FITODEPURAZIONE: TIPOLOGIE, VANTAGGI E SVANTAGGI - BIOLOGIA - 2025

Il fitorisanamento è l'insieme delle pratiche tecnologiche che utilizzano piante viventi e i loro microrganismi associati per l'igiene ambientale del suolo, dell'acqua e dell'aria.

Le tecnologie di fitodepurazione sfruttano la capacità naturale di alcune piante di assorbire, concentrare e metabolizzare elementi e composti chimici presenti nell'ambiente come inquinanti. Le piante possono essere utilizzate per l'estrazione, l'immobilizzazione e la stabilizzazione, la degradazione o la volatilizzazione dei contaminanti.

Figura 1. Fitorisanamento in campo. Fonte: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Il suolo, le acque superficiali e sotterranee e l'atmosfera possono essere contaminati come conseguenza di alcuni processi naturali -come l'erosione geologica, l'attività vulcanica, tra gli altri-, e anche per l'effetto delle attività umane (industriali, agricole, acque reflue, estrazione mineraria, costruzione, trasporto).

Le emissioni industriali e gli effluenti, i materiali di scarto, gli esplosivi, i prodotti chimici per l'agricoltura (fertilizzanti, erbicidi, pesticidi), la pioggia o la deposizione di acidi, i materiali radioattivi, tra molti altri, sono fattori di inquinamento derivanti dalle attività umane.

Il fitorisanamento emerge come una tecnologia poco costosa, efficace e pubblicamente accettata per il risanamento di vari tipi di contaminazione ambientale.

La parola "fitorisanamento" deriva dal greco "phyto", che significa pianta viva, e dal latino "remediare" che significa ristabilire l'equilibrio; vale a dire recuperare lo stato di equilibrio attraverso l'uso delle piante.

Tipi di fitorisanamento

Le tecnologie di fitodepurazione si basano sui processi fisiologici delle piante e dei microrganismi ad esse associati, come nutrizione, fotosintesi, metabolismo, evapotraspirazione, tra gli altri.

A seconda del tipo di inquinante, del grado di contaminazione del sito e del livello di rimozione o decontaminazione necessario, le tecniche di fitorisanamento vengono utilizzate come meccanismo di contenimento dei contaminanti (tecniche di fitostabilizzazione, rizofiltrazione) o come meccanismo di rimozione (tecniche di fitoestrazione, fitodegradazione e fitovolatilizzazione).

Figura 2. Tipi di fitorisanamento. Fonte: Townie (Arulnangai e Xavier Dengra dall'originale in estensione .png), da Wikimedia Commons

Queste tecniche di fitorisanamento includono:

fitodegradazione

Questa tecnica, chiamata anche fitotrasformazione, consiste nel selezionare e utilizzare piante che abbiano la capacità di degradare gli inquinanti che hanno assorbito.

Nella fitodegradazione, speciali enzimi che alcune piante possiedono, provocano la scomposizione delle molecole dei composti inquinanti, trasformandole in molecole più piccole, atossiche o meno tossiche.

Le piante possono anche mineralizzare gli inquinanti a composti semplici e assimilabili, come l'anidride carbonica (CO ₂ ) e l'acqua (H ₂ O).

Esempi di questo tipo di enzima sono la dalogenasi e l'ossigenasi; il primo favorisce la rimozione degli alogeni dai composti chimici e il secondo ossida le sostanze.

La fitodegradazione è stata utilizzata per rimuovere esplosivi, come TNT (trinitrotoluene), pesticidi organoclorurati e organofosfati, idrocarburi alogenati, tra gli altri contaminanti.

Rhizoremediation

Quando la degradazione degli inquinanti è prodotta dall'azione di microrganismi che vivono nelle radici delle piante, la tecnica di bonifica si chiama rizoremediation.

fitostabilizzazione

Questo tipo di fitorisanamento si basa su piante che assorbono gli inquinanti e li immobilizzano all'interno.

Queste piante sono note per ridurre la biodisponibilità degli inquinanti attraverso la produzione e l'escrezione da parte delle radici di composti chimici che inattivano le sostanze tossiche attraverso meccanismi di assorbimento, adsorbimento o precipitazione-solidificazione.

In questo modo, gli inquinanti non sono più disponibili nell'ambiente per altri esseri viventi, si impedisce la loro migrazione verso le acque sotterranee e la loro dispersione in aree più ampie di suolo.

Alcune piante che sono state utilizzate nella fitostabilizzazione sono: Lupinus albus (per immobilizzare arsenico, As e cadmio, Cd), Hyparrhenia hirta (immobilizzazione di piombo, Pb), Zygophyllum fabago (immobilizzazione di zinco, Zn), Anthyllis Vulneraria (immobilizzazione di zinco , piombo e cadmio), Deschampia cespitosa (immobilizzazione di piombo, cadmio e zinco) e Cardaminopsis arenosa (immobilizzazione di piombo, cadmio e zinco), tra gli altri.

fitostimolazione

In questo caso vengono utilizzate piante che stimolano lo sviluppo di microrganismi che degradano gli inquinanti. Questi microrganismi vivono nelle radici delle piante.

fitoestrazione

La fitoestrazione, chiamata anche fitoaccumulo o fito-sequestro, utilizza piante o alghe per rimuovere i contaminanti dal suolo o dall'acqua.

