La phytoremediation è una tecnologia ecocompatibilepromettente che usa le piante superiori e i microrganismidella rizosfera a queste associate per risanare suoli,sedimenti, superfici e acque sotterranee estraendo, degradando,stabilizzando e volatilizzando metalli, compostiorganici e inquinanti radioattivi. Tuttavia, la tecnologiarisulta limitata dalla difficoltà di smaltimentodelle biomasse contenenti metalli pesanti prodotte duranteil processo di risanamento.Di seguito saranno presi in considerazione ed espostialcuni usi industriali delle biomasse contenenti metallipesanti e saranno presentati alcuni progetti europei chehanno come obiettivo l’applicazione di alcune di questetecniche innovative.La biomassa contaminata prodotta nel processo diphytoremediation non può essere certamente usatacome alimento per gli animali; tuttavia è utilizzabilecome nutrimento per la digestione anaerobica e, addirittura,la presenza di metalli presenti entro determinateconcentrazioni nei substrati di digestione porta adaumentare la produzione di biogas. La probabilità diavere un extra reddito è positiva nel 90% dei casi neiquali il mais viene coltivato come pianta energetica anzichéper alimentare gli animali e questo è particolarmenteaccentuato nelle aree agricole contaminate dametalli pesanti. Inoltre, i solidi volatili provenienti daresidui del biogas sono ridotti durante la fermentazione,portando a concentrare i metalli nei residui per la successivaestrazione, trattamento centralizzato o riutilizzo[1].
Uso di piante acquatiche
In questo senso, un gruppo di ricercatori cinesi (Zhang H. et al) nel 2013 ha riportato un interessante uso delle piante acquatiche. In Cina, con il passaggio da una società essenzialmente agricola a una società basata sull’industria, il trattamento delle acque di scarico per motivi estetici, sanitari ed ecologici è divenuto un problema molto serio. Finora, per il trattamento/eliminazione delle acque di scarico sono state proposte diverse opzioni tra cui la più diffusa è stata l’osmosi inversa applicata al suolo o a un substrato liquido artificiale. L’alternativa riportata vede invece l’uso di sistemi di trattamento basati su piante acquatiche, una tecnologia alternativa a basso costo che può essere adottata da Paesi in via di sviluppo come l’India per il riciclo/trattamento di acque di scarico, specialmente se contaminate da metalli pesanti/tossici. La potenziale produttività di piante come il giacinto d’acqua (Eichhornia crassipes) e il castagno d’acqua cinese (Eleocharis dulcis) le ha portate a essere scelte, selezionate e utilizzate per la phytoremediation di vari effluenti. La biomassa prodotta è stata impiegata come fonte di nutrimento per la produzione di biogas da usare come fonte di energia economicamente vantaggiosa. La digestione anaerobica è un processo microbiologico relativamente efficiente di conversione delle biomasse in energia tramite la produzione di una mistura di biogas con un contenuto medio di metano del 60%. Questa mistura può essere usata come sostituto dei combustibili minerali per i sistemi di riscaldamento, mentre il prodotto solido della digestione, avente un elevato contenuto di azoto, fosforo e potassio, può trovare utile impiego in agricoltura [1]. Qualità e quantità della produzione di biogas dipendono dalle caratteristiche del substrato della fermentazione e dalle condizione operative della digestione. Nonostante si abbiano poche notizie sugli effetti dei metalli tossici sequestrati durante la phytoremediation sulla quantità e qualità del biogas prodotto, si è constatato un incremento qualitativo e quantitativo del biogas generato dal giacinto d’acqua e del castagno d’acqua cinese allevati su effluenti dell’industria dell’ottone. Questo fatto sottolinea il ruolo positivo degli effluenti inquinati nell’aumentare la produzione di biogas grazie alla presenza di vari inquinanti aventi funzione di macronutrienti specialmente a basse concentrazioni per varie piante superiori e/o metanogene [1].
