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Sistemi di depurazione naturale basati sulle piante

Al giorno d’oggi il tema dell’inquinamento ambientale sta diventando sempre più di attualità, dato che il depauperamento delle risorse idriche e geologiche rappresenta un grosso problema per il futuro della terra. In particolare, nell’area del mediterraneo è stata evidenziata una forte diminuzione delle risorse di acqua potabile, dovuta sia a carenze di fonti sia ad una cattiva gestione della distribuzione. Per questi motivi l’interesse nei confronti delle metodologie per la salvaguardia e il recupero dei suoli e delle risorse idriche si sta accentuando e sta sempre più focalizzando la sua attenzione sui sistemi di depurazione naturale basati sull’utilizzo di piante, microbi e loro associati.

Fondamenti di inquinamento ambientale

Con il termine inquinamento si intende una modificazione sfavorevole di un ambiente naturale con interventi diretti o indiretti che alterano le caratteristiche fisico-chimiche del suolo, delle acque e dell’aria[3]. Ne esistono di varie tipologie, che vanno dall’inquinamento naturale, a quello agricolo e industriale per arrivare fino all’inquinamento domestico. Le sostanze inquinanti sono agenti potenzialmente tossici per la sopravvivenza degli organismi e tutti i loro effetti negativi tendono ad alterare gli equilibri biologici degli ecosistemi, riducendone anche la biodiversità. Esse possono essere suddivise in inorganiche (come i metalli pesanti), la cui rimozione dall’ambiente risulta particolarmente difficile, ed organiche, che provengono ad esempio dal metabolismo animale o umano o dalle produzioni agro-industriali.

Nello studio delle sostanze inquinanti risulta di fondamentale importanza definire il limite di accettabilità o di emissione, che sostanzialmente è la concentrazione che può essere emessa o tollerata dall’ambiente. Questo valore può cambiare da caso a caso in base alla natura dei contaminanti che vengono riversati nell’ambiente e alla tipologia di ecosistema a cui ci si riferisce.

Nei decenni scorsi è stato dimostrato che la qualità ambientale e la salute dell’uomo sono due fattori tra i quali vi è una stretta correlazione. È dunque importante percepire l’ambiente come un fattore determinante dato che, insieme ai fattori genetici e socioeconomici, condiziona nel 90% dei casi la salute umana, mentre solo un modesto 10% dipende dai servizi sanitari[2]. Dunque, non è più possibile procrastinare e la riduzione dell’inquinamento ambientale deve essere un elemento prioritario per l’intero Paese.

Le piante come depuratori naturali

Quando si parla di depurazione naturale si fa riferimento a due tecniche specifiche: la fitodepurazione e il fitorisanamento.

La fitodepurazione

Canneto di Phragmites australis
Canneto di Phragmites australis

Si tratta di un sistema naturale utilizzato per depurare le acque, in cui l’attività disinquinante è svolta prevalentemente da microrganismi che vivono in prossimità dell’apparato radicale delle piante, mentre queste ultime hanno un ruolo ed un’efficacia secondaria. Il suo campo di applicazione è abbastanza ampio in quanto possono essere depurati i reflui domestici, urbani, agricoli ed industriali grazie alla stabilizzazione dei sedimenti contaminati sotto forma di masse radicali, posizionate immediatamente al di sotto della superficie del suolo. Le piante più utilizzate in questa tipologia di depurazione sono le cosiddette macrofite, ossia organismi vegetali macroscopicamente visibili, per lo più presenti negli ambienti acquatici e palustri. Tra queste, la più utilizzata è Phragmites australis, una specie erbacea perenne che può raggiungere dimensioni di 4 metri e che è in grado di veicolare l’ossigeno atmosferico fino in profondità, consentendo così lo sviluppo di zone di ossidazione che possono essere facilmente colonizzate da specie batteriche utili ai fini della depurazione.

Il fitorisanamento

Infiorescenza di Noccacea alpestris

Il fitorisanamento, invece, è una tecnica che utilizzando le piante rimuove le sostanze inquinanti dall’ambiente. Per essere efficiente, quest’ultimo richiede l’utilizzo di specie vegetali idonee dotate di un’elevata capacità di rimozione degli agenti inquinanti e dipende da processi biochimici e fisici naturalmente presenti nelle piante, che possono per questo essere considerate come pompe naturali in grado di assorbire, sequestrare e traslocare gli eventuali agenti inquinanti presenti all’interno di un suolo o di una falda acquifera. Nei casi migliori l’organismo vegetale è anche in grado di degradare il contaminante, sia che si tratti di un composto organico che inorganico. Tra le specie più utilizzate c’è la Noccacea alpestris, una pianta erbacea per lo più legata agli ambienti montani e collinari la quale è in grado di assorbire dal suolo alcuni metalli pesanti, che vengono poi concentrati nelle foglie. Queste ultime vengono recuperate e trattate in maniera tale da riciclare i metalli che possono essere quindi riutilizzati.

