Pesquisadores identificam plantas capazes de extrair níquel do solo

Pesquisadores da Embrapa identificaram no Cerrado goiano 19 espécies vegetais com capacidade de absorver grandes quantidades de níquel (Ni) e acumulá-lo em suas folhas e caules. Reconhecidas como hiperacumuladoras de níquel, elas conseguem acumular em seus tecidos grande quantidade desse metal, mais de 0,1% (ou mais de 1.000 mg de Ni/kg de matéria seca). 

Segundo a pesquisadora da Embrapa Cerrados (DF) e coordenadora do projeto, Leide Andrade, as espécies têm potencial para uso na fitorremediação de níquel em solos contaminados com esse metal, em regiões industriais ou agrícolas. Esse processo nada mais é do que o cultivo de plantas que descontaminam os solos com excesso desse elemento químico à medida que o acumulam em suas próprias estruturas. 

Elas também podem ser cultivadas em solos já minerados, mas que ainda contêm níveis de níquel que o processo de mineração convencional não consegue extrair. Leide explica que esses resultados são preliminares e que a pesquisa deve continuar para conhecer melhor a ação desse mecanismo.

A descoberta do potencial dessas plantas foi feita durante pesquisa que buscava identificar espécies para serem utilizadas na revegetação de áreas alteradas pela mineração na região ultramáfica de Barro Alto (GO), local com importantes depósitos de níquel. O trabalho resultou no registro de mais de 200 espécies capazes de crescer em ambientes com alto teor de metais no solo, como níquel, magnésio, manganês, cromo, ferro, cobalto, entre outros.

A pesquisa foi realizada a partir de uma demanda da mineradora que atua no estado, a Anglo American, que buscava soluções para elevar o padrão de qualidade da recuperação dos ambientes remanescentes da lavra da mineração de níquel e as pilhas de material estéril (material retirado da mina para liberar o minério, sem valor econômico). Hoje, a legislação exige que essas áreas sejam revegetadas, mas não define o tipo de cobertura vegetal que deve ser usado.

A empresa solicitou à Embrapa que fizesse um levantamento da flora local com o objetivo de avaliar o impacto da mineração na diversidade vegetal (supressão da vegetação) e definir estratégias para revegetação de áreas impactadas pela mineração utilizando as espécies nativas nesse processo. 

Entre as mais de 200 espécies identificadas na região do estudo com tolerância a níveis elevados de metais no solo, 29 foram selecionadas por sua abundância e capacidade de colonizar ambientes alterados. Essas espécies herbáceas e arbustivas foram usadas para compor um protocolo tecnológico para revegetação de taludes de pilha de material estéril de mineração de níquel, no qual foram definidos o período de colheita das sementes, a melhor época e técnicas para plantio.

Entenda a fitorremediação e a fitomineração

Espécies nativas e tolerantes a ambientes ricos em metais podem ser usadas em processos fitotecnológicos (ou tecnologia verde) para estabilizar áreas degradadas pelas atividades de mineração (taludes de pilha de estéril, fundo de cavas, áreas de aterro etc.). 

No caso das espécies hiperacumuladoras de metais, elas podem atuar no processo chamado de fitorremediação, com o qual é possível “limpar” o solo à medida que as plantas extraem os elementos que estão presentes em níveis elevados e os acumulam em seus tecidos de seus caules e folhas. 

Dessa forma, é possível evitar problemas ambientais, como a contaminação de lençóis freáticos e cursos d’água, além de permitir que outras espécies consigam se desenvolver melhor nessas áreas. 

Um segundo processo que se beneficia do uso das plantas hiperacumuladoras é a fitomineração para a obtenção de metais de interesse econômico (raros ou preciosos, como o níquel) cuja mineração seria antieconômica pelos métodos convencionais. No caso do níquel, seu cultivo é feito em solos já minerados ou com minério com baixo teor do metal de interesse, mas que ainda contêm níveis elevados do metal em relação a solos não mineráveis, que para o processo de mineração tradicional seria antieconômico ou inviável pelos métodos convencionais.

Os substratos das pilhas de material estéril têm pouca matéria orgânica e baixa atividade microbiológica e são pobres em nutrientes importantes para o desenvolvimento das plantas (leia quadro). Eles ainda contêm altos níveis de cromo na forma CrVI. “Essas características são desfavoráveis à vida e impedem que ocorra uma recuperação biológica espontânea desses ambientes”, explica a pesquisadora da Embrapa. Por outro lado, a vegetação nativa que cresce sobre solos ultramáficos (dos quais se extrai o minério de Ni) é mais adaptada a esse ambiente e por isso apresenta maior tolerância à presença de metais em níveis elevados no solo. “Com a revegetação dos taludes de pilha de estéril, é possível manter essas espécies no ambiente e reduzir os impactos da atividade de mineração na biodiversidade local”, declara a cientista.

Solos ultramáficos e pilhas de estéril

Os solos da região de Barro Alto são derivados de rochas ultramáficas e, por isso, apresentam teor excessivo de alguns metais como níquel, cromo, magnésio e cobalto, que, em concentrações elevadas, podem ser tóxicos para a maioria das plantas. Por causa disso, eles possuem uma composição química diferenciada e apresentam níveis baixos de alguns nutrientes, como fósforo, potássio e cálcio.

Na atividade mineradora, o material retirado da mina, composto por um ou mais minerais, é removido para liberar o minério, sendo depois disposto em pilhas. São materiais sem valor econômico, mas que podem conter resíduos de alguns metais, como o cromo VI, e em concentrações maiores do que os encontrados em solos normais, e que podem contaminar as águas subterrâneas.

