Gli alberi hanno la capacità di catturare e rimuovere gli inquinanti dal suolo e di degradarli attraverso processi naturali nella pianta. È un'impresa della natura che le aziende hanno usato per aiutare a ripulire i siti inquinati, anche se solo in progetti su piccola scala. Ora, un batterio probiotico per alberi può aumentare la velocità e l'efficacia di questo ciclo naturale, fornendo un partner microbico per aiutare a proteggere gli alberi dagli effetti tossici degli inquinanti e abbattere le tossine che le piante portano dalle acque sotterranee contaminate.

I ricercatori dell'Università di Washington e diverse piccole aziende hanno condotto il primo esperimento su larga scala in un sito Superfund utilizzando alberi di pioppo fortificati con un probiotico, o microbo naturale, per ripulire le acque sotterranee contaminate da tricloroetilene (TCE), un inquinante comune trovato nelle aree industriali che è dannoso per l'uomo se ingerito attraverso l'acqua o inalato dall'aria. I loro risultati sono stati pubblicati nella versione finale l'11 agosto sulla rivista Scienze e tecnologie ambientali .

Il successo della prova sul campo potrebbe essere un punto di svolta per ripulire in modo rapido ed efficace i siti Superfund in tutto il paese e i siti inquinati all'estero che hanno alti livelli di TCE, dicono gli autori.

"Questi risultati aprono la porta, " ha detto l'autore corrispondente Sharon Doty, un professore di UW nella Scuola di Scienze Ambientali e Forestali. "Conosciamo questo processo da molto tempo dalle nostre ricerche di laboratorio, ma non è stato utilizzato in pratica perché non c'erano risultati sul campo. Ora, le società di ingegneria possono iniziare a utilizzarlo nella vita reale".

I siti contaminati contenenti TCE e altri inquinanti possono essere costosi da pulire quando si utilizzano metodi di ingegneria come lo scavo o il pompaggio di tossine dal sottosuolo. Di conseguenza, molti siti non vengono trattati. Questo nuovo metodo consente di trattare i siti contaminati in modo più efficace, spesso a costi inferiori, promuovere la salute umana.

Il laboratorio di Doty ha lavorato per trovare il miglior ceppo di microbi in grado di abbattere efficacemente il TCE e aumentare la crescita degli alberi. Jun Won Kang, un ex studente laureato UW, aveva ottenuto legno di pioppo da un sito nel Midwest dove gli alberi stavano già crescendo in un terreno contaminato da TCE. Dopo aver macinato piccoli campioni degli alberi e aver isolato oltre un centinaio di microbi diversi, ogni ceppo è stato poi posto in un pallone contenente alti livelli di TCE.

Il microbo che alla fine è stato selezionato ha eliminato quasi tutto il TCE nella sua boccetta. I ricercatori hanno avuto un chiaro vincitore." Il pioppo nel sito più vecchio nel Midwest ha selezionato i migliori microbi per aiutarlo a fare il suo lavoro, " Doty ha spiegato. "Abbiamo approfittato di quel processo di selezione naturale. Dovevamo solo trovare i migliori che lo stabilimento aveva già scelto".

L'inquinante TCE è stato ampiamente utilizzato come sgrassante e solvente nei siti di produzione industriale in tutto il paese. L'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti cita il TCE come uno degli inquinanti più comuni nel suolo o nell'acqua, ed è presente in più di 1, 000 siti che l'agenzia elenca come priorità per la pulizia. Il TCE è un noto cancerogeno per l'uomo, colpendo il fegato e persino trasferendo la tossina ai bambini che allattano attraverso il latte materno.

Data la prevalenza e la tossicità del TCE, i ricercatori hanno usato la sostanza chimica per testare la capacità degli alberi di pioppo infusi con microbi per ripulire le acque sotterranee nell'area di ricerca Middlefield-Ellis-Whisman Superfund nella Silicon Valley in California dopo che era successivamente confluito nel Parco di ricerca della NASA presso l'Ames Research Center della NASA. Alla NASA Ames, in coordinamento con la Divisione Ambientale della NASA Ames, i ricercatori hanno piantato file di giovani pioppi, alcuni inoculati con il microbo specifico, e altri senza, su un campo sopra un noto pennacchio di acque sotterranee contaminato da TCE.

Dopo solo un anno, gli alberi dati al microbo erano più grandi e più sani dei pioppi senza alcun trattamento speciale. Dopo tre anni, gli alberi inoculati erano ancora più robusti, e un campione di tronchi d'albero ha rivelato livelli notevolmente ridotti di TCE all'interno degli alberi.

Quando gli alberi assorbono e degradano le sostanze chimiche, chiamato fitodepurazione, spesso va a scapito della propria salute. Questo si manifesta come crescita stentata, foglie gialle, foglie e rami bruni che appassiscono, e a volte la morte come inquinante ostacola la capacità dell'albero di sopravvivere. Ma quando viene introdotto il microbo selezionato specificamente per trattare questa tossina, gli alberi hanno distrutto il TCE e hanno sperimentato una crescita più robusta e un aumento dei tassi di sopravvivenza, evidenti benefici del probiotico.

"Il vero obiettivo è cercare di migliorare le prestazioni, " ha detto il co-autore Michael Blaylock, presidente e CEO di Edenspace Systems Corporation in Virginia. "Se abbiamo qualcosa che accelera e migliora le prestazioni e fa in modo che gli alberi possano crescere meglio, questo è davvero quello che stavamo cercando di realizzare con questo progetto."

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che i campioni di acque sotterranee prelevati direttamente a valle del sito di prova hanno mostrato livelli molto più bassi della tossina, rispetto ai livelli superiori up-gradient dall'area di test. Hanno anche trovato prove di un aumento del cloruro nel terreno intorno alle radici del pioppo, un innocuo, elemento naturale e sottoprodotto di TCE in quanto viene degradato dai batteri all'interno degli alberi.

Un certo numero di organizzazioni hanno espresso interesse nell'utilizzo di questa tecnologia, ha detto il coautore John Freeman, chief science officer di Intrinsyx Technologies Corporation con sede presso il Research Park della NASA. E i proprietari terrieri, ostacolati dagli alti costi associati ai tradizionali metodi di bonifica, stanno iniziando a utilizzare la tecnologia.

"Questo ha il potenziale per avere un enorme impatto su molti siti legacy in cui hai problemi di acque sotterranee contaminate, compreso TCE, e dove i fondi sono attualmente meno disponibili, " Ha detto Freeman. "Questo è sicuramente un grande risparmio sui costi per tutti i soggetti coinvolti. È una vera situazione win-win perché è verde, è sostenibile a lungo termine, pubblicamente accettabile ed è alimentato a energia solare dagli alberi stessi".