresentam elevada tolerância à salinidade, outras,
são altamente susceptíveis.
Private & Confidential
4
FITORREMEDIAÇÃO
• As plantas HALÓFITAS, pelas suas altas taxas de absorção e
acumulação de sais nos tecidos, sobretudo na parte aérea, apresentam
a habilidade de extrair sais do solo.
• O estresse salino causa um rápido e potencialmente severo
decréscimo da taxa de crescimento foliar.
• A queda na velocidade de elongação foliar resulta de uma redução no
número de células em processo de elongação.
• Do ponto de vista biofísico, as células das folhas de uma planta em
stress salino apresentam uma reduzida taxa de expansão, devido a
uma baixa taxa de absorção de água e osmólitos; ao enrijecimento da
parede; ou à queda no turgor celular.
Private & Confidential
5
EFEITO DA SALINIDADE SOBRE AS PLANTAS
• Os efeitos do estresse salino estão baseados em quatro mecanismos:
• (1) a absorção de água dirigida osmoticamente, necessária para o
crescimento celular, pode ser inibida pelo baixo potencial hídrico no
espaço radicular (estresse osmótico);
• (2) os solutos normalmente usados para gerar pressão osmótica
podem não estar disponíveis em quantidades suficientes devido à
competição do Na+ e do Cl- por sítios de absorção (desequilíbrio
nutricional);
• (3) Na+ e Cl- podem estar disponíveis em quantidade suficiente para
serem usados como osmólitos, mas as células podem não estar
habilitadas a lidar com esses íons adequadamente e sofrem efeitos
tóxicos (toxidez iônica);
• (4) as células podem produzir reações específicas a elevadas
concentrações de NaCl, como alteração na taxa de síntese da parede
celular (resposta regulatória).
Private & Confidential
6
FITORREMEDIAÇÃO
•
•
•
•
• Ajuste Osmótico das plantas HALÓFITAS
As células vegetais são capazes de constituir um equilíbrio osmótico
quando há o aumento da salinidade do solo.
O componente osmótico resulta das altas concentrações de sais
dissolvidos na solução do substrato, que reduzem o potencial
osmótico dessa solução, diminuindo a disponibilidade da água para a
planta.
Essa alteração de energia no sistema traz a redução do potencial
hídrico, dificultando o movimento de água e nutrientes através das
membranas das raízes para o interior da célula.
Observa-se que as HALÓFITAS promovem o ajuste osmótico
através da absorção e acumulação de sais nas folhas, considerado um
fator importante dentre os mecanismos de tolerância ao sal.
Private & Confidential
7
FITORREMEDIAÇÃO
O QUE É?
A fitorremediação é uma estratégia de biorremediação, que consiste de
procedimentos que envolvem o emprego de plantas que removem, imobilizam
ou tornam os contaminantes inofensivos ao ecossistema.
Esta prática pode ser empregada em solo sódico ou salino sódico, onde o
contaminante é o sal e, ou, o sódio.
A fitoextração utiliza espécies de plantas que absorvem e acumulam o sódio na
parte aérea, a qual pode ser removida da área.
A fitoextração é um processo eficiente de recuperação de solos salinos sódicos,
comparável à utilização de corretivos químicos.
A fitorremediação é um método de remediação de solos contaminados de custo
razoável, ambientalmente seguro e de maior aceitação pelo público.
© 2013 Laureate International Universities® | Confidential & Proprietary By Edivaldo Galdino 11/11/2014
8
FITORREMEDIAÇÃO
• Vantagens da Fitorremediação:
• a) Elimina o custo com corretivos químicos;
• b) Possibilita o uso de produtos fornecidos pela espécie cultivada;
• c) Melhora a estabilidade dos agregados do solo e criação de
macroporos, otimizando as propriedades hidráulicas do solo e
proliferação das raízes;
d) Promove maior disponibilidade de nutrientes;
• e) Possibilita a recuperação do solo em profundidades maiores; e
• f) Após a fitorremediação e no próprio processo, o solo pode
aumentar o seqüestro de carbono, tendo implicações ambientais
positivas.
Private & Confidential
9
PLANTAS UTILIZADAS NA FITORREMEDIAÇÃO
• A Atriplex nummularia Lindl.
• Originalmente de zonas temperadas, subtropicais e mediterrâneas,
da Austrália, o gênero tem se desenvolvido bem onde ocorrem solos
salinos e, ou, sódicos similares à região de origem; como as zonas de
clima árido ou semiárido da América do Sul e o Nordeste brasileiro.
