mercoledì 10 aprile 2013

Philadelphia: LA GREEN CITY in pratica.


Un progetto ventennale da 2,4 mld di dollari per ridurre l'impatto ambientale di Philadelphia

Risparmio creativo delle risorse per Philadelphia Green City


Attraverso il progetto Green City-Clean Water, Philadelphia riqualificherà un terzo del suo territorio urbano applicando soluzioni creative per il risparmio energetico



Rinnovabili.it) – Per combattere i problemi generati dai ripetuti allagamenti, dall’aumento della densità di popolazione e dalle infrastrutture ormai obsolete, la città di Philadelphia ha indetto il concorso “The Soak it Up!” destinato ad individuare le soluzioni più creative di risparmio energetico capaci di rispondere ai problemi reali, per trasformare la città in una Green city modello.
Il compito affidato agli architetti, ingegneri, designer o semplici creativi, dal Philadelphia Water Department della US Environmental Protection Agency era quello di immaginare come far convivere innovative soluzioni di trattamento e gestione delle acque piovane, con le infrastrutture esistenti ed il tessuto urbano della città.

Da diversi anni la città di Philadelphia ha avvito il programma di riqualificazione “Green City, Clean Water”, un progetto da 2,4 mld di dollari che permetterà di trasformare un terzo del territorio urbano (9.500 ettari) in un sistema naturale di raccolta delle acque piovane, riducendo nello stesso tempo i consumi idrici ed evitando i fenomeni di allagamento.

Il concorso si inserisce perfettamente all’interno del maxi progetto, chiamando a raccolta cittadini e professionisti interessati, nella trasformazione di tre brani di città: un’area industriale privata, un centro commerciale, un’area residenziale densamente popolata.

Quartiere residenziale – Greening the Grid




Il vincitore della terza sezione è lo studio OLIN con la proposta per la completa riqualificazione di uno dei quartieri della città più popolosi. Il punto di partenza del team sono stati i luoghi d’incontro dei cittadini, le aree pubbliche, i giardini e le stesse strade. Inserendo una rete di nuovi percorsi pedonali e ciclabili, i progettisti hanno trasformato l’intero quartiere in un grande sistema di raccolta e depurazione delle acque piovane.
L’acqua che finisce nel sottosuolo, penetrando dal terreno o attraverso i canali di scolo ed i tombini, viene convogliata in una serie di bacini di raccolta sotterranei dove alcune particolari essenze vegetali innescano unprocesso di fitodepurazione depurando l’acqua fino a renderla potabile ed utile per l’irrigazione.
Attuando queste soluzione i consumi idrici della città verrebbero drasticamente abbattuti, consentendo un risparmio economico senza precedenti.


tratto da: 

al Congresso Nazionale Geometri e Geometri Laureati si parla di WATER MANAGEMENT

Geometra: RUOLO E COMPETENZA IN EVOLUZIONE


Da oggi (10 aprile) a sabato si svolgerà a Rimini il Congresso Nazionale dei Geometri e Geometri Laureati.
Il titolo quanto mai programmatico. Geometra: RUOLO E COMPETENZA IN EVOLUZIONE.

E proprio per sottolineare questa visione, che domani dalle 9 alle 10:30 l'Agicat (Associazione Geometri Italiani Consulenti in Ambiente e Territorio) terrà il primo di due interventi in ambito ambientale.

Domani la traccia proposta sarà :

Una occasione per fare il punto con Norbert Lantschner indiscusso ideatore di CASACLIMA e presidente di ClimAbita, Edoardo Zanchini vicepresidente di Legambiente,  Ruben Sagredin Presidente di Agicat e il sottoscritto Mauro Lajo.