Uso dei residui dei supermercati in Turchia
Un altro esempio di uso delle biomasse contaminate è costituito da esperienze realizzate in Turchia. Nonostante il settore delle vendite al pubblico stia crescendo rapidamente e il numero di supermercati dal 1998 al 2008 sia aumentato da 2135 a 8252, in letteratura non è riportata nessuna informazione sulla quantità di rifiuti generati dalla grande distribuzione organizzata, ma è chiaro che lo sviluppo di questo settore avrà come risultato un incremento della produzione di rifiuti. La produzione di rifiuti dei supermercati si pensa sia variabile tra 5 e 45 tonnellate al mese ossia da 1 a 10 tonnellate a settimana [2]. Nello studio di Alkanok et al (2014) è valutata la produzione di biogas come fonte rinnovabile di energia a partire da rifiuti di mercato scaduti. Carni di rifiuto, prodotti caseari scaduti, rifiuti vegetali, fiori e zucchero ottenuti da una catena di supermercati e sottoposti a test di digestione anaerobica. Il prodotto ottenuto dal processo di digestione anaerobica è stato inoltre valutato per determinare se fosse utilizzabile per usi futuri in attività agricole [2]. I risultati preliminari della digestione anaerobica dei rifiuti dei supermercati hanno mostrato che è possibile creare una fonte rinnovabile di energia come il metano, invece che ammassare i rifiuti in discariche all’aperto dove contribuirebbero all’inquinamento delle falde e all’incremento delle emissioni gassose nell’atmosfera. In questo modo, la quantità di inquinanti organici immessi nelle discariche diminuirebbe gradualmente e sarebbe anche possibile generare calore ed elettricità da fonti rinnovabili, riducendo le emissioni di gas serra nell’atmosfera [2].
Progetti in corso
L’eco di queste prove si è diffusa e si ha notizia di alcuni esempi applicativi su larga scala grazie a finanziamenti dell’Unione europea. In particolare, il progetto spagnolo Phyto 2 energy prevede l’uso di bio-accumulatori per la produzione di biomasse. Si tratta di un progetto sviluppato sotto lo schema EU FP7 Maria Curie-Skłodowska industry academia partnerships and pathways. L’obiettivo generale del progetto è rafforzare la cooperazione tra industria e mondo accademico per aumentare la conoscenza e avvicinarsi ai successivi obiettivi: sviluppare e convalidare un approccio innovativo per la produzione di biomasse sui suoli contaminati da metalli pesanti, nonché la loro successiva utilizzazione sicura per la produzione di energia su piccola scala con il simultaneo miglioramento della qualità e delle funzioni del suolo tramite phytoremediation. Il progetto è eseguito da un consorzio di sei partner di tre Paesi: 3 organizzazioni del settore commerciale – Ispe (Romania), Probiotics (Polonia) e Vita34 Ag (Germania) – e 3 dal settore non commerciale quali Ietu (Polonia), Hmgu (Germania) e Sut (Polonia). Il progetto LIFE 11 ENV/ES/000506 (Rehabilitation of a heavy metal contamined soil riverbed by phytoextraction technique) si focalizza invece sull’uso della phytoextraction. Il letto del fiume Guadalentin nella regione di Lorca è contaminato con metalli pesanti. La valle del Guadalentin tra Lorca e la Murcia è caratterizzato dalla produzione suinicola e di colture intensive e da una industria dei coloranti. In aggiunta alle fonti antropogeniche, alla base del rilascio di metalli e sali nel fiume Guadalentin vi sono le concentrazioni naturali dovute alla degradazione delle rocce nel fiume. Queste attività economiche sono fisicamente localizzate in tutta valle, compresi i margini delle rive del Guadalentin. Il progetto Riverphy consiste nella riabilitazione del letto di questo fiume con la tecnica della phytoextraction. Il progetto è finanziato dall’Unione Europea tramite il programma LIFE+ e vede tra i suoi beneficiari la Subdirección general de calidad ambiental, la Consejería de presidencia of the comunidad autónoma de la Región de Murcia, la Subdirección general de medio natural of the same department, il Comune di Lorca e la Confederación hidrográfica del Segura. Il progetto durerà dal 1 Ottobre del 2012 al 31 Marzo 2017. Lo stanziamento totale è di 1.714.651 euro con un contributo europeo di 835.622. Il progetto mira a bonificare il letto del fiume con la tecnica della phytoextraction, preservare la pendenza con tecniche di bioingegneria, gestire le biomasse contaminate generate dalla phytoextraction e diffondere la conoscenza ottenuta su piano locale, provinciale ed europeo.
Riferimenti bibliografici
[1] Zhan H., Tian Y., Wang L., Zhang L., Dai L., 2013. Ecophysiological characteristics and biogas production of cadmium-contaminated crops. Bioresource technology, 146, 628-636.
[2] Alkanok G., Demirel B., Onay T. T., 2014. Determination of biogas generation potential as a renewable energy source from supermarket wastes. Waste management, 34, 134-140.
[3] Verma V. K., Singh Y. P., Rai J. P. N., 2007. Biogas production from plant biomass used for phytoremediation of industrial wastes. Bioresource technology, 98, 1664-1669.
[4] Aguilar-Virgen Q., Taboada-González P., Ojeda- Benítez S., Cruz-Sotelo S., 2014. Power generation with biogas from municipal solid waste: prediction of gas generation with in situ parameters. Renewable and sustainable energy reviews, 30, 412-419.
Articolo di Rosario Iacono
