Indice
Suoli contaminati: una risorsa da recuperare
Fonti di contaminazione da PTE
I suoli contaminati da elementi potenzialmente tossici (PTE) come Cd, Pb, Cu, Zn, As e Sb non sono idonei per colture alimentari o foraggere, ma potrebbero essere utilizzati per coltivare colture energetiche. Le attività minerarie sono una delle principali fonti di contaminazione da PTE [1].
La contaminazione da PTE provoca fenomeni di degrado del suolo, riducendone la fertilità, la funzionalità, l’attività microbica e la crescita delle piante. Tra i PTE, l‘antimonio (Sb) è particolarmente tossico e i fenomeni di contaminazione dei suoli da questo elemento sono in crescita [2].
Il fitorisanamento assistito è una tecnologia verde in cui si combina l’uso di piante e ammendanti organici per estrarre o immobilizzare i PTE e ridurre la loro pericolosità per l’uomo e l’ambiente. Questa tecnica rappresenta una strategia promettente dal punto di vista ecologico, economico ed ambientale [3].
Il biochar è un ammendante organico derivante dal processo di pirolisi di materiali organici impiegato nel recupero dei suoli contaminati da PTE. Tuttavia, l’efficacia del biochar varia in base al tipo del biochar, al suolo e ai PTE presenti.
La canapa come pianta per il fitorisanamento
Tra le diverse specie vegetali utilizzabili, la canapa (Cannabis sativa L.) emerge come una pianta adatta per questa tecnologia, grazie alla sua capacità di crescere in suoli contaminati e alla sua versatilità nella produzione di bioenergia e altri prodotti [4]. Tuttavia, rimangono incertezze riguardo al comportamento della canapa in suoli con elevate concentrazioni di Sb e all’interazione tra canapa e biochar.
Canapa e biochar: strumenti per il recupero ambientale
Obiettivi dello studio AGRITECH
Questo studio, inquadrato nelle attività del progetto AGRITECH, spoke 7 task 7.3.3., valuta l’idoneità del biochar e della canapa nei programmi di fitorisanamento assistito di suoli contaminati da Sb e altri PTE. Più specificamente, sono stati studiati i seguenti aspetti: i) l’influenza del biochar sulla mobilità dei PTE in un suolo minerario contaminato da Sb e il suo impatto su diversi aspetti (bio)chimici e microbici del suolo; ii) l’influenza del biochar sulla crescita e la resa della canapa e sui suoi potenziali impieghi nei programmi di fitorisanamento.
L’esperimento nell’ex area mineraria di Su Suergiu
Diversi campioni di suolo sono stati raccolti nell’ex area mineraria di Su Suergiu in Sardegna, nota per l’estrazione di antimonio (Sb). Il suolo raccolto è stato trattato con biochar prodotto dalla pirolisi di legno dolce a 700 °C per valutare la sua efficacia nella riduzione dei rischi associati ai PTE. Il campione di suolo è stato suddiviso in mesocosmi, con o senza aggiunta del 3% di biochar, e incubati per due mesi.
Le piante di canapa sono state coltivate per cinque mesi nei suoli trattati (Fig. 1), e alla raccolta, sono state analizzate le concentrazioni di PTE in radici, parte aerea e semi tramite ICP-OES per valutare l’assorbimento di PTE nei tessuti vegetali e la capacità di rimozione dei PTE dal suolo.
Una combinazione di successo
Effetti del biochar sulla mobilità dei PTE
Il biochar è stato aggiunto al suolo per ridurre la mobilità dei PTE e migliorarne la qualità. L’aggiunta di biochar ha mostrato un effetto positivo sulla riduzione della mobilità dell’antimonio (Sb) nel suolo. Questo effetto è attribuibile alla capacità del biochar di creare interazioni stabili con l’Sb, riducendo così la sua frazione labile, che è la parte più biodisponibile. Anche la mobilità del Cd, Pb e Zn è stata ridotta, con un aumento della loro frazione residuale e una diminuzione delle frazioni più mobili.