Illustrerò in breve i temi legati al Water Management e Sustainable Management ossia : LA GESTIONE SOSTENIBILE DELLA RISORSA ACQUA.

martedì 5 marzo 2013

Risparmio idrico, le aziende che lo comunicano meglio


Una maggiore attenzione alla gestione delle risorse idriche è fondamentale non solo per il futuro dell'ambiente ma anche per rendere più sostenibili ed efficienti i processi produttivi delle imprese.
Anche se tutti concordano sulla crescente importanza di questa risorsa, sono al momento ancora poche le aziende che hanno definito una strategia di gestione delle risorse idriche e ancora meno quelle che comunicano il proprio impegno in quest’ambito (nei report ambientali raramente viene indicata l’esistenza di piani specifici per ridurre gli sprechi o per trattare le acque utilizzate nel processo produttivo).
Ma qualche esempio interessante esiste. Citiamo, per esempio, Mutti e Coca-Cola, aziende che hanno fatto del risparmio idrico un elemento centrale del loro percorso verso la sostenibilità.
L’impegno di Mutti, che da oltre 100 anni si occupa della lavorazione del pomodoro, è significativo: l’impresa, in collaborazione con il Wwf e il Dipartimento per l’Innovazione dei sistemi Biologici, Agroalimentari e Forestali dell’Università della Tuscia, sta portando avanti un progetto per calcolare la propria impronta idrica. L’obiettivo è ridurre il ricorso a risorse idriche del 3% entro il 2015, partendo dalla riduzione dell’acqua utilizzata per l’irrigazione. Il progetto, sperimentato la scorsa estate in 20 aziende dell’Emilia Romagna e della Lombardia, ha previsto alcuni strumenti di monitoraggio dei terreni per valutare la loro umidità. In questo modo è stato possibile evitare gli sprechi definendo con esattezza la quantità di acqua da destinare giornalmente all’irrigazione.
Interessante anche il caso di Coca-Cola che ha introdotto un sistema di recupero grazie al quale è stato possibile ottenere un risparmio idrico del 35 per cento. Per questa iniziativa l’impresa ha anche ricevuto nel 2012 il premio Innovation in Small Projects Award dell’Iwa, International Water Association, associazione internazionale di professionisti dell’acqua che crea legami tra ricerca e pratica e promuove scambi di conoscenze ed esperienze.
Ma l’impegno delle aziende non si limita a migliorare il loro processo produttivo. In alcuni casi le imprese responsabili assumono anche il compito di educare i consumatori.
Come la ormai celebre campagna Chiudi il Rubinetto di Aquafresh (marchio GlaxoSmithKline), un progetto di sensibilizzazione al risparmio idrico che ha l’obiettivo di informare sullo spreco di acqua nella vita di tutti i giorni. L’impresa ha attivato diverse iniziative per sensibilizzare il consumatore non solo sul risparmio idrico ma, più in generale, sull’importanza della sostenibilità ambientale.
Da ricordare anche Acqua di casa mia, il progetto di Coop Italia che da oltre due anni promuove un consumo corretto e consapevole dell’acqua. Sugli scaffali degli oltre 1.440 punti vendita è possibile consultare la mappa delle fonti e la legenda delle acque mentre la campagna sui media ha l’obiettivo di far capire l’impatto ambientale derivato dall’imbottigliamento e dal trasporto su gomma. Per 100 litri di acqua che viaggiano per 100 km si producono emissioni pari a 10 kg di CO2. Se invece si sceglie l’acqua di rubinetto per ogni 100 litri erogati si immettono nell’aria circa 0,04 kg di CO2.
Ma sul tema ancora troppo poco viene fatto… Le imprese responsabili potrebbero, per esempio, adottare strategie di lungo periodo per preparare l’azienda a lavorare anche in un contesto in cui la carenza di acqua sarà sempre maggiore oppure analizzare con maggior attenzione la propria supply chain per identificare dove sono esposte maggiormente al rischio di carenze idriche.
Ricordiamo che questo tema è stato sotto i riflettori anche a Rio+20 dove è diventata una delle questioni prioritarie discusse dai ceo delle più importanti compagnie mondiali. Molti rappresentanti delle imprese presenti hanno infatti concordato sulla necessità di raggiungere in tempi brevi standard di sostenibilità idrica.
Nonostante questo, ancora poche imprese rilasciano i dati sulla water footprint delle attività interne e ancora meno offrono specifiche rispetto alle water footprint dell’intero ciclo di approvvigionamento.
Ci auguriamo che, anche grazie a campagne di comunicazione efficaci, le imprese e i cittadini capiscano in fretta che l’acqua è una risorsa strategica per il futuro di tutti.


artecambiente ti può essere di supporto per tutto quanto attiene questa attività di individuazione del water footprint della tua azienda.