Em geral, essas pilhas são revegetadas com espécies exóticas, principalmente gramíneas e leguminosas. O estudo realizado teve como objetivo substituir o uso dessas espécies por exemplares da diversidade vegetal da região, por sua capacidade de estabilizar áreas degradadas pela mineração.

Mais de 200 espécies catalogadas

Para a realização da pesquisa, foi formada uma equipe multidisciplinar composta por especialistas em ecologia vegetal e botânica, fertilidade e microbiologia de solos e ecotoxicologia ambiental. Na primeira etapa, foi realizado o levantamento da diversidade botânica e das características químicas e microbiológicas dos solos derivados de rochas ultramáficas antes do início da mineração em Barro Alto. 

A equipe identificou mais de 200 espécies crescendo em solos caracterizados por serem pouco ácidos, com teores excessivos de alguns metais e ainda pela falta de certos nutrientes essenciais para o desenvolvimento das plantas, como fósforo e potássio. A pesquisadora ressalta que essas características são muito distintas daquelas observadas nos solos ácidos e quimicamente pobres do Cerrado, utilizados na agricultura desenvolvida no Centro-Oeste brasileiro. 

Durante os levantamentos botânicos, foram coletadas sementes de 106 espécies, a partir das quais foram realizados testes de germinação, estudos de propagação e plantio. Em uma segunda etapa, a equipe de pesquisa selecionou 29 plantas nativas que foram cultivadas sobre taludes de pilhas de estéril em experimentos-piloto sobre revegetação de taludes. 

“O maior desafio foi partir do completo desconhecimento do ambiente e acompanhar o início da atividade da mineradora. Nós sabemos que o tempo da pesquisa é mais amplo, mas precisávamos dar uma resposta que fosse capaz de atender os desafios críticos ali encontrados para, de igual modo, atender às necessidades da mineradora”, revela Andrade.

Um protocolo para revegetar áreas de mineração

A partir das informações sobre o ambiente e a flora, a Embrapa desenvolveu um protocolo tecnológico, um tipo de guia, que indica as etapas necessárias para revegetar áreas de mineração de níquel utilizando espécies adaptadas a solos com altos níveis de metais.

Em fase experimental, mudas e sementes de espécies foram cultivadas nas pilhas de estéril. Na seleção, os pesquisadores priorizaram algumas características, como hábito (se são ervas ou arbustos, já que o plantio de árvores não é recomendado pela instabilidade dos taludes); rápido crescimento e cobertura do solo; produção precoce de sementes; capacidade de estabelecimento em condições desfavoráveis, como os solos ricos em metais pesados, por exemplo.

A partir daí, foram desenvolvidas metodologias para a propagação das espécies selecionadas. As que foram semeadas diretamente no substrato formado pelo material retirado da área de mineração têm a função de cobrir rapidamente a área. Já as mudas servem para criar diversidade nos sistemas, com plantas de crescimento mais lento. 

“Essa estratégia permite compor um processo de sucessão de espécies com diferentes comportamentos ecológicos ao longo do tempo”, explica a pesquisadora. O preparo do substrato foi feito com correção da fertilidade básica, com aplicação de nitrogênio, fósforo e potássio, para tornar o ambiente mais adequado para o desenvolvimento das plantas.

“O substrato resultante da área de mineração levou cerca de seis anos para deixar de ser um substrato quase que exclusivamente mineral e se transformar em solo capaz de estimular e sustentar o crescimento de plantas. Essas colonizaram lentamente o material estéril e desencadearam nele transformações bioquímicas, por meio de suas raízes, como o aumento de matéria orgânica e da atividade microbiológica e a redução da disponibilidade de cromo VI, sua forma mais tóxica para o ambiente”, relata a especialista. 

As atividades de mineração causam impacto na vegetação nativa. Além disso, algumas plantas não conseguem se desenvolver nas superfícies impactadas e os processos de regeneração espontânea apresentam baixa diversidade vegetal quando comparada à diversidade original. A cientista conta que um dos objetivos do estudo foi possibilitar o uso da flora local para desenvolver o protocolo tecnológico para revegetação de áreas impactadas pela mineração. “É como um quebra-cabeça. Cada região vai usar as espécies da biodiversidade local, mas o passo a passo estabelecido no protocolo poderá ser seguido em qualquer lugar”, compara. Isso porque a revegetação das pilhas de estéril depende totalmente da seleção de espécies adequadas e da utilização de técnicas de propagação eficientes, além de buscar o máximo de diversificação, com uso de espécies com funções ecológicas diferentes. 

Outro resultado da pesquisa é calendário fenológico contendo o período de coleta das sementes de 106 espécies nativas na zona ultramáfica de Barro Alto, construído a partir das informações sobre o início e o fim dos períodos de floração e frutificação das espécies catalogadas.

No material, há a recomendação das práticas agronômicas para o cultivo, a indicação das fontes de nutrientes para os substratos e as que devem ser usadas para a produção de sementes e mudas. Também foi criado um banco com mais de mil fotos, que reúne as imagens capturadas durante as várias visitas a campo que ocorreram entre 2008 a 2018.

A pesquisa conduzida pela Embrapa concluiu que a revegetação de áreas impactadas pela mineração feita a partir do plantio de sementes e mudas da flora nativa da região diminui o impacto da perda de diversidade biológica e genética local. “O protocolo tecnológico está em processo de validação em escala de campo e poderá ser aplicado em larga escala, a partir das espécies disponíveis em cada região em que a vegetação nativa foi completamente eliminada. Com isso, será possível compatibilizar o desenvolvimento da atividade mineradora com a conservação da biodiversidade das áreas exploradas”, afirma a pesquisadora.