Il fitodepurazione prevede l'uso delle piante per estrarre e rimuovere gli inquinanti elementari o ridurre la loro biodisponibilità nel suolo. Credito:Amanda Duim Ferreira
Typha domingensis, la tifa meridionale, una pianta di palude a canneto che vive in acque da fresche a leggermente salmastre ed è alta circa 2,5 m, può raccogliere fino a 34 volte più manganese dal suolo contaminato rispetto ad altre piante che si trovano in ambienti simili. In uno studio recente, ha accumulato da 10 a 13 volte più manganese rispetto ad altre piante naturali delle zone umide come ibisco, carici e giunchi, dimostrando il suo potenziale per l'uso nella riabilitazione sostenibile delle aree colpite dagli sterili delle miniere di ferro.
Un articolo sullo studio è pubblicato nel Journal of Cleaner Production da scienziati del Collegio di Agraria Luiz de Queiroz dell'Università di San Paolo (ESALQ-USP) in Brasile e collaboratori.
Secondo l'articolo, T. domingensis è altamente efficiente nel fitorisanamento, soprattutto grazie alla sua capacità di eliminare il manganese, un micronutriente potenzialmente tossico che può costituire un grave rischio ecologico.
L'analisi eseguita dai ricercatori ha mostrato che la quantità di manganese corrisponde a 6.858 milligrammi per chilogrammo (mg/kg) nei germogli della pianta, rispetto a una media di 200 mg/kg per altre specie.
Il lavoro sul campo è stato condotto a Regência sull'estuario del fiume Doce, nello stato di Espírito Santo, un'area inondata da parte dei 50 milioni di metri cubi di rifiuti minerari di ferro rilasciati dopo lo scoppio della diga di decantazione del Fundão nel novembre 2015 nella località di Mariana, Minas Gerais ( uno stato vicino a Espírito Santo), causando il peggior disastro ambientale della storia brasiliana.
Il disastro ha colpito 41 città di Minas Gerais ed Espírito Santo e 19 persone sono morte. I rifiuti tossici hanno raggiunto l'estuario circa due settimane dopo e si stima che abbiano contaminato 240,8 ettari di foresta pluviale atlantica e ucciso 14 tonnellate di pesci. Da allora sono stati avviati molti progetti e programmi per cercare di mitigare i danni, ma l'estuario è ancora contaminato.
Lo studio ha mostrato che le piante nell'estuario hanno estratto 147 tonnellate di manganese, o 75,7 tonnellate per ettaro (t/ha).
Uno studio precedente condotto nella stessa area e pubblicato nel Journal of Hazardous Materials nel gennaio 2022 ha mostrato che le stesse piante rimuovevano quantità maggiori di ferro dal suolo e dall'acqua contaminati rispetto all'Hibiscus tiliaceus, un albero di 4-10 m con fiori gialli spesso chiamato ibisco da spiaggia.
"Lavoriamo sulla Doce dal 2015 e abbiamo acquisito una buona conoscenza della dinamica geochimica di diversi metalli contenuti negli sterili, come ferro, manganese e altri elementi potenzialmente tossici. Questo ci dà l'opportunità di progredire nella pianificazione strategie di bonifica efficaci per queste aree contaminate. Le conoscenze accumulate in questi studi saranno utilizzate non solo per riabilitare le aree degradate, ma anche per formulare strategie agrominerali come contributo a un'attività mineraria più sostenibile", ha detto Tiago Osório Ferreira, ultimo autore di entrambi gli articoli Agenzia FAPESP. Ferreira è professore presso il Dipartimento di scienze del suolo di ESALQ-USP.
Il fitodepurazione prevede l'uso delle piante per estrarre e rimuovere gli inquinanti elementari o ridurre la loro biodisponibilità nel suolo. L'agromineraria consiste nella coltivazione di piante in grado di immagazzinare metalli nelle loro radici e foglie al fine di estrarre questi metalli per uso industriale. In linea con il concetto di economia circolare, questa estrazione naturale ha due scopi contemporaneamente:produrre metalli e disintossicare i suoli. La tecnica non è ampiamente utilizzata al momento. Ad esempio, in Australia sono in corso numerosi progetti agrominerali.