Tratto da : http://www.greenbusinessweb.it/2013/02/risparmio-idrico-le-aziende-che-lo-comunicano-meglio/ 

venerdì 1 marzo 2013

Sprechi di nutrienti (quasi) finiti

Sprechi di nutrienti (quasi) finiti


ciclo dell'azoto
L’eccesso di azoto utilizzato dall’agricoltura costa tra i 70 e i 320 miliardi di euro su scala europea in termini di salute umana e ambientale, più del doppio dell’extra reddito ottenuto con l’applicazione di fertilizzanti azotati nell’agricoltura continentale, secondo un recente studio frutto dello European Nitrogen Assessment (1). 200 ricercatori di 21 Paesi cercano dunque di individuare percorsi di riduzione delle perdite e di minimizzazione dei relativi impatti su acqua, aria, suolo, ecosistema e clima.
Tra i messaggi chiave del rapporto, emerge che: 

almeno 10 milioni di europei bevono acqua con concentrazioni di nitrati superiori alle soglie raccomandate; 

fioriture algali eccessive e aree morte si rinvengono nei mari del Nord, Adriatico, e Baltico e lungo le coste della Bretagna

nelle foreste di due terzi d’Europa la deposizione di azoto atmosferico ha causato almeno il 10% della perdita di biodiversità vegetale.

I fertilizzanti sono usati dunque poco razionalmente e molto viene disperso, eppure la loro disponibilità sta diventando critica, dipendendo da fonti non rinnovabili e geograficamente circoscritte, come il metano (per gli azotati) e le rocce fosforiche, tanto che un altro recente studio (2) fa appello a un urgente intervento politico teso a orientarne produzione e uso, oltre che a rivedere le normative sui rifiuti, incoraggiandone riciclo e riuso.
Pur ipotizzando che le riserve di roccia garantiscano estrazione ancora per 3-400 anni, la loro progressiva contrazione pone preoccupazioni in termini di loro costi con conseguenze sui prezzi del cibo, così lo studio invoca una rapida presa di decisione sulla loro gestione e ottimizzazione agricola.
  1. Mark A. Sutton, Oene Oenema, Jan Willem Erisman, Adrian Leip, Hans van Grinsven, Wilfried Winiwarter. Too much of a good thing. Nature, 2011 DOI: 10.1038/472159a
  1. Dawson, C.J. & Hilton, J. (2011) Fertiliser availability in a resource-limited world: production and recycling of nitrogen and phosphorus. Food Policy. Doi: 10.1016/j.foodpol.2010.11.012.
a cura di Luca Colombo 

Nella Sustainable Sanitation troviamo tutte le risposte alla gestione della partita doppia dell'azoto e del fosforo.
Spendiamo per estrarlo, spediamo per distribuirlo, spendiamo per toglierlo dai reflui civili e animali, spendiamo per riparare ai danni di utilizzi "bestiali", spendiamo spendiamo spendiamo.

Intervenire si può, intervenire si deve.

Artecambiente vi può essere di aiuto se state cercando partner per sviluppare progetti virtuosi di salvaguardia dell'ambiente e valorizzazione del territorio e delle risorse.

Generation AWAKE: le tue scelte fanno un mondo di differenza

 
 
 
 
 
 
 

www.generationawake.eu

lunedì 25 febbraio 2013

SISTEMA IBRIDO DI FITODEPURAZIONE

Il sistema ibrido è la combinazione dei sistemi a flusso orizzontale e a flusso verticale disposti in modo organizzato. Nel sistema a flusso orizzontale accadono processi di denitrificazione del refluo a causa della limitata capacità di trasferimento dell'ossigeno. 
Nel sistema a flusso verticale, invece, accadono processi di nitrificaizone ma non di denitrificazione 
Nei sistemi ibridi (detti anche sistemi a flusso combinato o integrato), i vantaggi che i sistemi a flusso orizzontale e verticale apportano, possono essere combinati per produrre un affluente con un basso contenuto di BOD5, che completamente nitrificato e parzialmente denitrificato e quindi ha una concentraizone finale di azoto (N) molto bassa (J. Vymazal, Ecological Engineering, Volume 25, Issue 5, 1 December 2005, Pages 478–490 . Constructed wetlands for wastewater treatment, abstract.

Quando inizio il progetto di una fitodepurazione mi chiedo sempre "orizzontale, verticale o ibrida?"