• É pertencente à família Chenopodiacea e compreende uma
diversidade de espécies, estimando-se cerca de mais de 400 espécies.
• Sua introdução no Brasil data da década de 1930, sendo
estabelecida no Nordeste brasileiro pela Inspetoria Federal de Obras
Contra as Secas – DNOCS.
Private & Confidential
10
PLANTAS PARA FITORREMEDIAÇÃO
• A rusticidade do gênero Atriplex é refletida nos ambientes em que as
suas espécies são encontradas, suportando desde zonas climáticas
áridas e semiáridas, com restrita disponibilidade de água, até áreas em
condições ideais para a maioria das plantas cultivadas.
• Desenvolve-se bem em solos profundos, em regiões com 150 a 200
mm de precipitação anual, mas pode sobreviver bem com apenas 50
mm/ano, apresentando eficácia no uso da água, resultante do seu
metabolismo C4; e sua característica de suculenta que está
intimamente relacionada à salinidade.
• O desenvolvimento da Atriplex em locais de características adversas
é devido a sua fisiologia, que possui dois mecanismos associados da
tolerância à salinidade, sendo capaz de acumular sais no interior das
células e eliminá-los através das folhas, por meio de vesículas
especializadas localizadas em sua superfície, características que lhe
garantem posição de destaque entre as halófitas.
11
Private & Confidential
PLANTAS PARA FITORREMEDIAÇÃO
• A Atriplex nummularia demonstra alta afinidade com o processo de
fitorremediação de solos afetados por sais, técnica empregada em
áreas compatíveis com o habitat natural da espécie, que são zonas
áridas e semiáridas; onde a presença de solos salinos é recorrente.
• A habilidade de absorção de sais através do seu sistema fisiológico
lhe rendeu a denominação vulgar de erva-sal. Adicionalmente, a
Atriplex produz grande quantidade de biomassa e é
hiperacumuladora de sais, atributos contemplados pelo processo de
fitorremediação.
• Além de apresentar esses mecanismos especializados, a Atriplex
nummularia destaca-se pelo seu potencial forrageiro, constituindo-se
como fonte alternativa de alimentos.
• A erva-sal é importante pelas suas potencialidades de sobrevivência
e produção vegetal, mostrando bom potencial para a revegetação de
solos degradados pela salinidade.
Private & Confidential
12
PLANTAS PARA FITORREMEDIAÇÃO
• Estudos sobre fitorremediação em solos afetados por sais são
encontrados na literatura desde os anos de 1920 e 1930;
• A cevada foi a primeira cultura utilizada no tratamento com
fitorremediação. Também foram empregados, em diferentes épocas,
trevo de cheiro indiano, trevo branco indiano e alfafa.
• O êxito da fitoextração em solo salino-sódico está sujeito às
características da espécie utilizada no processo, que deve suportar
altos níveis de salinidade e sodicidade, ser hiperacumuladora de sais e
apresentar alta taxa de crescimento e produção de biomassa.
• Estabelecida no solo, a planta relaciona-se com o meio, promovendo
alterações nas suas propriedades químicas, físicas e biológicas e
recebendo a influência das mesmas sobre o crescimento e a
capacidade de extração de sais.
Private & Confidential
13
Potencialidades da técnica
• A fitorremediação exibe elevado potencial de implementação, devido
às vantagens que apresenta em relação às outras técnicas de
remediação do solo.
• Uma das principais vantagens da técnica é o menor custo em relação
às técnicas convencionais.
• O emprego da vegetação HALÓFITA traz benefícios de diferentes
aspectos, atuando nas propriedades químicas e físicas do solo e nas
questões ambientais.
• A proliferação das raízes promove fendas estruturais que permitem a
recuperação do solo em profundidades maiores.
• O retorno de plantas a essas áreas proporciona a melhoria da atividade
biológica do solo pelo enriquecimento em carbono, matéria prima
para micro-organismos adaptados a ambientes com excesso de sais
Private & Confidential
14
SELEÇÃO DE ESPÉCIES
• A seleção de espécies a serem utilizadas na fitorremediação deve ser
baseada não só na habilidade de suportar elevados níveis de
salinidade e sodicidade, mas também na capacidade de fornecer um
produto útil na propriedade rural.
• Outro requisito para uso na fitorremediação de solos salinos é a
capacidade de suportar ambientes com deficiência de oxigênio,
problema que frequentemente ocorre em solos dessa natureza, quer
pela necessidade de irrigações intensivas na lixiviação de sais, ou pela
dificuldade natural de infiltração de água nas épocas chuvosas.
