Fitorisanamento, fitorimedio, fitorimediazione o Phytoremediation: come le piante ornamentali bonificano i siti contaminati

Quando visitiamo un’area protetta, un parco nazionale o una riserva naturale, facilmente, ci accorgiamo che l’ambiente circostante è il risultato di un complesso equilibrio tra i numerosi elementi che sono presenti in natura. Troppo spesso ci dimentichiamo che l’uomo ha la capacità di alterare profondamente i meccanismi che lo regolano. Per nostra fortuna, anche se con molta più fatica, è anche in grado di risanare i danni che causa. Per decenni, i processi industriali hanno causato la contaminazione del suolo con sostanze tossiche e nocive, dell’aria con l’emissione nell’atmosfera di gas e fumi di ogni genere, delle falde acquifere con veleni di ogni tipo. L’agricoltura, da parte sua, ha devastato la salubrità e l’equilibrio del terreno con pesticidi, lavorazioni pesanti e concimi chimici. Le discariche a cielo aperto hanno incrementato ulteriormente questo processo.

Il risultato di tutto ciò sono terreni e acque fortemente contaminate che non possono più essere considerate “pulite”. Spesso sono pericolose per la salute umana e dell’ambiente circostante. In Italia, da studi condotti negli anni, si è arrivati a stimare che oltre il 3% del territorio nazionale è afflitto da questo problema. L’unica soluzione che consente di riportare a nuova vita questi terreni è la bonifica. Un processo che si può compiere in diversi modi, a seconda degli inquinanti presenti, ma, spesso, molto costoso ed invadente.

Da qualche anno gli studiosi hanno osservato come si comportano le piante in situazioni simili e hanno visto che queste possono essere molto utili nel ripulire un ambiente fortemente contaminato. Questo processo si chiama phytoremediation, in italiano fitorisanamento, fitorimedio o fitorimediazione. In un altro post di questo blog abbiamo visto come alcune piante ripuliscono l’aria dalle sostanze inquinanti presenti negli ambienti domestici o nei luoghi di lavoro meglio di altre.

In questo post vedremo come le piante in genere, e nello specifico, quelle ornamentali da giardino possono aiutare a ripulire l’ambiente dalle sostanze contaminanti.

Che cos’è la fitorimediazione?

fitorimediazione La phytoremediation, in italiano anche biorisanamento, è una tecnica impiegata per bonificare siti inquinati. Alla base di tutto troviamo il metabolismo microbico di alcuni microrganismi che sono capaci di biodegradare o detossificare alcune sostanze dannose. Da studi scientifici condotti in laboratorio ed in campo, questa tecnica di bonifica riesce ad abbattere significativamente le più comuni sostanze inquinanti. Uno degli aspetti più interessanti legati a operazioni simili è che possono essere attuate direttamente nel luogo interessato, senza dover rimuovere la matrice ambientale contaminata.

Nel momento in cui nel processo di risanamento vengono introdotte le piante come elemento essenziale, siamo in presenza di fitorisanamento o fitorimedio (phytoremediation). Non tutte le piante possono essere impiegate per ripulire l’ambiente ma solo alcune specie vegetali, che tecnicamente sono definite iperaccumulatori.

Oltre a migliorare l’aspetto estetico dell’ambiente in cui si trovano, alcune piante ornamentali non solo possono crescere bene ma anche accumulare o degradare sostanze dannose quando crescono in terreni contaminati da metalli pesanti o inquinanti organici. Nelle aree urbane o periurbane contaminate sarebbe di grande utilità e molto apprezzato mettere a dimora specifiche piante ornamentali per bonificarle.

La bonifica del suolo con le piante può essere fatta in diversi modi ed ognuno procede in un modo specifico. Questi processi di rimozione sono:

Fitoestrazione (phytoextraction), in questo processo, le radici delle piante assorbono i contaminanti insieme ad altri nutrienti e acqua. La massa contaminante non viene distrutta ma finisce nei germogli e nelle foglie della pianta. Questo metodo viene utilizzato principalmente per i rifiuti contenenti metalli. La parte vegetata viene rimossa dal terreno mediante lo sfalcio.
Fitodegradazione (phytodegradation), le piante metabolizzano e distruggono i contaminanti all’interno dei tessuti vegetali.
Biodegradazione della rizosfera, la pianta rilascia sostanze naturali attraverso le sue radici, fornendo nutrienti ai microrganismi nel terreno, tra cui le micorrize. I microrganismi aumentano la degradazione biologica.
Rizofiltrazione, è simile al fitoaccumulo: le piante utilizzate vengono allevate in serre con le radici nell’acqua. Questo sistema può essere utilizzato per il trattamento delle acque sotterranee ex situ. Cioè, l’acqua sotterranea viene pompata in superficie per irrigare queste piante. Tipicamente questa tecnica impiega un terreno artificiale, come sabbia mista a perlite o vermiculite. Quando le radici si saturano di contaminanti, vengono raccolte e smaltite.
Fitostimolazione (phytostimulation), attraverso l’impiego di microbi presenti nella rizosfera, si stimolano le radici delle piante a degradare gli inquinanti bersaglio.
Fitostabilizzazione (phytostabilization), i composti chimici prodotti dalla pianta immobilizzano i contaminanti, anziché degradarli.
Controllo idraulico, per mezzo degli alberi si ottiene una bonifica indiretta controllando il movimento delle acque sotterranee. Agiscono come pompe naturali, le loro radici scendono verso la falda freatica e stabiliscono una densa massa radicale che assorbe e purifica grandi quantità d’acqua. I pioppi sono molto utilizzati per questo scopo.
Fitovolatilizzazione (phytovolatilization), le piante assorbono l’acqua contenente contaminanti organici e rilasciano i contaminanti nell’aria attraverso le foglie.