Vi assicuro che non è un risposta difficile. Tengo conto del volume da trattare, del numero di persone, della superficie necessaria, degli input di energia e così via.
Di solito per i piccoli impianti, parto con una proposta a flusso orizzontale perchè è semplice da progettare, semplice da realizzare, non ha necessità di energia ed un sacco di altri vantaggi.

Se invece si tratta di depurare 50,100...450 mc/giorno, sono sicuro di progettare un ibrido con un flusso verticale seguito da un flusso orizzontale.
Sì, state sicuri che se non ho problemi di spazio o altre condizioni limitanti, io propongo sempre il flusso orizzontale. Ma normalmente per grandi volumi di refluo da trattare il sistema migliore è quello ibrido.

Come osservato in un abstract di  Vymazal, le reazioni chimiche che si sviluppano nei due sistemi sono diverse. Nel sistema ibrido le abbiamo entrambe e l'efficienza complessiva di depurazione sarà maggiore in meno spazio!



http://www.isprambiente.gov.it/files/pubblicazioni/manuali-lineeguida/Manuale_81_2012.pdf


Esempio: dobbiamo trattare 100 mc di acque reflue civili 

1 soluzione: solo orizzontale
dovremo costruire un sistema di fitodepurazione a flusso orizzontale di circa 1800 mq

2 soluzione: solo verticale
dovremo costruire un sistema di fitodepurazione a flusso verticale di circa 600 mq

3 soluzione: sistema ibrido
dovremo costruire un sistema ibrido di fitodepurazione di circa 1200 mq

Il confronto non è fatto sul costo di costruzione, ma solo per evidenziarvi che i 3 sistemi danno un risultato molto diverso.
Come si può notare, la superficie della seconda soluzione (quella a flusso verticale), è il più basso dei tre, ma per farlo funzionare, necessita di vasche di accumulo e stazioni di pompaggio.
I flussi orizzontali, soluzione 1, hanno superficie maggiore ma costi minori.
Il flusso ibrido è in sostanza a metà strada come costi e superfici ma potete stare certi che vi darà le migliori performance di depurazione, e sappiamo che la garanzia di funzionamento degli impianti deve essere il primo parametro di valutazione.

**Impianto Ibrido ARTECAMBIENTE ** flusso orizzontale + flusso verticale => acqua per irrigare

Tratto da:

martedì 12 febbraio 2013

ANTEPRIMA sito ARTECAMBIENTE

www.artecambiente.it sta cambiando pelle :-)

Ecco una anteprima della homepage del nuovo sito artecambiente 2.0

Stiamo completando le ultime cose.

Lo abbiamo pensato moderno, facile, semplice, completo, interattivo, utile.

E' in corso la valutazione della versione BETA da parte di una decina di amici 
quando otterremo a total positive feedbak 
lo pubblicheremo!

Quindi STAY TUNED. OK?

lunedì 28 gennaio 2013

Raccolta dell’acqua piovana: le 6 migliori innovazioni

L’acqua è un bene prezioso anche se per anni è stata considerata di scarso valore, forse perché si credeva provenisse da una fonte inesauribile.  Per decenni se n’è fatto un uso sconsideratosenza pensare al risparmio e al corretto impiego di questa risorsa.  Soltanto nelle zone aride del mondo la scarsità d’acqua ha spinto l’uomo ad ottimizzarne le risorse e la loro gestione. Negli ultimi anni sembra che questa mentalità stia lentamente cambiando e sempre più aziende e persone pongono estrema attenzione al consumo idrico.

Oltre ad un uso più responsabile, un ottimo sistema per favorire il risparmio idrico è quello di raccogliere ed utilizzare l’acqua piovana.  La sua raccolta avviene mediante un sistema di raccolta costituito da un serbatoio filtrante o da una camera di percolazione, costruita appositamente per questo scopo.
L'acqua piovana raccolta può essere utilizzata per l’irrigazione, o per il reintegro delle acque sotterranee in climi aridi e semi-aridi caratterizzati da scarse precipitazioni.
Ma anche nei centri urbani questo può essere un buon sistema per aiutare l’ambiente e magari anche per risparmiare qualche euro in bolletta. E' per questo che architetti e designer si stanno sbizzarendo nell'ideazione di sistemi di recupero efficienti e anche belli da vedere.
Vediamo allora sei fantastici impianti per la raccolta dell’acqua piovana.