Nella scelta della tecnica da adottare risultano molto importanti fattori quali la riduzione della concentrazione dell’inquinante e la sua mobilità. Oltre che per la depurazione dei suoli e delle acque, le piante possono anche essere utilizzate per ridurre la concentrazione di sostanze nocive nell’aria quali nitrati, disossido di zolfo, ozono, anidride carbonica e idrocarburi alogenati. I vantaggi di queste tecniche sono legati, oltre che alla sostenibilità dei processi, anche ai bassi costi di gestione e messa in opera degli impianti. In fine, è importante affermare come le tecniche di depurazione biologica e non biologica non si escludano l’un l’altra, data la moltitudine di casistiche differenti che possono essere affrontate.

Il ruolo delle piante nella riduzione dell’inquinamento e nell’approvvigionamento idrico

Le piante, oltre ad essere alle basi della vita, coprono pienamente il nostro fabbisogno annuo di ossigeno grazie alla fotosintesi, ma ci donano anche altri numerosi benefici. Alcuni studi infatti dimostrano come le piante siano in grado di rimuovere ogni anno dall’atmosfera delle città fino a 2 121 tonnellate di PM10[2], piccole particelle facenti parte del particolato atmosferico che in alcuni casi possono risultare molto dannose per l’uomo. Generalmente gli alberi vecchi assorbono una quantità di anidride carbonica maggiore rispetto a quelli giovani.

Ad esempio, la sequoia sempreverde, l’eucalipto australiano ed altri alberi di dimensioni importanti hanno dimostrato trend di sequestro dell’anidride carbonica eccezionalmente grandi, che possono arrivare a oltre 600 chilogrammi all’anno per ogni singolo albero. Per fare degli esempi più vicini a noi e alle nostre città, alcuni scienziati hanno stimato che una singola pianta di tiglio selvatico (Tilia cordata) riesce ad immagazzinare più di 3 600 chilogrammi di anidride carbonica in circa 30 anni, l’acero campestre (Acer campestre) circa 2 500 mentre il cerro (Quercus cerris) sfiora i 4 000 chilogrammi[2].

Oltre che come “mangia smog”, gli alberi in ambienti urbanizzati svolgono l’importante servizio di rallentare il flusso dell’acqua piovana, facendola filtrare delicatamente verso il suolo, approvvigionando così le falde freatiche e assicurando forniture per tutto l’anno e soprattutto nei periodi più aridi. A livello forestale, anche se solo su larga scala, è stato dimostrato come la presenza degli alberi possa veicolare l’andamento delle precipitazioni. La vegetazione infatti ha un ruolo di fondamentale importanza nel ciclo dell’acqua dato che, attraverso l’evaporazione e la traspirazione, ne rilascia in atmosfera quantità importanti sotto forma di vapore. Questo, condensandosi nelle nubi viene poi restituito sotto forma di precipitazioni, che come tutti sappiamo hanno un ruolo primario nella purificazione dell’aria.

Conclusioni

A livello globale, la conservazione delle foreste e l’utilizzo di piante in ambienti urbanizzati risulta quindi di fondamentale importanza per garantire un adeguato approvvigionamento di servizi ecosistemici essenziali e per il mantenimento di elevati standard di qualità dell’aria, delle acque e dei suoli. Si tratta di sistemi completamente sostenibili sia dal punto di vista economico che ambientale e questo dovrà essere il vantaggio su cui puntare in futuro per incentivare lo sviluppo e l’utilizzo di queste tecniche, anche su larga scala.

Referenze

  1. Di Ciaula, V. Murgia, M.G. Petronio: “Inquinamento ambientale e salute umana.” Aboca S.p.A. Società Agricola, Sansepolcro (AR), 2019.
  2. Pasqua, G. Abbate, C. Forni: “Botanica generale e diversità vegetale”. Piccin Nuova Libraria S.p.A, Padova, 2015.
  3. Petroselli A. et al. 2015: “Integrated system of phytodepuration for agroindustrial wastewater: three different case studies.” – International Journal of Phytoremediation.
  4. Tallis et. al 2011: “Estimating the removal of atmospheric particulate pollution by the urban tree canopy of London, under current and future environments.” – Landscape and urban planning. 
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