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Il problema ambientale affrontato dal progetto
Il secolo passato ha testimoniato un rilevante aumento dell’inquinamento globale, relativo alla eccessiva produzione e utilizzo di composti chimici derivati del petrolio, incautamente rilasciati nell'ambiente. Di conseguenza, numerosi contaminanti organici, sono rilevabili, sia nei suoli che negli acquiferi dei siti territoriali inquinati. Inoltre le industrie, le miniere, i trasporti su strada e l'utilizzo imprudente di fertilizzanti ha aumentato il livello di inquinamento del suolo di elementi potenzialmente tossici (PTE), che rappresentano un notevole problema ambientale a causa del loro potenziale accumulo nella catena trofica.

Nella regione Campania (Napoli Orientale, SIN Litorale Domizio-Agro Aversano L. 426/98, Napoli Bagnoli Coroglio L. 388/2000, Litorale Vesuviano L. 179/2002, Bacino idrografico del Sarno L. 266/05; Aree di Pianura DM 445/2008) sono stati identificati quattro siti di interesse prioritario nazionale (SIN), per una superficie totale di circa 200.000 ettari, con diverse fonti e diversi livelli di inquinamento. Nelle aree urbane incluse tra Napoli Orientale e l’area SIN (Sito di Interesse Nazionale) di Bagnoli-Coroglio, lo stoccaggio dei composti derivati dal petrolio, l’industria siderurgica, le acciaierie e la produzione di cemento-amianto, sono tra le principali fonti di inquinamento. A questo si aggiunge una imprudente gestione dei rifiuti solidi, che è oggi riconosciuta come la principale causa di inquinamento per il Litorale Vesuviano. Un esempio ne è il Comune di Giugliano, dove l'Agenzia di Protezione Ambientale Regionale (ARPAC) sta effettuando il monitoraggio di 190 pozzi al fine di valutare la qualità delle acque di irrigazione.

Analisi precedenti hanno evidenziato in alcuni punti, un elevato tasso di tri- e tetra-cloroetilene, che sono composti organici inquinanti con un potenziale cancerogeno molto alto. Tali composti sono dovuti allo sversamento di oltre 1.300.000 Mg rifiuti, inclusi rifiuti speciali pericolosi per circa il 50% del totale, nelle discariche dell'area RESIT ed in quella denominata Scafarea. È stata inoltre identificata un'area di circa 700 ettari, conosciuta come Laghetti di Castelvolturno, dove sono stati rilevati alti livelli di piombo e antimonio nel suolo, dovuti all'utilizzo prolungato di questa zona come poligono di tiro.

Inoltre, è presente un livello basso ma diffuso di contaminazione da inquinanti, dovuto principalmente all'uso di compost di bassa qualità ma anche alle deposizioni superficiali dei residui di combustione dei rifiuti.
In entrambi i casi le attività agricole risultano essere compromesse minacciando la catena produttiva di prodotti DOP, come la "Mozzarella di Bufala Campana", con conseguenti alti costi economici e sociali, per la popolazione. Inoltre c'è una percezione generale dei rischi per la salute dovuti alla contaminazione del cibo umano e dell'aria; recenti studi condotti dall'Associazione Internazionale dei Medici per l'Ambiente hanno evidenziato un aumento del 20% dei tumori negli uomini nelle province di Napoli e Caserta.

Come noto, "Ambiente e salute" è uno dei quattro settori prioritari indicati nel sesto programma d'azione ambientale, che definisce la politica ambientale della Comunità Europea per i prossimi dieci anni.

L'obiettivo fondamentale è quello di promuovere un ambiente di qualità dove i livelli degli inquinanti di origine antropica, non hanno un impatto significativo o rappresentino un rischio per la salute umana. A questo proposito, l'azione è programmata per la protezione della natura e della biodiversità, seguendo indicazioni specifiche della legislazione dell'UE, direttiva 92/43/CEE - "Conservazione degli habitat naturali e della flora e della fauna selvatiche" (21.05.92); Decisione 93/626/CEE del Consiglio - "Conclusione della convenzione sulla diversità biologica" (25.10.93); COM (98) 42 def. - "La comunicazione su una strategia comunitaria di biodiversità" (05.02.98); COM (2001) 162 def. - "biodiversità piano d'azione per la conservazione delle risorse naturali (vol. I).


