Un rimedio verde contro i metalli pesanti
17.04.2007
Le attività industriali, minerarie e agricole determinano un rilevante apporto di agenti inquinanti nei terreni. Le strategie per ridurre i danni causati da queste sostanze, grazie a una serie di ricerche condotte in Sardegna, si arricchiscono nuove armi e tra queste anche soluzioni basate su specie vegetali. Il 4 aprile, a Cagliari, sono stati presentati i risultati del progetto "Nuove tecnologie per la bonifica e il ripristino ambientale di siti contaminati" (PON 13002). Sono state sperimentate quattro soluzioni tecnologiche: elettrocinesi, getto d'acqua, attivazione meccanica di reazioni del suolo contaminato e phytoremediation.
Quattro tecnologie per la bonifica
Le tecnologie di elettrocinesi sfruttano correnti a bassa intensità per la desaturazione di terreni argillosi a bassa permeabilità. Le tecnologie basate sull'utilizzo del getto d'acqua ad alta pressione prevedono l'impiego di fluidi che immessi nel terreno rimuovono gli inquinanti e li trasportano in zone in cui vengono raccolti oppure per l'iniezione di sostanze o popolazioni batteriche utili per il risanamento del sito. Per quanto riguarda le tecnologie basate sull'attivazione meccanica di reazioni del suolo contaminato anche da composti organoclorurati, la tecnica proposta consiste in macinazioni meccaniche ad alta energia di impatto su miscele costituite dal suolo contaminato e un substrato di reagenti; la macinazione viene realizzata in mulini a sfere in cui il reattore viene posto in moto alternato tridimensionale ad alte velocità; le prove sperimentali di macinazione hanno dimostrato che con questa tecnica è possibile ottenere rendimenti di rimozione dai suoli dell’ordine del 99.9%.
Il rimedio "verde" sperimentato in Sardegna
La phytoremediation (utilizzo delle piante per l'estrazione dei contaminanti) si basa su processi naturali condotti dalle piante che comportano: estrazione di metalli e composti organici; accumulo e trasformazione dei composti accumulati per lignificazione, volatilizzazione, metabolizzazione e mineralizzazione; impiego di enzimi per trasformare sostanze organiche complesse in composti più semplici. La phytoremediation sfrutta la capacità delle specie vegetali di assimilare, accumulare e degradare i costituenti dei mezzi considerati. Per la bonifica di siti contaminati le piante possono essere utilizzate sia per mineralizzare e immobilizzare composti organici tossici nella zona radicale che per accumulare e concentrare metalli e altri composti inorganici estratti dal suolo nella porzione aerea. La pianta può essere quindi pensata come un sistema di pompaggio e trattamento di tipo biologico che utilizza l'energia solare, inoltre questo sistema di captazione degli inquinanti si accresce, permettendo di aumentare con il tempo l'efficienza del sistema. La più grossa limitazione all'utilizzo di questa tecnologia consiste nella estensione dell'apparato radicale: l'azione di bonifica può essere infatti effettuata solo all'interno del volume interessato dalle radici delle piante. I processi che interessano la phytoremediation di contaminanti inorganici da suoli sono principalmente due: Fitoestrazione e Fitostabilizzazione. Nel primo caso si sfrutta la capacità di alcune piante di estrarre i metalli dal terreno attraverso l'apparato radicale e di concentrarli nella parte aerea (fino al 25% del metallo sul peso secco). La Fitostabilizzazione fa uso di specie metallo-tolleranti che producono composti chimici in grado di immobilizzare i metalli nel sistema radici-suolo. Questa tecnica permette di ridurre la mobilità dei metalli e impedisce la migrazione dei contaminanti nelle acque sotterranee o l'ingresso nella catena alimentare senza che gli stessi contaminanti vengano rimossi dal terreno.
Il miglioramento dell'efficienza di queste tecniche può essere ottenuto attraverso l'utilizzo di additivi che consentano, nel caso della fitoestrazione di aumentare la frazione biodisponibile di metalli e quindi la quantità di metalli accumulabili nella specie vegetale, e nel caso della fitostabilizzazione la loro immobilizzazione.
Per Alessandra Carucci, Professore Straordinario in Ingegneria Sanitaria-Ambientale presso l'Università di Cagliari (e Preside Vicario della Facoltà di Ingegneria), responsabile delle sperimentazioni sulla phytoremediation all'interno del progetto coordinato da Giacomo Cao, la sperimentazione condotta in Sardegna ha fornito ottimi risultati.
"L'indagine sperimentale - spiga Alessandra Carucci - ha permesso di individuare la specie vegetale autoctona Scropularia canina e la specie vegetale ad alta produzione di biomassa Mirabilis jalapa che hanno dimostrato ottime capacità di resistere alle alte concentrazioni di metali pesanti presenti nel terreno dell'area di Montevecchio e di accumulare in particolare piombo e zinco nella parte aerea. La tecnica si è dimostrata applicabile a terreni con livelli di contaminazione massima intorno a 9.400 mg/kg di piombo e 3.700 mg/kg di zinco".
