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