Private & Confidential
15
A FPB E A INICIAÇÃO CIENTÍFICA
• A FPB – FACULDADE INTERNACIONAL DA
PARAÍBA através de suas representações,
estimulam os estudantes da Escola de engenharia e
Tecnologia para iniciação científica, realizando
trabalhos em parceria com a EMEPA, Empresa de
Pesquisa do Estado da Paraíba, instituição vinculada
à EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa
Agropecuária e à Secretaria de Estado da
Agricultura, no desenvolvimento de trabalhos de
pesquisa técnica científica, visando solucionar
problemas agrícolas e ambientais do Estado.
Private & Confidential
16
PROJETO ELABORADO FPB/EMEPA
• “Avaliação do potencial bioindicador e fitorremediador de
espécies vegetais na recuperação de solos salinos sódicos”.
• Pesquisa a ser implantada em região do semiárido brasileiro,
reconhecida como área salinizada, para testes de espécies vegetais na
fitoextração de sais.
• Objetivo Geral:
• Avaliar o potencial da espécie algarobeira (Prosopis juliflora) em
plantios puros e consorciada a atriplex (Atriplex numulária) e a feijão
guandu (Cajanus cajan) na fitorremediação dos solos salinos, visando
a recuperação e inserção desses solos ao aproveitamento agrícola.
Private & Confidential
17
PROJETO ELABORADO FPB/EMEPA
• Objetivos Específicos:
• Quantificar os teores de sais da Prosopis juliflora na fitoextração do
solo mediante absorção pelas raízes, transporte e concentração na
biomassa da parte aérea;
• Avaliar a eficiência da Prosopis juliflora em plantios puros adensados
e consorciada na remoção dos sais do solo;
• Analisar as concentrações dos sais presentes nos solos e suas
características físicas e químicas no início e no final do experimento;
Private & Confidential
18
METODOLOGIA DO PROJETO
• Metodologia
• O projeto será implantado à jusante e a montante da represa no município de
Boqueirão-PB em solos em Neossolos flúvicos e Vertissolos salinos sódicos.
• Os tratamentos são: (1) algaroba no espaçamento 2 x 2 m em plantio puro; (2)
algaroba consorciada com Atriplex adensado entre plantas e linhas; (3) algaroba
consorciada com feijão guandu adensado entre plantas e linhas; e (4) algaroba
consorciada com Atriplex e feijão guandu adensada entre plantas em fileiras
alternadas; (5) Atriplex em plantio puro; (6) feijão guandu em plantio puro. O
delineamento experimental é em blocos inteiramente cazualizados (6 tratamentos e
3 repetições).
Serão avaliados o vigor das plantas, aos 18, 24 e 36 meses, e feitas podas a 50 cm
de altura e diâmetro dos ramos. A biomassa fracionada em folhas e ramos será
pesada, e seca a 65oC, até peso constante obtendo-se massas fresca e seca.
Posteriormente será moída e determinados os teores de sódio, potássio, cálcio e
magnésio.
Private & Confidential
19
RESULTADOS ESPERADOS
• Espera-se ao final da pesquisa obter um conjunto de dados qualiquantitativos sobre o desempenho das espécies vegetais selecionadas
na fitoextração dos sais e reabilitação dos solos afetados.
• Esses resultados servirão de fonte de informação para reabilitação dos
solos em outras áreas afetadas.
• Os dados serão publicados sob a forma de artigos em revista idônea
indexada, e TCC, assim como, serão também apresentados relatórios
técnicos parcial e final.
• A médio e longo prazo se espera o engajamento dos agricultores para
manejo dos solos e preservação ambiental das áreas contribuindo para
a convivência e exploração agrícola racional dos solos do semiárido.
• Contribuir na formação técnica científica dos estudantes envolvidos,
assim como, estimular novas equipes de pesquisa na Instituição.
• Contribuir com a produção de alimentos para a população.
Private & Confidential
20
“A fome não é um fenômeno natural e sim um produto
artificial de
conjunturas econômicas defeituosas. Um produto da
criação humana e,
portanto, capaz de ser eliminado pela vontade do próprio
homem.”
Josué de Castro
GRATOS PELA ATENÇÃO!
Edivaldo Galdino Ferreira
Professor DSc
Engenharia Ambiental e Serviço Social
[email protected]
[email protected]
[email protected]
http://lattes.cnpq.br/7984425484080898
+55 (83) 8890 7359/9976-3027
22