Effetti del biochar sulla funzionalità del suolo
Dal punto di vista degli effetti sulla funzionalità del suolo, il biochar ha influenzato diverse attività enzimatiche. L’attività della deidrogenasi (DHG) è diminuita di circa 2,08 volte, forse a causa dell’adsorbimento del substrato da parte del biochar. Al contrario, altre attività enzimatiche come la fosfatasi alcalina e l’ureasi sono aumentate rispettivamente di circa 1,18 e 1,22 volte. Inoltre, l’attività microbica complessiva è aumentata, come indicato da un incremento nella respirazione del suolo e nel contenuto di carbonio microbico.
Cambiamenti nella comunità microbica del suolo
L’aggiunta di biochar ha anche modificato la struttura della comunità microbica del suolo. È stato osservato l’aumento dell’abbondanza di microrganismi coltivabili nel suolo trattato, mentre l’analisi del sequenziamento degli ampliconi ha mostrato un aumento della diversità batterica, con un incremento di Proteobatteri, Attinobatteri e Acidobatteriota e una diminuzione di Nitrospirota e Mixococchi (Fig. 2).
Risultati sulla crescita della canapa
La canapa è cresciuta con successo nel suolo contaminato trattato con biochar, senza mostrare sintomi di fitotossicità. Il biochar non ha influenzato la crescita delle radici della canapa, ma ha aumentato significativamente la sua biomassa aerea di circa 1,67 volte per il fusto e foglie e di circa 2 volte sia per il numero che per il peso dei semi (Fig.3), suggerendo che potrebbe essere un ammendante efficace per migliorare la produttività delle colture in suoli contaminati da PTE.
Il biochar ha influenzato l’assorbimento e la distribuzione di PTE nelle piante di canapa, riducendo la concentrazione di Sb nelle radici, ma aumentandola nei nella parte aerea e nei semi. L’aggiunta del biochar ha anche aumentato la capacità fitostabilizzante della canapa per quanto riguarda Cd, Pb e Zn nelle radici, favorendo una maggiore crescita delle piante e la capacità di rimozione dei PTE dal suolo.
Conclusioni
Questo studio ha dimostrato che il biochar da legno dolce può essere utilizzato in combinazione con la canapa per i programmi di fitorisanamento assistito di suoli contaminati da PTE. Il biochar riduce la mobilità dello Sb e aumenta la quantità di PTE immagazzinata nelle radici, parte aerea e semi della canapa, migliorando anche le proprietà chimiche e microbiologiche del suolo. La crescita della canapa è stata stimolata dal biochar, aumentando la biomassa e la capacità di rimozione dei PTE.
Questo approccio offre una doppia opportunità: ridurre i rischi ambientali e generare reddito attraverso l’uso della biomassa di canapa per produrre energia o altri prodotti. L’uso combinato di biochar e canapa può trasformare i suoli contaminati in aree produttive, riducendo al contempo l’impatto ambientale e i rischi per la salute dell’uomo. Tuttavia, ulteriori ricerche sono necessarie per convalidare questi risultati in diverse condizioni ambientali per garantire l’efficacia di questa strategia in altre aree.
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[1] https://doi.org/10.1016/j.seta.2022.102081.
[2] https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1011945.
[3] https://doi.org/10.1007/s11368-017-1763-8.
[4] https://doi.org/10.3390/plants11050595.
[5] https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.05.008.
[6] https://doi.org/10.1023/A:1026113905129.
7] https://doi.org/10.1016/S0926-6690(02)00005-5.
[8] https://doi.org/10.1080/01904167.2021.1881553.
[9] https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2005.02.026.
[10] https://doi.org/10.5513/JCEA01/20.2.2201.
Matteo Garau
Ricercatore, presso il Dipartimento di Agraria dell’Università degli Studi di Sassari. I suoi principali interessi di ricerca includono studi per sviluppare tecniche innovative per il recupero funzionale di suoli marginali, contaminati e degradati attraverso l’applicazione di ammendanti organici e consorzi microbici a suoli contaminati per aumentare l’efficienza delle tecniche di fitorisanamento; e la valorizzazione di sottoprodotti agro-industriali per la produzione di ammendanti organici da applicare a suoli degradati per incrementare le produzioni agrarie ecosostenibili specialmente in Paesi in via di sviluppo.