Dopo che la pianta o le alghe hanno assorbito le sostanze chimiche inquinanti dall'acqua o dal suolo e le hanno accumulate, vengono raccolte come biomassa e generalmente incenerite.

Figura 3. Fitodepurazione nelle piscine, riabilitazione di una miniera di uranio abbandonata. Portogallo. Fonte: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Le ceneri vengono depositate in luoghi speciali o discariche di sicurezza o vengono utilizzate per recuperare i metalli. Quest'ultima tecnica si chiama erboristeria.

Piante iperaccumulanti

Gli organismi che sono in grado di assorbire quantità estremamente elevate di inquinanti dal suolo e dall'acqua sono chiamati iperaccumulatori.

Sono stati segnalati iperaccumulatori di arsenico (As), piombo (Pb), cobalto (Co), rame (Cu), manganese (Mn), nichel (Ni), selenio (Se) e zinco (Zn).

La fitoestrazione dei metalli è stata effettuata con piante come Thlaspi caerulescens (estrazione di cadmio, Cd), Vetiveria zizanoides (estrazione di zinco Zn, cadmio Cd e piombo Pb), Brassica juncea (estrazione di piombo Pb) e Pistia stratiotis (estrazione di argento Ag , mercurio Hg, nichel Ni, piombo Pb e zinco Zn), tra gli altri.

Phytofiltration

Questo tipo di fitorisanamento viene utilizzato nella decontaminazione delle acque sotterranee e superficiali. Gli inquinanti vengono assorbiti dai microrganismi o dalle radici o vengono attaccati (adsorbiti) alle superfici di entrambi.

Figura 4. Crescita delle radici in laboratorio, in mezzo liquido. Fonte: pixabay.com

Nella fitofiltrazione le piante vengono coltivate con tecniche idroponiche e quando la radice è ben sviluppata, le piante vengono trasferite in acque inquinate.

Alcune piante utilizzate come fitofiltri sono: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda e Polygonum punctatum.

Phytovolatilization

Questa tecnica funziona quando le radici delle piante assorbono l'acqua inquinata e rilasciano nell'atmosfera gli inquinanti trasformati in forma gassosa o volatile, attraverso la traspirazione delle foglie.

È nota l'azione fitovolatilizzante del selenio (Se) delle piante, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus e Chara canescens e anche la capacità di traspirare mercurio (Hg), della specie vegetale Arabidopsis thaliana.

Vantaggi del fitorisanamento

• L'applicazione delle tecniche di fitorisanamento è molto più economica rispetto all'implementazione dei metodi di decontaminazione convenzionali.
• Le tecnologie di fitodepurazione sono applicate in modo efficiente in grandi aree con livelli medi di contaminazione.
• Trattandosi di tecniche di decontaminazione in situ, non è necessario trasportare il mezzo contaminato, evitando così la dispersione di inquinanti da parte dell'acqua o dell'aria.
• L'applicazione delle tecnologie di fitorisanamento consente il recupero di metalli preziosi e acqua.
• Per applicare queste tecnologie, sono necessarie solo pratiche agricole convenzionali; Non è necessaria la costruzione di strutture speciali, né la formazione di personale qualificato per la sua attuazione.
• Le tecnologie di fitodepurazione non consumano energia elettrica, né producono emissioni inquinanti di gas serra.
• Sono tecnologie che preservano il suolo, l'acqua e l'atmosfera.
• Sono i metodi di decontaminazione a minor impatto ambientale.

Svantaggi e limitazioni

• Le tecniche di fitodepurazione possono avere effetto solo nella zona occupata dalle radici delle piante, cioè in un'area e profondità limitate.
• Il fitorisanamento non è del tutto efficace nel prevenire la lisciviazione o la percolazione di contaminanti nelle acque sotterranee.
• Le tecniche di fitodepurazione sono metodi lenti di decontaminazione, poiché richiedono un tempo di attesa per la crescita di piante e microrganismi ad esse associati.
• La crescita e la sopravvivenza delle piante utilizzate in queste tecniche sono influenzate dal grado di tossicità degli inquinanti.
• L'applicazione delle tecniche di fitorisanamento può avere effetti negativi sugli ecosistemi in cui vengono attuate, a causa del bioaccumulo di inquinanti nelle piante, che possono successivamente passare nelle catene alimentari attraverso consumatori primari e secondari.

Riferimenti

1. Carpena RO e Bernal MP. 2007. Chiavi del fitorisanamento: fitotecnologie per il recupero del suolo. Ecosistemi 16 (2). Maggio.
2. Agenzia per la protezione ambientale (EPA-600-R-99-107). 2000. Introduzione alla fitodepurazione.
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4. Ghosh M e Singh SP. 2005. Una rassegna di fitorisanamento di metalli pesanti e utilizzo dei suoi sottoprodotti. Ecologia applicata e ricerca ambientale. 3 (1): 1-18.
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