Potencial de las plantas acuáticas

Gloria Sánchez-Galván y Francisco J. Melo

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 12 de julio 2022

Diversas plantas acuáticas han demostrado que mejoran la calidad del agua y aguas residuales y que son una fuente para la generación de biofertilizantes y biocombustibles. Sin embargo, también son una fuente potencial para la obtención de compuestos químicos y otros productos de valor. 

Palabras clave: plantas acuáticas, fitofiltración, compuestos químicos.

Las plantas acuáticas son aquellas adaptadas a lugares como lagos, estanques, pantanos, orillas de los ríos, etc. Muchas de ellas han sido usadas para mejorar la calidad del agua y aguas residuales de muy diferente origen, lo que se conoce como fitofiltración o fitorremediación acuática. Sin embargo, esas plantas pueden ser también una fuente para la generación de diversos productos de valor.

Un primer grupo de plantas acuáticas es flotante, de tamaño muy pequeño, tienen hojas desde 10 hasta 50 mm de largo y una raíz acorde a su tamaño. Entre estas se encuentran las del género Azolla, Lemnaceae, Limonobium y Salvinia. En el grupo de Biotecnología Ambiental del INECOL, hemos encontrado que Azolla sp. (helecho de agua) es capaz de crecer y remover contaminantes de efluentes digeridos de vinaza de caña de azúcar. Asimismo, descubrimos que Limnobium laevigatum (trébol de agua) tiene la habilidad de reducir el color y el contenido de materia orgánica de aguas residuales de la industria textil. También hemos reportado que Salvinia mimina (helecho de agua) tiene la capacidad de remover y acumular metales pesados. Además de remover contaminantes del agua, estas pequeñas plantas son una fuente para la obtención de compuestos químicos de valor, aparte de biocombustibles (bioetanol). Algunos ejemplos son antocianinas, polifenoles (con propiedades inmunosupresoras, antioxidantes y antiinflamatorias) [1], alcohol octadecílico, ácido octadecanoico (con propiedades antibiopelículas y antisépticas) [2], ácido ascórbico, ácido gálico, resorcinol, catecol, vainillina, ácido benzoico (con propiedades antitumorales) [3], entre otros.

a) Limnobium laevigatum, b) Azolla sp., c) Spirodela polyrhiza, d) Salvinia minima

(Créditos: Francisco J. Melo) 

Un segundo grupo de plantas acuáticas flotantes son más grandes, ya que sus hojas pueden alcanzar los 23 cm de largo y su raíz es grande y fibrosa. En este grupo están Eichhornia crassipes (lirio acuático) y Pistia stratiotes (lechuga de agua). De estas se ha descrito ampliamente su capacidad para remover contaminantes de diversos tipos de aguas residuales. En nuestro grupo de investigación hemos estudiado como Pistia stratiotes puede remover contaminantes del agua de un río contaminado y también su uso como bioadsorbente de petróleo. 

El lirio acuático y la lechuga de agua son, sin duda, las plantas más estudiadas para la obtención de biocombustibles (bioetanol, biohidrógeno y biogás). Sin embargo, se ha encontrado, por ejemplo, en los extractos de lirio acuático, diversos compuestos con una promisoria actividad antibacteriana, antifúngica, antioxidante y anticancerígena (alcaloides, propanoides, derivados del fenilo) [4]. En el caso de la lechuga de agua, se han extraído vicenina, lucenina, antocianina, luteolina y orientina, los cuales tienen propiedades diuréticas, antidiabéticas y antimicrobianas [5]. 

Adicionalmente, y ante la creciente contaminación por plásticos que actualmente se vive a nivel mundial, principalmente en los ecosistemas acuáticos, las plantas acuáticas flotantes se vislumbran como una fuente potencial para la generación de películas de envasado. Lo anterior debido a que contienen una cantidad importante de proteína fácilmente extraíble. Algunos ejemplos son las lemnáceas (19-34%), las del género Azolla (19-22%), Eichornia crassipes y Pistia stratiotes (17-24%). Actualmente, las películas de envasado a partir de polímeros naturales están teniendo un gran impulso debido a su origen renovable y biodegradabilidad, contribuyendo a mitigar el impacto nocivo sobre el ambiente, en respuesta a los crecientes desafíos generados por los residuos de plástico a base de hidrocarburos. En este sentido, las plantas acuáticas representan un campo de exploración, en la cual los componentes bioactivos extraídos de su biomasa podrían incorporarse a las películas de envasado para aumentar la seguridad alimentaria y contribuir al mejoramiento de la salud pública [6].

