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Biorimedio e Fitorimedio

Il forte sviluppo industriale della seconda metà del secolo scorso, spesso non supportato da una progettazione sostenibile degli impianti di produzione, ha portato alla diffusione di situazioni di grave degrado dei suoli.

Le aree di maggiore criticità si ritrovano in particolare nelle aree  industriali dismesse, tuttavia anche alcuni terreni agrari (uso di erbicidi) e aree urbane (discariche) sono interessati dalla massiccia presenza di agenti inquinanti.  L’inquinamento dei suoli provoca un’alterazione degli equilibri biochimici che causano riduzione della fertilità, ma il problema più grave che è necessario arginare è l’ingresso di sostanze estranee nelle falde acquifere e di conseguenza nella catena alimentare. Le tecniche di bonifica tradizionali, che prevedono lavaggi con solventi  e trattamenti chimico-fisici risultano molto invasive poiché vanno a colpire la componente biotica del terreno, tanto che spesso risulta difficile definire ancora “suolo” il risultato finale. Tecnologie di bonifica “verdi” come il bio ed il fitorimedio, che comprendono in particolare la rimozione  e/o la microbiologica del suolo e la naturale capacità depurante delle piante, risultano essere  più idonee per il recupero delle aree inquinate. Nello specifico Il fitorimedio è una tecnologia che utilizza piante per stabilizzazione sia di inquinanti organici (es. pesticidi) che di metalli pesanti. Il fitorimedio è applicabile per la bonifica di aree industriali dismesse ma anche per la rivegetazione di cave, discariche, siti dove siano avvenuti episodi di inquinamento acuto (es. fuoriuscita di solventi da autobotti), aree golenali inquinate. Interessanti anche le applicazioni per bonifiche "leggere" di terreni periurbani da adibire a coltura (es. orti). Diverse sono le tecniche  del “rimedio”, a seconda della necessità, le principali sono: fitodegradazione, fitoestrazione e fitostabilizzazione. Nel caso di inquinanti organici si sfrutta la fitodegradazione impiegando piante in grado di tollerarli, assorbirli, metabolizzarli e renderli meno tossici.


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I metalli pesanti in quanto non biodegradabili non possono essere metabolizzati dalle piante tramite l’assorbimento diretto dal terreno e dalle acque contaminate. Sostanzialmente per questo tipo di inquinanti le metodologie verdi per il risanamento si realizzano con due modalità differenti in base al tipo e alla concentrazione degli elementi che causano il rischio: la prima, definita Fitoestrazione,  prevede la rimozione dell’inquinante dal suolo, la seconda, Fitostabilizzazione consente di creare un ambiente che riduce la mobilità degli inquinanti.

La fitoestrazione è definita in modo più specifico come “l’uso di specie vegetali per la rimozione di elementi inquinanti dal suolo attraverso il loro trasporto nelle parti  aeree della pianta idonee ad essere raccolte e rimosse”. Questo obiettivo può essere raggiunto tramite l’uso di piante iperaccumulatrici come Thlaspi caerulescens che è una efficiente iperaccumulatrice di  Zinco e Cadmio. Queste specie però hanno spesso una ridotta biomassa ed un tasso di crescita lento, condizioni che portano a tempi molto lunghi per l’assorbimento di metalli e bonifica del terreno. Le piante iperaccumulatrici sono inoltre generalmente elemento-specifiche, cioè accumulano un solo metallo pesante. L’alternativa è l’uso di specie a rapida crescita, in particolare specie arboree,  non iperaccumulatrici, ma tolleranti alle condizioni  del terreno inquinato. Questa seconda modalità è inoltre preferita quando (ed è la situazione più diffusa) gli inquinanti si trovano anche negli strati più profondi del suolo, dove l’apparato radicale delle piante erbacee iperaccumulatrici non è in grado di arrivare. La ricerca ha identificato Pioppo e Salice quali specie arboree  che consentono allo stesso tempo una rimozione degli inquinanti protratta nel tempo ed una notevole produzione di biomassa che può essere impiegata per la produzione di bioenergia.

Ai vantaggi della fitoestrazione (costi contenuti, tecnologia verde, e impiego delle biomasse per la produzione di energia) si contrappongono i lunghi tempi necessari per la depurazione del terreno, l’impossibilità di effettuare una decontaminazione totale e la necessità di una gestione agronomica molto attenta, che non consenta la possibilità che gli inquinanti una volta accumulati nelle parti aeree possano entrare in contatto con la catena alimentare, tramite ad esempio le foglie e o residui di potatura.

Diversamente dalla fitoestrazione la sopra citata fitostabilizzazione invece di rimuovere  gli inquinanti, agisce riducendone la biodisponibilità. Anche in questo caso il “laboratorio” è la rizosfera, cioè la porzione di suolo che circonda le radici delle piante, dove le radici stesse ed i batteri ad esse associati sono in grado di precipitare i metalli in soluzione e di assorbirli, rendendoli così non biodisponibili. È da sottolineare che nella fitostabilizzazione l’accumulo di metalli nelle parti aeree è indesiderabile poiché potrebbe avere effetti di tossicità che si rispecchierebbero nell’attività radicale. La fitostabilizzazione fornisce inoltre risultati sia fisici, come la riduzione dell’erosione dei suoli inquinati e la formazione di una lettiera che isola dai contaminanti, sia biochimici, tramite la precipitazione dei metalli e la loro trasformazione in forme chimiche meno tossiche.

La fitoestrazione e la fitostabilizzazione sono spesso integrate da trattamenti del suolo effettuati con sostanze che ne modificano le caratteristiche chimico–fisiche (ad es. con l’impiego di ammendanti, correttivi di pH o trattamenti speciali) creando le condizioni più adeguate per l’azione degli apparati radicali.

Il fitorimedio è quindi una tecnologia efficace, economica e, soprattutto, a basso impatto ambientale che pur non essendo sempre totalmente risolutiva può essere impiegata in alternativa o in combinazione con le tecnologie tradizionali di risanamento.

È quindi necessario, per massimizzare l’efficienza della bonifica, programmare gli interventi sul campo solo dopo avere verificato le potenzialità del sistema tramite attività di ricerca  con  esperimenti preliminari e su piccola scala (Mench et al. 2010). Lo sforzo scientifico nella selezione preliminare degli impianti, l'individuazione di limiti e di stimolazione delle condizioni di crescita ottimali, tra cui lo studio delle complesse interazioni tra contaminanti, il suolo, le radici delle piante e microrganismi (batteri e micorrize) della rizosfera, non è uno spreco di tempo, ma si riflettono in termini di efficacia del sistema di bonifica.

L'Istituto IBIMET già dal 2000 ha svolge attività di ricerca sul fitorimedio (http://www.bo.ibimet.cnr.it/attivita/fitorimedio)  che si sono concretizzate nella partecipazione  alle attività dell'azione COST "Plant biotechnology for the removal of organic pollutants and toxic metals from wastewaters and contaminated sites" e più recentemente al progetto europeo "STREPOW" "Strengthening of Research Capacity for Poplar and Willow Multipurpose Plantation Growing in Serbia"

In particolare sono attualmente oggetto di collezione e sperimentazione genotipi appartenenti ai generi Populus e Salix che comprendono le principali specie arboree utilizzate per il fitorimedio.

Edoardo Gatti - e.gatti@ibimet.cnr.it
CNR - IBIMET

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