Revitalizing contaminated lands: A state-of-the-art review on the remediation of mine-tailings using phytoremediation and genomic approaches

Resumo

A indústria de mineração tem sido historicamente uma fonte essencial de matérias-primas que impulsionam o progresso econômico global. No entanto, seu subproduto, conhecido como rejeito de mineração, tem gerado de forma contínua uma pegada substancial de contaminação ambiental. Com descargas anuais de rejeitos que ultrapassam 10 bilhões de toneladas no mundo, a necessidade de estratégias eficazes de remediação é mais urgente do que nunca, já que as técnicas físicas e químicas tradicionais são limitadas pelo alto custo e pela baixa eficácia. A fitorremediação, que utiliza plantas para remediar solos poluídos, desenvolveu-se como uma abordagem promissora e ecologicamente correta para enfrentar a contaminação por rejeitos de mineração. Além disso, o sequenciamento do DNA genômico e do RNA transcrito extraídos dos rejeitos representa uma oportunidade fundamental para fornecer informações de apoio às atividades de reconstrução das funções ecossistêmicas em áreas contaminadas. Esta revisão explora a crescente importância da fitorremediação e da metagenômica como técnicas ecologicamente sustentáveis para a reabilitação de rejeitos de mineração. O estudo aponta que espécies vegetais como Solidago chilensis, Festuca arundinacea, Lolium perenne, Polygonum capitatum, Pennisetum purpureum, Maireana brevifolia e Prosopis tamarugo, entre outras, podem ser utilizadas na remediação de rejeitos de mineração. Também é apresentada uma avaliação crítica dos corretivos orgânicos e inorgânicos que otimizam as condições para a remediação dos rejeitos. O foco da revisão se estende à exploração da genômica ambiental para caracterizar as comunidades microbianas em áreas de mineração. Ao abordar as múltiplas dimensões da fitorremediação e da genômica para rejeitos de mineração, o estudo contribui para os esforços em curso de revitalizar terras contaminadas visando a um futuro sustentável e ambientalmente adequado.

Abstract

The mining industry has historically served as a critical reservoir of essential raw materials driving global economic progress. Nevertheless, the consequential by-product known as mine tailings has consistently produced a substantial footprint of environmental contamination. With annual discharges of mine tailings surpassing 10 billion tons globally, the need for effective remediation strategies is more pressing than ever as traditional physical and chemical remediation techniques are hindered by their high costs and limited efficacy. Phytoremediation utilizing plants for remediation of polluted soil has developed as a promising and eco-friendly approach to addressing mine tailings contamination. Furthermore, sequencing of genomic DNA and transcribed RNA extracted from mine tailings presents a pivotal opportunity to provide critical supporting insights for activities directed towards the reconstruction of ecosystem functions on contaminated lands. This review explores the growing prominence of phytoremediation and metagenomics as an ecologically sustainable techniques for rehabilitating mine-tailings. The present study envisages that plant species such as Solidago chilensis, Festuca arundinacea, Lolium perenne, Polygonum capitatum, Pennisetum purpureum, Maireana brevifolia, Prosopis tamarugo etc. could be utilized for the remediation of mine-tailings. Furthermore, a critical evaluation of the organic and inorganic ammendments that optimize conditions for the remediation of mine tailings is also provided. The focus of this review extends to the exploration of environmental genomics to characterize microbial communities in mining sites. By delving into the multifaceted dimensions of phytoremediation and genomics for mine tailings, this study contributes to the ongoing efforts to revitalize contaminated lands for a sustainable and environmentally friendly future.