La fitotecnología (del griego antiguo φυτο ( phyto ) 'planta' y τεχνολογία (technología) ; de τέχνη (téchnē) 'arte, habilidad, artesanía' y -λογία (-logía) 'estudio de-') implementa soluciones a problemas científicos y de ingeniería en forma de plantas . Se distingue de la ecotecnología y la biotecnología , ya que estos campos abarcan el uso y estudio de los ecosistemas y los seres vivos, respectivamente. El estudio actual de este campo se ha dirigido principalmente a la eliminación de contaminantes ( fitorremediación ), el almacenamiento (fitosecuestración) y la acumulación (ver hiperacumuladores ). Las tecnologías basadas en plantas se han convertido en alternativas a los procedimientos de limpieza tradicionales debido a sus bajos costos de capital, altas tasas de éxito, bajos requisitos de mantenimiento, valor de uso final y naturaleza estética.
La fitotecnología es la aplicación de plantas a problemas científicos y de ingeniería. La fitotecnología utiliza los servicios ecosistémicos para proporcionar una solución diseñada específicamente para un problema. Los servicios ecosistémicos, definidos en términos generales, se dividen en cuatro grandes categorías: aprovisionamiento (es decir, producción de alimentos y agua), regulación (es decir, control del clima y las enfermedades), apoyo (es decir, ciclos de nutrientes y polinización de cultivos) y cultural (es decir, beneficios espirituales y recreativos). Muchas veces, solo se maximiza uno de estos servicios ecosistémicos en el diseño del espacio. Por ejemplo, un humedal construido puede intentar maximizar las propiedades de enfriamiento del sistema para tratar el agua de una instalación de tratamiento de aguas residuales antes de introducirla en un río. El beneficio diseñado es una reducción de la temperatura del agua para el sistema fluvial, mientras que el humedal construido en sí proporciona hábitat y alimento para la vida silvestre, así como senderos para caminar con fines recreativos. La mayor parte de la fitotecnología se ha centrado en las capacidades de las plantas para eliminar contaminantes del medio ambiente. Otras tecnologías, como los techos verdes , las paredes verdes y los bioswales, generalmente se consideran fitotecnología. Si tomamos una visión amplia, incluso los parques y el paisajismo podrían considerarse fitotecnología.
Sin embargo, hay muy poco consenso sobre la definición de fitotecnología, incluso dentro de este campo. La Guía técnica y reglamentaria sobre fitotecnología y árboles de decisión, revisada, define la fitotecnología como "un conjunto de tecnologías que utilizan plantas para remediar o contener contaminantes en el suelo, las aguas subterráneas, las aguas superficiales o los sedimentos". El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente define la fitotecnología como "la aplicación de la ciencia y la ingeniería para estudiar problemas y proporcionar soluciones que involucran plantas". Una tercera definición del Departamento de Ingeniería Ambiental de Indonesia la define como "una tecnología que se basa en la aplicación de plantas como tecnología viva impulsada por la energía solar para mejorar el saneamiento ambiental y los problemas de conservación".
En la fitotecnología, las propiedades naturales existentes en las plantas se utilizan para lograr resultados definidos con servicios ecosistémicos en un entorno diseñado . El sistema fitotecnológico utiliza estas propiedades, en general la degradación/uso de sustancias químicas en el medio ambiente y el transporte y almacenamiento de agua, para cambiar el resultado del sistema. Estos mecanismos han evolucionado desde el comienzo de las angiospermas hace 1000 millones de años y se han vuelto bastante efectivos. La diversidad de plantas también le da versatilidad al sistema fitotecnológico. Las plantas del entorno nativo son capaces de manejar muchas aplicaciones y las no nativas para proyectos más específicos (como hiperacumuladores para la eliminación de metales pesados). Los beneficios secundarios son un factor. El uso comunitario, el uso educativo, los créditos fiscales, la creación de hábitat, el aumento de la sostenibilidad y la estética son todos beneficios de la fitotecnología.
El coste del sistema también es menor en comparación con las tecnologías de remediación tradicionales en muchos casos. Sin sistemas de bombeo, los costes de electricidad, infraestructura y otros costes aumentan. Aunque la inversión inicial es mayor en algunos casos (especialmente en los techos verdes ), los costes a lo largo de la vida útil del proyecto serán menores.
Las plantas no toleran ciertas condiciones. Demasiada contaminación , agua , sal u otras variables pueden matar las plantas del sistema. La solubilidad en agua de los contaminantes afecta al sistema. Las plantas también tienen mecanismos para detener la absorción de sustancias y es posible que no eliminen un contaminante por completo en un período de tiempo aceptable. El tiempo en el que debe completarse el proyecto es otro factor limitante. Muchas fitotecnologías tardan al menos dos años o más en alcanzar la madurez y algunas podrían diseñarse como proyectos heredados, con una vida útil que puede ser de 100 años o más. En climas más templados, los sistemas pueden volverse inactivos o mucho menos activos en los meses de invierno y pueden no ser utilizables en absoluto en entornos más árticos .
Existen muchas propiedades fisiológicas de las plantas que pueden ser aprovechadas en fitotecnología. Los mecanismos trabajan sinérgicamente para lograr los objetivos planteados en un proyecto.
La fitosecuestración es la capacidad de las plantas de secuestrar ciertos contaminantes en la zona radicular . Esto se logra a través de varios mecanismos fisiológicos de la planta. Los fitoquímicos extruidos en la zona radicular pueden inmovilizar o precipitar el contaminante objetivo. Las proteínas de transporte asociadas con la raíz también pueden unirse y estabilizar de manera irreversible los contaminantes objetivo. Los contaminantes también pueden ser absorbidos por la raíz y secuestrados en las vacuolas del sistema radicular.
La fitohidráulica es la capacidad de las plantas de captar, transportar y transpirar agua del medio ambiente. Esta acción a su vez contiene los contaminantes y controla la hidrología del medio ambiente. Este mecanismo no degrada el contaminante.
La rizodegradación es la mejora de la degradación microbiana de los contaminantes en la rizosfera . La presencia de un contaminante en el suelo proporcionará de forma natural un entorno para las bacterias y los hongos que pueden utilizar el confinamiento como fuente de energía. Los sistemas de raíces de las plantas, en la mayoría de los casos, formarán una relación simbiótica con los organismos del suelo. El oxígeno y el agua transportados por las raíces permiten un mayor crecimiento de los microorganismos beneficiosos del suelo. Esto permite una mayor descomposición del contaminante y una remediación más rápida. Este es el principal medio a través del cual se pueden remediar los contaminantes orgánicos.
La rizofiltración es la adsorción en las raíces de las plantas o la absorción en las raíces de las plantas de contaminantes que están en solución alrededor de la zona radicular.
La fitoextracción es la capacidad de introducir contaminantes en la planta. Luego, el material vegetal se retira y se almacena de forma segura o se destruye.
La fitovolatilización es la capacidad de absorber contaminantes en la corriente de transpiración y luego transpirar contaminantes volátiles. El contaminante se remedia mediante su eliminación a través de las plantas.
La fitodegradación es la capacidad de las plantas de absorber y degradar los contaminantes. Los contaminantes se degradan mediante la actividad enzimática interna y la oxidación/reducción fotosintética.