a) Eichhornia crassipes,  b) Pistia stratiotes, c) Pontederia sagittata, d) Cyperus papyrus

(Créditos: Francisco J. Melo) 

Un tercer grupo de plantas llamadas emergentes están comúnmente arraigadas al suelo, tienen tallos largos que pueden alcanzar en algunas especies los 2-3.5 m, los cuales salen a la superficie del agua. Dentro de este grupo están aquellas que han sido usadas en humedales construidos y humedales flotantes (HF) para el tratamiento de aguas residuales (municipales, domésticas, hospitalaria, textiles, de acuacultura, porcícolas, industriales, aguas contaminadas con productos farmacéuticos, efluentes de plantas de tratamiento y aguas contaminadas con metales pesados, etc.) y para mejorar la calidad de cuerpos de agua (lagos eutrofizados, ríos contaminados y estanques de aguas pluviales, etc.). En el grupo de Biotecnología Ambiental se ha generado una patente de humedales construidos usando Pontederia sagittata para el tratamiento de vinazas de caña de azúcar (Eugenia Judith Olguín Palacios, Gloria Sánchez-Galván, Ricardo Erik González Portela, Víctor Javier Hernández Landa. Proceso sustentable para el tratamiento de vinazas mediante canales filtrantes con plantas acuáticas emergentes tropicales y consorcios microbianos. Instituto de Ecología, A.C.). También hemos descrito la capacidad de HF plantados con P. sagittata (platanillo) y Cyperus papyrus (papiro) para mejorar la calidad de agua de lagos urbanos eutrofizados.  Adicionalmente hemos investigado el uso de P. sagittata, cosechada de estos HF, para la generación de biofertilizantes (composta) y biocombustibles (biometano). 

Los compuestos químicos que han sido obtenidos a partir de este tercer grupo de plantas son ácido ferúlico (que es la materia prima para la generación de compuestos aromáticos característicos de la vainilla), compuestos fenólicos y ciperenos con propiedades antioxidantes, anticancerígenas, antimicrobianas, antidiabéticas, antialérgicas, antiobesidad y antivirales [7], alcaloides, taninos, flavonoides, glucósidos, proteínas, aminoácidos (con propiedades antitumorales, antimutagénicas, diuréticas, antidiarreicas, antidepresivas y antiartríticas) [8], entre otros.

Finalmente, es importante mencionar que se requiere más investigación para evaluar los posibles efectos secundarios de estos compuestos químicos, con potencial terapéutico, en humanos.

Referencias

• Catelani-Cardoso, C., et al. 2021. Study of the effects of Lemna minor extracts on humans immune cell populations. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 25(1), 43-48. https://doi.org/10.26355/eurrev_202112_27332 
• Purgato, G.A., et al. 2021. Salvinia auriculata: chemical profile and biological activity against Staphylococcus aureus isolated from bovine mastitis. Braz. J. Microbiol. 52, 2401–2411. https://doi.org/10.1007/s42770-021-00595-z 
• Gini, T.G., Jothi, G.J., 2018. Column chromatography and HPLC análisis of phenolic compounds in the fractions of Salvinia molesta Mitchell. Egypt. J. Basic Appl. Sci. 5, 197-203. https://doi.org/10.1016/j.ejbas.2018.05.010 
• Aboul-Enein, A.M., et al. 2011. Eichhornia crassipes (Mart) solms. Plant Signal. Behav. 6(6), 834-836. https://doi.org/10.4161/psb.6.6.15166 
• Jha, M. et al. 2012. Antioxidant and wound healing potential of Pistiastratiotes L. Asian Pacific J. Trop. Dis. S579-S584. https://doi.org/10.1016/S2222-1808(12)60225-4 
• Assad, I., et al. 2020. Protein based packing of plant origin: Fabrication, properties, recent advances and future perspectives. Int. J. Biol. Macromol. 164, 707-716. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.07.140
• Oliveira, D.M., Mota, T.R., Oliva, B., et al. 2019. Feruloyl esterases: Biocatalysts to overcome biomass recalcitrance and for the production of bioactive compounds. Bioresour. Technol. 278, 408-423. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.01.064 
• Qian Y., Xu, N., Liu, J., Tian, R. 2018. Inhibitory effects of Pontederia cordatta on the growth of Microcystis aeruginosa. Water Sci. Technol. 2017(1), 99-107. https://doi.org/10.2166/wst.2018.090