Stato dell’arte

La bonifica del suolo mediante tecniche fisico-chimiche è così costosa che gran parte dei siti rimangono contaminati e la loro elevata tossicità può causare una forte riduzione della fertilità del suolo che rende questi terreni non più adatti all’agricoltura, cambiando così la loro destinazione a residenziale, commerciale e industriale. Per queste motivazioni c’è un bisogno costante di tecniche di bonifica dei suoli basate sull’agricoltura.

La riduzione del disturbo del suolo per la presenza di colture di lunga durata insieme al C accumulato nel suolo dalle biomasse ipogee e dalla fertilizzazione con compost, consentirà un significativo aumento della sostanza organica nei suoli.
Garten e altri ( 2011)evidenziano un assorbimento nelle radici del pioppo, di 6 Mg dw ha-1 in 7 anni di una piantagione short rotation forestry e un incremento annuale di 1.8 Mg di C. Mao e altri (2009) hanno evidenziato un assorbimento nelle radici della canna comune di circa 14 Mg SS ha-1 all’anno corrispondente ad un aumento annuale di circa 1.5 Mg C.
Per queste ragioni, un incremento di 3Mg C ha-1sembra essere un obiettivo raggiungibile in 5 anni con l'uso di biomasse poliennali.

LA BIORIMEDIAZIONE rappresenta una tecnologia davvero interessante, per ridurre la concentrazione di inquinanti organici (EPA-Linee Guida, 2005), con un tasso di rimozione pari al 40% dai suoli contaminati. Tuttavia, un importante fattore limitante potrebbe essere la lenta degradazione causata dalle condizioni ambientali difficili.
Questi inconvenienti possono essere superati dall’approccio della metodologia biofilm.
Un biofilm è una "comunità"costituita da un colonia di diverse specie di batteri, funghi, alghe, lieviti, protozoi, incorporati in una matrice extracellulare polimerica autoprodotta, che aderisce a superfici sia viventi (radici, foglie, tessuti animali) che non viventi. Il suo ruolo principale è quello di agire come una barriera fisica tra l'ambiente dei microrganismi, per garantire la sopravvivenza in condizioni difficili, mantenendo condizioni ottimali di pH, concentrazioni di soluto e potenziale redox in prossimità delle cellule.

Il fattore chiave della fitoestrazione risiede nella capacità delle piante di accumulare i metalli pesanti che si traduce in una rimozione degli stessi dal suolo. A livello della rizosfera può essere, inoltre, operata una decontaminazione degli inquinanti organici grazie al positivo effetto degli essudati radicali nella selezione delle specie microbiche del suolo in grado di degradare tali contaminanti. La fitoestrazione è stata testata per lunghi periodi, usando piante iperaccumulatrici in grado di estrarre grandi quantità di metalli e vegetare efficientemente, ma a causa di una lenta crescita vegetativa (Kramer 2005) sono state escluse dal novero delle piante usate per programmi commerciali di fitorimedio di siti contaminati da metalli pesanti.
Alla luce di questa evidenza scientifica,l'utilizzo di biomasse ad alta tolleranza di metalli pesanti come l'Arundo donax, risulta essere un interessante strumento perla bonifica dei suoli in tempi ragionevoli. Inoltre la produzione di biomasse legnose, consente anche profitti di mercato grazie alla produzioni di bioenergie.