L’utilizzo delle piante nella decontaminazione di siti inquinanti è un grande passo avanti su questo difficile argomento. In Italia e in molti altri paesi del mondo, l’utilizzo di tale tecnologia può ottenere grandi risultati, con anche grandi vantaggi correlati, tra i quali:

costi contenuti di applicazione,
impiego di risorse naturali,
la produzione di energia a basso costo con l’impiego della biomassa prodotta,
l’attenuazione della contaminazione delle falde,
il consolidamento di suoli diversamente erosi da acqua e vento.

Economia di gestione, efficacia ed efficienza nel risanamento dell’ambiente sono aspetti importanti che depongono a grande favore dell’impiego della fitorimediazione.

Perché preferire le piante ornamentali nel fitorimedio

Le piante ornamentali hanno una grande importanza allo scopo di abbellire e aumentare la quantità e qualità di verde presente nelle città. Queste hanno anche il grande pregio di influenzare positivamente lo stato psicologico e l’umore delle persone. Il turismo che ha come destinazione grandi giardini o famose collezioni di piante nel mondo ha una grande valenza economica ogni anno. Inoltre, le piante ornamentali hanno anche un mercato molto fiorente. Questo ha portato vivaisti e ibridatori di tutto il mondo ad ottenere nuove varietà con qualità sempre nuove: tra cui tipologia di fioritura, colori, tolleranza allo stress e resistenza alle malattie e alla siccità. Tutto ciò ha fornito maggiori risorse con cui poter lavorare per il fitorisanamento.

La capacità di accumulare elevate concentrazione di metalli pesanti delle piante ornamentali potrebbe non essere sempre in linea con la definizione di pianta iperaccumulatrice. Tuttavia, la loro grande capacità di generare abbondante vegetazione sta a significare che le piante ornamentali potrebbero accumulare una quantità superiore di metalli pesanti rispetto agli iperaccumulatori. Le graminacee ornamentali di indubbio valore estetico sono preferite, insieme ad alcune specie arboree, per la realizzazione di siti per la fitorimediazione. Il loro rapido ciclo di crescita consente l’osservazione e la registrazione delle risposte delle piante allo stress del sito nel quale sono impiegate in breve tempo. Questa caratteristica le rende adatte alla schermatura di specie iperaccumulatrici di metalli pesanti. La biomassa prodotta fuori terra le rende anche interessanti per la fitoestrazione. La parte vegetata può essere raccolta non appena le piante sono fiorite, di solito non oltre un anno dopo la semina.

La conformazione morfologica delle radici, degli steli e delle foglie svolge un ruolo importante nel processo di fitorimediazione. La lunghezza, la densità e la superficie delle radici sono caratteristiche importanti che possono influenzare direttamente l’assorbimento o la degradazione dei contaminanti e gli essudati delle radici possono influenzare la crescita e la riproduzione dei microrganismi nella rizosfera. Anche i tessuti degli steli sono una parte essenziale delle piante ornamentali così come la tolleranza e l’accumulo di contaminanti in proporzione sia all’altezza che al diametro dello stelo. La grandezza della superficie fogliare influisce sulla variazione della biomassa attraverso il suo impatto sulla fotosintesi, poichè la foglia è anche il sito principale per la volatilizzazione e l’escrezione dei materiali per lei dannosi.

Quali le piante ornamentali usare nella fitorimediazione

Le migliori piante ornamentali da impiegare idealmente nella fitorimediazione dovrebbero avere tra le altre caratteristiche la tolleranza allo stress biotico, ovvero la resistenza alle malattie e ai parassiti, e abiotico, cioè la capacità di sopportare le alte temperature, la siccità e alti livelli di salinità. La capacità delle piante di sopravvivere o adattarsi allo stress ambientale varia tra le diverse specie e tra queste a seconda delle cultivar. Tali capacità sono il frutto di una lunga selezione naturale che va avanti da centinaia di migliaia di anni. Alcune doti naturali delle piante sono state “migliorate” artificialmente da vivaisti ed ibridatori, anche con tecniche altamente specializzate.

