• fitoestrazione
• metalli pesanti
• biorimediazione
• paulownia

Oggetto dello studio è la ricerca sperimentale e l’analisi delle potenzialità della fitoestrazione dei metalli dal terreno. Lo studio si compone di due parti: una parte sperimentale, ed una di analisi teorica.
La parte sperimentale è allestita presso il Dipartimento di Ortoflorofrutticultura dell’Università di Firenze e presso l’I.S.E.-C.N.R. di Pisa. Lo scopo è quello di studiare ed approfondire aspetti teorici, alcuni già studiati ed altri innovativi, della pratica fitoestrattiva. La seconda parte, analitica e complementare alla prima, si pone l’obiettivo di approfondire i processi fisici, chimici, biologici ed in ultima analisi tecnologici del fenomeno della fitoestrazione, cercando di porsi alcuni degli interrogativi che impediscono di rendere questo innovativo procedimento di bonifica del terreno una tecnica e non solo un argomento di ricerca. Queste criticità riguardano i tempi di bonifica, i campi entro i quali questo metodo può essere efficace, la scelta ed il dosaggio degli agenti chelanti nonché delle piante al variare del tipo di metallo presente nel sottosuolo. Tutti aspetti cui finora si sono date molte risposte, alcune delle quali contrastanti tra loro. Ulteriore scopo dello studio è quello di approfondire alcuni degli aspetti più tecnici della fitoestrazione, cercando di risolvere i problemi pratici che si possono incontrare durante una bonifica attraverso l’uso delle piante e di applicare sul campo tutte le innovazioni che provengono dallo studio di laboratorio. Cercando, quindi, di considerare l’area di bonifica come un cantiere di attività ingegneristiche.
Per quanto riguarda la parte sperimentale, sono state allestite tre sperimentazioni, con tre diversi obiettivi:
• Una sperimentazione su venti lisimetri di volume 0.5 m3, al coperto e con regime idraulico controllato in ingresso ed in uscita, con due diverse specie vegetali su terreno contaminato da molteplici metalli pesanti. Le due essenze vegetali sono l’una di tipo erbaceo (Helianthuus Annuus) e l’altra di tipo arboreo (Paulownia Tomentosa), ammendate da due chelanti diversi ma entrambi di natura organica, con lo stesso dosaggio e nella stessa quantità, (Glutammato monosodico monoidrato e tartrato dipotassico emiidrato). Scopo di questa sperimentazione è quello di riprodurre in modo più fedele possibile le condizioni di campo, avvalendosi anche però di condizioni di analisi simili a quelle di laboratorio, ad esempio con la possibilità di analizzare percolato e tempi di percolazione. La sperimentazione è stata allestita presso il Dipartimento di Ortoflorofrutticoltura della Facoltà di Agraria di Firenze.
• Una sperimentazione con 90 piante ciascuna su un vaso di volume 4 litri, con una sola essenza vegetale e gli stessi chelanti di cui sopra con l’aggiunta di un chelante sintetico, l’EDTA, etilene diammino tetraacetico disodico diidrato, dalle prestazioni conosciute e studiate in letteratura (inter alia Blaylock, 1997; Phyles Project, 2004; Luo et al. 2005), ma con terreno maggiormente inquinato (quattro metalli diversi a concentrazioni superiori a quelle dei limiti di legge per i siti industriali). Per quanto riguarda i chelanti essi sono stati dosati in tre diverse concentrazioni, al fine di studiare prevalentemente la pianta in questione (Paulownia Tomentosa), le sue reazioni ai contaminanti ed ai diversi agenti ammendanti. La sperimentazione è stata allestita presso il Dipartimento di Ortoflorofrutticoltura dell’Univeristà di Firenze.
• Una sperimentazione di laboratorio svolta presso l’ I.S.E.-C.N.R., sezione di Pisa, al fine di monitorare la cinetica di solubilizzazione dei metalli di diversi tipi di agenti chelanti nel tempo e la fitocompatibilità della soluzione di suolo con la crescita delle piante. Nel prosieguo questa sperimentazione prenderà il nome di prova di cinetica dei metalli.

Per quanto riguarda la parte analitica, è stato dapprima svolto un lavoro di ricerca bibliografica, necessario per ottimizzare le modalità di sperimentazione e per analizzare il livello di sviluppo di questa tecnica. Lo scopo è stato di cercare di comprendere i processi fisici prevalenti che sono coinvolti nella fitorimediazione e, in particolare, nella fitoestrazione.
L’unica tecnica fitorimediativa, infatti, in grado di bonificare terreni contaminati da metalli pesanti è, appunto, la fitoestrazione (inter alia Pilon Smits, 2005).
La ricerca è stata condotta al fine di ricavare informazioni di tipo sperimentale ed anche per indagare l’aspetto modellistico del problema. Poche sono le ricerche finalizzate all’elaborazione modellistica in letteratura, ma alcuni esempi sono stati molto importanti per schematizzare, dividere e in alcuni casi parametrizzare le relazioni che avvengono tra pianta, suolo e soluzione acquosa nel tempo ed al variare delle condizioni esterne. Una analisi degli steps necessari a costruire un modello, ed in particolare un modello di fitoestrazione, è descritta nella prima parte del capitolo 3.
La schematizzazione può avere poi valore applicativo o semplicemente didattico-interpretativo a seconda che l’ultima fase di costruzione del modello sia o meno adatta all’implementazione.
Finora non esiste un completo accordo in letteratura nella schematizzazione dei processi, e sono presenti sia modelli molto complessi aventi carattere prevalentemente didattico che modelli più semplificati, con un minor numero di parametri da regolare e quindi più facilmente applicabili nella pratica.
Il modello per cui si è cercato di costruire uno schema è di tipo applicativo (Brennan, 1997), ossia una schematizzazione il cui carattere principale sia di essere il più possibile probabile, che coinvolga un basso numero di parametri e che sia semplice da testare nelle varie situazioni che nella pratica si possono trovare. Il termine probabile qui assume significato probabilistico, essendo i modelli di tipo applicativo quasi sempre basati su un grande numero di osservazioni elaborate statisticamente. Un modello, quindi, di carattere previsionale.
Infine lo studio di letteratura ha evidenziato la necessità di un approfondimento sul ruolo dell’agente chelante, molto importante per la fitoestrazione assistita. Il chelante è sicuramente responsabile dell’aumento della biodisponibilità del metallo, aumentando la sua solubilità. Inoltre sembra anche essere coinvolto nel fenomeno successivo della traslocazione, attraverso meccanismi spesso riscontrati sperimentalmente ma non del tutto chiari dal punto di vista teorico. Una migliore conoscenza del ruolo del chelante, quindi, può risultare fondamentale per la comprensione e lo sviluppo della fitoestrazione.