L'aggiunta di agenti chelanti ha permesso di aumentare la capacità di accumulo delle piante anche di due ordini di grandezza. Che tipo di sostanze chelanti avete sperimentato?
"Sono stati studiati agenti chelanti a bassa e alta biodegradabilità. Fra quelli ad alta biodegradabilità è stato selezionato l'MGDA per le sue capacità chelanti e la particolare affinità con la specie vegetale autoctona individuata. Le analisi effettuate sula comunità batterica presente nel suolo contaminato hanno dimostrato un effetto positivo degli agenti chelanti velocemente biodegradabili".
Andrea Mameli
Ricercatore CRS4
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Focus - Nuove tecnologie per la bonifica e il ripristino di siti contaminati
Progetto: Nuove tecnologie per la bonifica e il ripristino ambientale di siti contaminati
Quattro tecnologie per la bonifica
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Il rimedio "verde" sperimentato in Sardegna
La phytoremediation (utilizzo delle piante per l'estrazione dei contaminanti) si basa su processi naturali condotti dalle piante che comportano: estrazione di metalli e composti organici; accumulo e trasformazione dei composti accumulati per lignificazione, volatilizzazione, metabolizzazione e mineralizzazione; impiego di enzimi per trasformare sostanze organiche complesse in composti più semplici. La phytoremediation sfrutta la capacità delle specie vegetali di assimilare, accumulare e degradare i costituenti dei mezzi considerati. Per la bonifica di siti contaminati le piante possono essere utilizzate sia per mineralizzare e immobilizzare composti organici tossici nella zona radicale che per accumulare e concentrare metalli e altri composti inorganici estratti dal suolo nella porzione aerea. La pianta può essere quindi pensata come un sistema di pompaggio e trattamento di tipo biologico che utilizza l'energia solare, inoltre questo sistema di captazione degli inquinanti si accresce, permettendo di aumentare con il tempo l'efficienza del sistema. La più grossa limitazione all'utilizzo di questa tecnologia consiste nella estensione dell'apparato radicale: l'azione di bonifica può essere infatti effettuata solo all'interno del volume interessato dalle radici delle piante. I processi che interessano la phytoremediation di contaminanti inorganici da suoli sono principalmente due: Fitoestrazione e Fitostabilizzazione. Nel primo caso si sfrutta la capacità di alcune piante di estrarre i metalli dal terreno attraverso l'apparato radicale e di concentrarli nella parte aerea (fino al 25% del metallo sul peso secco). La Fitostabilizzazione fa uso di specie metallo-tolleranti che producono composti chimici in grado di immobilizzare i metalli nel sistema radici-suolo. Questa tecnica permette di ridurre la mobilità dei metalli e impedisce la migrazione dei contaminanti nelle acque sotterranee o l'ingresso nella catena alimentare senza che gli stessi contaminanti vengano rimossi dal terreno.
Il miglioramento dell'efficienza di queste tecniche può essere ottenuto attraverso l'utilizzo di additivi che consentano, nel caso della fitoestrazione di aumentare la frazione biodisponibile di metalli e quindi la quantità di metalli accumulabili nella specie vegetale, e nel caso della fitostabilizzazione la loro immobilizzazione.
Per Alessandra Carucci, Professore Straordinario in Ingegneria Sanitaria-Ambientale presso l'Università di Cagliari (e Preside Vicario della Facoltà di Ingegneria), responsabile delle sperimentazioni sulla phytoremediation all'interno del progetto coordinato da Giacomo Cao, la sperimentazione condotta in Sardegna ha fornito ottimi risultati.
"L'indagine sperimentale - spiga Alessandra Carucci - ha permesso di individuare la specie vegetale autoctona Scropularia canina e la specie vegetale ad alta produzione di biomassa Mirabilis jalapa che hanno dimostrato ottime capacità di resistere alle alte concentrazioni di metali pesanti presenti nel terreno dell'area di Montevecchio e di accumulare in particolare piombo e zinco nella parte aerea. La tecnica si è dimostrata applicabile a terreni con livelli di contaminazione massima intorno a 9.400 mg/kg di piombo e 3.700 mg/kg di zinco".
L'aggiunta di agenti chelanti ha permesso di aumentare la capacità di accumulo delle piante anche di due ordini di grandezza. Che tipo di sostanze chelanti avete sperimentato?
"Sono stati studiati agenti chelanti a bassa e alta biodegradabilità. Fra quelli ad alta biodegradabilità è stato selezionato l'MGDA per le sue capacità chelanti e la particolare affinità con la specie vegetale autoctona individuata. Le analisi effettuate sula comunità batterica presente nel suolo contaminato hanno dimostrato un effetto positivo degli agenti chelanti velocemente biodegradabili".
Andrea Mameli
Ricercatore CRS4
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Progetto: Nuove tecnologie per la bonifica e il ripristino ambientale di siti contaminati