"Sapevamo da ricerche di altri che il manganese è un problema nella regione, in quanto contamina l'acqua, il suolo e i pesci. Quando siamo andati nell'area interessata dagli sterili di minerale di ferro, ci aspettavamo di trovare che T. domingensis ed Eleocharis acutangula [Spinoso acuto ] ha accumulato più manganese di H. tiliaceus, una specie arborea presente nella zona, ma i risultati hanno mostrato che T. domingensis può accumulare 13 volte più manganese nelle sue parti aeree rispetto alle altre due specie. Il processo ha avuto un impatto minore attraverso la placca di ferro della radice [una forma di adattamento fisiologico per cui l'ossido di ferro precipita per formare una placca di ferro sulla superficie delle radici della pianta]", ha affermato Amanda Duim Ferreira, prima autrice di entrambi gli articoli.
Secondo l'ultimo studio, T. domingensis ha accumulato 18 mg/kg nelle radici e 55 mg/kg nella placca di ferro.
Le piante adattate agli ambienti delle zone umide catturano l'ossigeno dall'atmosfera attraverso le loro parti aeree e lo trasferiscono alle radici attraverso un tessuto poroso chiamato aerenchima. Questa ossigenazione mantiene il sistema radicale, responsabile dell'ancoraggio e dell'ingestione di acqua e sali minerali.
L'assorbimento di materia organica da parte delle piante favorisce la dissoluzione dell'ossido di manganese e il rilascio di protoni può innescare la dissoluzione del carbonato di manganese. D'altra parte, le piante acquatiche possono anche ossidare la loro rizosfera (la zona circostante le radici delle piante dove la biologia e la chimica del suolo sono influenzate dalle radici) a causa del trasporto interno di ossigeno alle radici per evitare l'ipossia. Questo processo può ridurre la biodisponibilità del manganese.
Metodi
I ricercatori hanno misurato i parametri fisico-chimici del suolo (pH della rizosfera, pH del suolo sfuso e potenziale redox) nonché il contenuto totale di carbonio organico. Hanno anche estratto manganese dal suolo sotto i siti naturalmente vegetati dalle tre specie vegetali ed eseguito il frazionamento geochimico del manganese nei suoli studiati.
I livelli di manganese sono stati misurati nelle radici delle piante, nella porzione aerea e nelle placche di ferro. I fattori di bioconcentrazione e traslocazione sono stati determinati per stimare la loro capacità di agire come iperaccumulatori di manganese e il potenziale utilizzo nei programmi di fitorimediazione.
"Queste scoperte aprono una serie di possibilità per l'uso del fitorisanamento. La conoscenza dei meccanismi di assorbimento può essere una base per la coltivazione di T. domingensis attraverso diverse strategie per ottenere risultati ottimali. Siamo passati dal fitorisanamento all'agromining mentre continuiamo questa ricerca ", ha affermato Tiago Osório Ferreira, a capo del gruppo di ricerca sulla geochimica del suolo di ESALQ-USP.
Duim Ferreira, che sta svolgendo uno stage di ricerca presso la North Carolina State University (NCSU) negli Stati Uniti, si sta concentrando sulle tecniche per coltivare T. domingensis per ottimizzare il suo potenziale di fitorimediazione. "Stiamo applicando diverse tecniche sulla base di ciò che sappiamo sul momento migliore per la semina e sul numero di raccolti all'anno per aumentare la produzione di biomassa e rimuovere la maggior parte del manganese e del ferro", ha affermato.
La pianta continua ad accumulare grandi quantità di metalli per anni, ha aggiunto. La diga è scoppiata nel 2015 e dal 2019 sono stati prelevati campioni nell'estuario ogni anno (ad agosto 2021 e febbraio 2022). + Esplora ulteriormente