Alcune piante ornamentali possono aiutare a risanare i danni provocati dall’inquinamento atmosferico e riescono a crescere sane anche in condizioni di siccità e alti livelli di salinità. Gli inquinanti atmosferici assorbiti sulla superficie delle foglie possono essere assorbiti e metabolizzati dalle piante ornamentali. Queste possono eliminare gli inquinanti atmosferici fino ad un certo livello, il quale è determinato dal tipo di piante impiegate e dagli inquinanti presenti. Alcune piante ornamentali possono eliminare non più di un tipo di inquinante. Ad esempio, l’Aloe vera var. chinensis può assorbire la formaldeide, la Crassula portulacea può assorbire il benzene, il Dianthus chinensis può assorbire l’anidride solforosa, la Dracaena sanderiana e il Dendranthema morifolium possono assorbire e purificare simultaneamente formaldeide, benzene e anidride carbonica facilmente. Lo stress dovuto alle alte temperature ha effetti sullo sviluppo delle piante, con conseguenze sul tasso di germinazione e crescita.

La tolleranza al sale è necessaria a queste piante ornamentali poiché riescono ad utilizzare acqua per l’irrigazione di scarsa qualità, proveniente da impianti di recupero. La salinità può inibire la crescita e causare danni dovuti a carenza di nutrienti. Alcune piante ornamentali come il Plumbago auriculata e la Pavonia lasiopetala hanno sviluppato ghiandole specializzate sulla superficie delle foglie per regolare la tolleranza alla salinità. Le piante ornamentali che si adattano bene all’elevata salinità possono essere impiegate con successo nel fitorisanamento di terreni salini contaminati da metalli pesanti.

La tolleranza alla siccità può consentire la sopravvivenza delle piante ornamentali nelle regioni aride e risparmiare notevoli quantità di acqua. La Gerbera jamesonii Meihong Heixin è una cultivar resistente al calore.

Per mezzo di test condotti in serra e in pieno campo è stato possibile capire in quali condizioni di suolo e climatiche sia possibile ottenere i migliori risultati dalla fitorimediazione per terreni contaminati da idrocarburi e metalli pesanti.

Microrganisi utili a supporto del lavoro delle piante

fitorimediazione Dagli studi fatti i ricercatori sono riusciti a comprendere quali siano le specie di piante più adatte ad ogni agente contaminante e insieme a quali altri organismi presenti nel terreno queste piante dovrebbero lavorare per massimizzare i risultati di depurazione del suolo. Alcune specie tra quelle studiate hanno mostrato grandi capacità di estrarre dal terreno e di accumulare nei loro tessuti percentuali rilevanti di alcuni metalli, per arrivare anche a percentuali che oscillano dal 35% al 40% per ogni ciclo vegetativo.

Un supporto essenziale alle piante in questo ingrato compito è svolto dai microrganismi presenti nella rizosfera. La tecnica di estrazione si potenzia per mezzo dell’uso di ceppi di batteri in grado di tollerare i metalli, ovvero di vivere anche con forti concentrazioni di questi elementi pericolosi e dannosi.

Perché questi organismi sono così importanti? Per prima cosa in loro presenza le piante migliorano le loro performance anche del 50/60% per ogni ciclo vegetativo. Inoltre, tali microorganismi “miracolosi” hanno anche la capacità di ossidare gli idrocarburi, facilitando l’eliminazione naturale degli inquinanti organici. Come abbiamo detto sopra, il risultato del processo descritto è una bonifica dell’ambiente eseguita in modo efficiente, svolta per mezzo di elementi altamente sostenibili (le piante ornamentali), con costi contenuti, senza interventi invasivi.

Le piante una nuova miniera

Se volete possiamo parlare anche di proprietà miracolose delle piante. Pensate che nel caso in cui i metalli inquinanti presenti nel sito da bonificare abbiano un grande valore commerciale, come ad esempio alluminio, piombo o zinco, non rimangono immagazzinati nelle piante che li intrappolano. Dalla combustione delle piante si produce comune cenere, dalla quale si riescono a recuperare i metalli preziosi utili per essere nuovamente impiegati in processi produttivi. Questo processo si chiama phytomining.

Grandi vantaggi per l’ambiente, per l’uomo e una risorsa economica nuova.

Un’altra risorsa dovuta al fitorimedio è data anche dalla grande quantità di biomassa prodotta. La biomassa, se destinata alla combustione con le dovute accortezze, è capace di generare energia termica. Se gestita diversamente può produrre biogas o biocarburanti o, ancora, essere impiegata per la produzione di prodotti con materiale riciclato.

Non tutte le piante si comportano allo stesso modo in un giardino o in un parco. Alcune specie sono più resistenti, altre più delicate. Se avete bisogno di maggiori informazioni sull’argomento e cercate l’aiuto di un giardiniere professionista esperto per prendersi cura delle vostre piante ornamentali, contattatemi.