LA BIODISPONIBILITÀ dei metalli può essere aumentata da un chelante sintetico come l’EDTA, ma non è praticabile in campo aperto poiché l'elevata persistenza ambientale potrebbe portare alla lisciviazione in falda dei metalli pesanti (Meers et al., 2004). Come mostrato da do Nascimiento et al 2006, gli acidi organici a basso peso molecolare (acidi carbossilici) come l'acido citrico e gallico sono in grado di aumentare la biodisponibilità dei metalli pesanti senza conseguenze per l'ambiente, così come anche gli acidi umici , grazie al loro effetto positivo sui microrganismi nel suolo e all'interazione con composti apolari, sono in grado di aumentare la disponibilità di metalli pesanti, la fertilità del suolo e la degradazione di inquinanti organici.

Risultati interessanti sono stati ottenuti anche con mediante una modifica dell'interazione fungo-pianta nel rizosfera. I funghi sono ben riconosciuti per la loro capacità di disintossicare dai Metalli pesanti attraverso l’assorbimento sia attivo che passivo. Tra questi il Trichoderma spp., si evidenzia per l’alto potenziale disintossicante, la capacità di colonizzazione e la promozione dell’attività di sviluppo delle piante (Vinale et al., 2003; 2009) che ha permesso un significativo aumento dell'assorbimento dei metalli.

L'efficienza della fitoestrazione di colture ad alta biomassa è difficile da quantificare, poiché dipende dalla iniziale concentrazione di metalli pesanti del terreno, dalle colture adottate e dalla disponibilità dei metalli. Wang e altri(2009) hanno testato il potenziale di fitoestrazione del pioppo su terreni con un contenuto di Cd di 1,6 mg kg-1, trovando un contenuto di metalli nella biomassa totale, dopo due anni, di 2,2 mg Cd kg-1. Questo valore potrebbe aumentare di un ordine di grandezza (25 mg kg-1) se il contenuto di Cd nel suolo fosse pari a 5 mg kg-1 (Baum et al., 2006),che comporta un contenuto nella biomassa pari a 250 g Cd, considerando un accrescimento della pianta di circa 1010 Mg SSha-1 intermedia a g 250 Cd ha-1.
Conseguentemente un assorbimento di125 gCdha-1y-1, su larga scala, sembra essere raggiungibile per i campi sperimentali, in quanto la fitoestrazione sarà assistita anche aumentando la biodisponibilità di metalli con gli input di sostanza organica e migliorando l'assorbimento di radici con la micorrizzazione. Secondo un set di dati da ARPAC, i terreni agricoli inquinati della regione Campania hanno in genere contenuti metalli leggermente superiore alla soglia di legge. Concentrandosi su Cd, riconosciuto come uno dei più pericolosi, nei terreni agricoli il livello di inquinamento più frequente è di circa 3 mg Cd kg-1.
Questo valore è 1 mg kg-1 al di sopra del limite legale, corrispondente a 3 kg Cd ha-1 nello strato di terreno di 0,20m. In tal caso, un sistema di fitoestrazione basato su pioppo SRF potrà rimuovere circa il 20% (0,125/3 kg Cd ha-1) dalla raccolta della biomassa epigea su un periodo di 5 anni. La rimozione potrebbe ragionevolmente aumentare del 2%, se le radici sono raccolte alla fine di quel periodo.

La novità del nostro progetto è la validazione su scala pilota di un protocollo di fitorimedio assistita a diversi livelli di contaminazione del suolo, al fine di produrre uno strumento tecnico adatto per la politica ambientale nel SIN Litorale Domizio e Agro Aversano.
Questo aspetto è rilevante se si considera che la fitorimedio assistita è testata solitamente a scala di laboratorio o in ambienti controllati, migliorando la conoscenza generale del processo di risanamento, ma senza dare alcuna informazione circa la sua reale efficacia.
Inoltre il legame del progetto con le principali problematiche ecologiche ed economiche della regione Campania è particolarmente enfatizzato. Riferendosi all'annoso problema dei rifiuti, l'applicazione di compost da rifiuti solidi urbani e da residui della produzione di olio di oliva, rappresenta un fattore chiave per il riciclaggio dei rifiuti permettendo anche un aumento del contenuto di carbonio nel suolo.