Fitorisanamento (Phytoremediation)

Autore:Enrico Brugnoli - Carmine Massarelli - Vito Felice Uricchio - Giovanni Zurlini
Pagine:121-175
 
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Generalità
Per phytoremediation s’intende quel processo di decontaminazione delle matrici am-
bientali attraverso lo sfruttamento e l’applicazione dei concetti di fisiologia vegetale. Come
si vedrà in questo capitolo, varie essenze vegetali risultano abili nel bonificare in quanto in
grado di estrarre, degradare, immobilizzare e accumulare i contaminanti sia del suolo che
delle acque.
Il fitorimedio, rispetto alle tecniche convenzionalmente utilizzate per la rimozione dei me-
talli pesanti, come vetrificazione, termodistruzione, escavazione e conferimento in discarica,
soil washing, soil flushing, solidificazione e stabilizzazione e decontaminazione elettrocinetica
[1,2], oltre a risultare più semplice e meno laborioso da mettere in pratica, evita il rischio di
definitiva modifica chimico-fisica della matrice suolo ed induce benefici effetti sia da un punto
di vista della vitalità della flora batterica che della biodiversità, comportando anche un positi-
vo e salutare effetto paesaggistico.
Risulta una soluzione ben bilanciata, per quel che concerne il rapporto costi-benefici in
funzione dei tempi necessari di bonifica, al punto da essere definita una green alternative so-
lution [3].
L’insieme delle fitotecniche conosciute e che verranno esposte nelle prossime pagine sono
principalmente applicate in situ, anche se, con particolari disposizioni ed accorgimenti, pos-
sono essere implementate ex situ come per esempio accade con le colture idroponiche e le
constructed wetland (Figura 1).
In linea di massima la tecnica della phytoremediation è utilizzata in caso di trattamento di
vaste aree in cui il livello di contaminazione non è così elevato da pregiudicare la sopravviven-
za delle specie vegetali [4].
Questa tecnica permette il trattamento simultaneo di inquinanti con diversa origine con-
temporaneamente presenti nella matrice inquinata e la possibilità di utilizzare in serie od in
associazione varie fitotecniche con altre tecnologie di bonifica più intensive.
D’altra parte c’è un pericolo legato alla sua applicazione, ossia, la possibile biomagnifica-
zione del contaminante lungo i livelli gerarchici delle reti trofiche se non si effettua un’attenta
analisi di rischio e non si prendono tutte le precauzioni necessarie a monte del trattamento.
Ovviamente gli effetti del bioaccumulo sono da considerarsi seriamente in caso di trattamento
di metalli pesanti e radionuclidi in quanto le foglie e le piante possono essere mangiate da ver-
Capitolo 5
FITORISANAMENTO (PHYTOREMEDIATION)
Tecnologie di bonica dei siti contaminati
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tebrati e invertebrati del suolo. Pertanto bisogna ben conoscere il destino del contaminante
nella pianta per valutarne l’applicabilità nel caso in cui i contaminanti possano traslocare in
frutti e semi o in foglie nel caso di specie caducifoglie.
Figura 1 – Modello concettuale di realizzazione ex novo
di una constructed wetland per il trattamento di vari reflui [5]
Proprio per evitare questo problema le piante devono essere raccolte, stoccate, od in al-
ternativa anche distrutte ed incenerite: nel caso di trattamento di metalli pesanti sono da
prevedersi persino recuperi e riutilizzi degli stessi (phytomining) [6]. Come ultima prescrizione
introduttiva, ricordiamo, che è importante acquisire, in fase di test, la certezza che la fitotec-
nica della fitovolatilizzazione porti alla diffusione in atmosfera di un sottoprodotto non più
tossico del contaminante di partenza.
Il fitorimedio è stato implementato a piena scala in diversi siti soggetti al Superfund pro-
gram in USA; anche in Europa è stato utilizzato varie volte su scala reale e pilota: un esempio
d’applicazione su tutti è quello in Ucraina, nell’area interessata dal fall out delle polveri radio-
attive emesse in seguito all’esplosione nella centrale di Chernobyl.
Principio di funzionamento
Le fitotecniche rappresentano tutte quelle tecniche di decontaminazione utilizzate dalle
specie vegetali per la rimozione di un’ampia gamma di contaminanti del suolo e delle acque.
Il principio basilare di funzionamento consiste nel fatto che:
1. le piante assimilano i contaminanti come fossero nutrienti utili alla loro crescita attraverso
il meccanismo di nutrizione;
2. le piante modificano l’ambiente prossimo alla rizosfera.
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Cap. 5 – Fitorisanamento (Phytoremediation)
Per inciso, il meccanismo di nutrizione delle piante è considerato “passivo” in quanto, pur
riconoscendo che sono le radici a muoversi verso zone più ricche di ioni, alla fine sono i soluti
che si avvicinano per movimenti di massa delle soluzioni circolanti e per diffusione fino ad
essere intercettati delle radici e assorbiti per via attiva e/o passiva a seconda della loro natura
ed in base alle modificazioni create dalla rizosfera nel suolo [7].
Le essenze vegetali necessitano degli elementi nutritivi presenti nel suolo e suddivisi, in
base alla loro abbondanza relativa all’interno delle piante, in macronutrienti (C, O, H, N, P, K,
Ca, Mg, S), micronutrienti (B, Cl, Cu, Fe, Mn, Zn, Mo, Na) e microutili (Co, Si, V, Se); sono consi-
derati microtossici quegli elementi che inducono fenomeni di tossicità, a vari livelli metabolici,
in organismi viventi [7]: per l’uomo sono stati individuati come tali gli elementi Al, As, Ba,
Cd, F, Li, Hg e Pb. Per quanto riguarda i principali composti inorganici oggetto della presen-
te trattazione, facciamo notare che, dei precedenti succitati, solo As, Pb, Hg sono considerati
microtossici per i tre gruppi di viventi (uomini, vegetali e animali), mentre Cr è considerato
micronutriente (sinonimo di oligoelemento), ossia deve essere assunto in tracce altrimenti
una carenza o un eccesso comporterebbe una disfunzione fisiologica (Tabella 1).
Particolare è il caso del cadmio, considerato addirittura microutile, ossia essenziale, solo
per alcune specie di viventi (animali mantenuti in ambienti privi del metallo mostravano ri-
duzioni di crescita [8]) ma microtossico per uomini e vegetali. Durante le fasi della nutrizione,
la mancanza di talune sostanze può essere colmata dalla presenza di altre che possono essere
assunte per similarità (isomorfismo): ad esempio il cadmio può essere assorbito a livello radi-
cale in sostituzione di calcio e zinco così come l’arsenico in sostituzione dei fosfati.
Il fitorisanamento, dunque, sfrutta quale meccanismo di rimozione del contaminante, la
capacità delle piante di assorbire, immobilizzare o trasformare composti inorganici e organici
presenti nel suolo, nelle acque e nei sedimenti.
Tabella 1 – Caratteristiche degli elementi principalmente
responsabili di inquinamento nei viventi [elaborata da 7]
Uomini Animali Vegetali
Micronutriente
Microutile
Microtossico
Micronutriente
Microutile
Microtossico
Micronutriente
Microutile
Microtossico
Arsenico XXX
Piombo XXX
Mercurio XXX
Cromo X X X
Zinco XXX
Cadmio X X X

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