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Colture energetiche usate per bonificare siti dai metalli pesanti

Ricercatori europei nel campo delle piante hanno sviluppato e testato in ambiente operativo un metodo per la produzione di biomassa in siti contaminati da metalli pesanti, che migliora allo stesso tempo la qualità e le attività del suolo.
Colture energetiche usate per bonificare siti dai metalli pesanti
Alcuni studi mostrano che le piante coltivate come colture energetiche allo scopo di produrre biomassa possono essere usate anche per eliminare i metalli pesanti dal suolo contaminato o per bloccare una ulteriore diffusione di questi inquinanti verso suolo, aria e acqua. L’iniziativa Phyto2Energy, finanziata dall’UE, ha sviluppato un concetto innovativo per il fitorisanamento di siti contaminati, unendo e testando le proprietà benefiche mostrate dalle specie usate come colture energetiche. Oltre alla produzione di biomassa alcune possono accumulare metalli pesanti nelle loro parti al di sopra del terreno, mentre altre sono in grado di crescere su suoli contaminati senza assorbire i metalli pesanti.

Anche se si tratta di un processo a lungo termine, il fitorisanamento consente la bonifica di suolo coltivabile contaminato persino per il futuro normale utilizzo agricolo, che include cibo e colture da foraggio. La fitostabilizzazione, contemporaneamente, riduce la mobilità delle sostanze nell’ambiente, concentrandosi sulla stabilizzazione a lungo termine e sul contenimento dell’inquinante, ed è applicata a terreni marginali pesantemente contaminati che non verrebbero mai utilizzati per scopi agricoli. «Tuttavia, grazie alle proprietà di alcune specie usate come colture energetiche resistenti all’assorbimento dei metalli pesanti questa terra potrebbe essere utilizzata per una produzione di biomassa “pulita”», spiega la coordinatrice del progetto Izabela Ratman-Klosinska, dell’Istituto per l’ecologia delle aree industriali (IETU) a Katowice, Polonia.

Assorbimento dei metalli pesanti

I ricercatori hanno studiato, in due siti, le specie preselezionate usate come colture energetiche più adatte per la produzione di colture energetiche orientata al fitorisanamento: Miscanthus x giganteus, Sida hermaphrodita, Spartina pectinata e Panicum virgatum. Il primo campo comprendeva terreno coltivabile contaminato da metalli pesanti, mentre il secondo era una ex area per la disidratazione dei fanghi di depurazione.

I risultati hanno mostrato che il carico di materia organica determinava il livello di biodisponibilità dei metalli pesanti e quindi il livello di assorbimento degli stessi da parte delle specie energetiche. «Indipendentemente dal sito, i risultati più promettenti in termini di più basso assorbimento di metalli e più alta produzione di biomassa si sono avuti con la Spartina pectinata», afferma la dott.ssa Marta Pogrzeba dello IETU, che ha coordinato le analisi sulle piante e le prove sul campo. «Ciò la rende una specie candidata per una produzione sicura di biomassa, persino in siti gravemente contaminati con un alto livello di biodisponibilità dei metalli pesanti», aggiunge.

Si è stabilito che l’assorbimento più elevato di piombo avveniva con Miscanthus x giganteus, mentre Sida hermaphrodita aveva l’assorbimento più elevato di cadmio e zinco. Queste specie hanno anche prodotto un raccolto soddisfacente di biomassa, che le rende dei candidati idonei per la produzione di colture energetiche orientata al fitorisanamento.

I microbi del suolo incrementano la biomassa

Gli scienziati sono anche riusciti a dimostrare il potenziale dei microbi del suolo per incrementare il raccolto di biomassa, studiando oltre 140 ceppi batterici isolati dal sistema radicale delle specie energetiche sottoposte a test. «Tra questi 140, i ricercatori hanno identificato tre ceppi batterici della famiglia Pseudomonas putida, che dopo un ulteriore sequenziamento del genoma si sono dimostrati eccezionali in termini di facilitazione della crescita delle piante e aumento della resistenza ai metalli pesanti. Queste caratteristiche li hanno resi dei candidati promettenti per un prototipo di formula biostimolante dedicata alle colture energetiche», afferma la professoressa Grażyna Płaza dello IETU, responsabile per il coordinamento delle ricerche microbiologiche.

Inoltre, il gruppo di ricerca ha studiato la conversione sicura della biomassa in energia usando il procedimento di gassificazione. «Abbiamo ottenuto una conoscenza approfondita delle caratteristiche del combustibile, dei suoi parametri di gassificazione, della sorte dei contaminanti e delle proprietà dei prodotti finali», sostiene il dott. Sebastian Werle del Politecnico della Slesia che ha guidato gli esperimenti di gassificazione. «Le nuove conoscenze combinate creano solide fondamenta per progettare futuri impianti per trattare la biomassa contaminata dai metalli pesanti».

I risultati di Phyto2Energy potrebbero giovare agli ingegneri impegnati con progetti di fitorisanamento su grande scala, oltre che ai progetti collegati alla gestione del terreno. «I tre ceppi batterici selezionati di P. putida potrebbero essere usati anche come componenti di inoculanti microbiologici compositi dedicati a stimolare la crescita delle piante, che potenzialmente trovano un’applicazione più ampia nell’ingegneria metabolica industrialmente orientata», conclude la prof.ssa Płaza.

Argomenti

Life Sciences

Keywords

Phyto2Energy, metallo pesante, biomassa, fitorisanamento, gassificazione, fitostabilizzazione