1) Accumuwater Water Tower




accumuwater

Le torri d'acqua Accumuwater sono state progettate per fornire una riserva d’acqua dolce in quelle zone dove non ce n’è. Il progetto, ideato da Mojorno, è completamente ispirato alla natura.
I serbatoi a forma di torre sono in grado di immagazzinare acqua nelle loro “pance” cave. Di notte la struttura s’illumina poiché è verniciata con sostanze fluorescenti.
Il plus principale dell’Accumuwater Water Tower è che i serbatoi a forma di torre possono essere facilmente collocati dove è necessaria l’acqua. Ad esempio in un campo dove fornire acqua a piante e alberi. La riserva idrica accumulata nelle torri può essere trasportata anche a distanza mediante un sistema di tubi collegati alla base della torre.


2) RainDrops

raindrops

Il progetto RainDrops è un’idea a basso costo per la raccolta dell’acqua piovana. Non utilizza, infatti, costosi serbatoi ma semplici bottiglie di plastica.
L’acqua immagazzinata nelle bottiglie di plastica può essere utilizzata per le pulizie domesticheo per il giardinaggio. Inoltre questo sistema concorre al riciclaggio delle bottiglie di plastica.


3) Eol'eau

stanning

Questo innovativo sistema di raccolta dell'acqua piovana, progettato da Julien Bergignat, è caratterizzato da una doppia funzionalità: mentre immagazzina scorte idriche è in grado diprodurre energia elettrica grazie al vento. In questo modo non solo avrete dell’acqua per il giardino ma anche dell’energia per illuminare la vostra casa.
A questo scopo Eol’eau è stato progettato in due moduli: la base che raccoglie fino a 600 litri d’acqua piovana e la turbina eolica, posta sopra, che produce energia elettrica grazie al vento.

4) Fatboy



fatboy

Il serbatoio Fatboy ideato da Waterwall permette di conservare a lungo l'acqua (capacità 650 litri) prevenendo la formazione di alghe all'interno e all'esterno del serbatoio.
Fatboy risolve finalmente uno dei principali problemi relativi alla raccolta e alla conservazione dell’acqua piovana: le alghe.
La formazione di queste ultime rende l’acqua inadatta per usi umani e obbliga a svuotarlo.
Il polietilene ad alta densità con cui è realizzato il serbatoio protegge l’acqua dai raggi UV che favoriscono la formazione di alghe.


5) Watree

watree

L’impianto Watree, progettato dal designer australiano Chris Buerckner, offre una soluzione originale ed efficiente per la raccolta dell’acqua. La struttura a forma di fungo, possiede un gran cappello che agevola la raccolta dell’acqua.
Il Watree può essere collocato facilmente in un parco o in altri luoghi pubblici e grazie al suo ampio cappello offre una doppia funzionalità: oltre a raccogliere l’acqua piovana, può proteggerci dalle piogge. Le riserve idriche accumulate possono essere trasferite in altri serbatoi grazie a una rete di tubazioni sotterranee.

6) Cista 

cista

Il progetto Cista porta la firma degli architetti della Moss Sund e di Fig Forty, che hanno caratterizzato quest’impianto con un design avveniristico e funzionale che ben si adatta a quello delle moderne abitazioni.
Con Cista sarà possibile, occupando poco spazio, raccogliere 380 litri circa di acqua. L’acciaio inossidabile con cui è realizzato lo rende molto resistente e grazie al suo design unico e moderno sarà perfetto per la vostra casa.
Ricordate: l’acqua è un bene prezioso per il pianeta e anche una goccia può fare la differenza.

Grazie a Lorenzo di Ritis
http://www.greenme.it/consumare/acqua/5368-raccolta-dellacqua-piovana-le-6-migliori-innovazioni

giovedì 24 gennaio 2013

Innovazioni acqua: Cile Camanchaca


Il clima del litorale nord del Cile va da semi-arido a iper-arido. Il deserto di Atacama nel nord del Cile è uno dei posti più secchi della Terra. L'aridità della regione è dovuta alla sua condizione geografica: le alte montagne delle Ande bloccano a est le masse d'aria umida impedendo loro di raggiungere la costa del Pacifico, e la corrente fredda peruviana e l'Oceano Pacifico rafforzamento di una massa d'aria stabile persistente. Questa aria stabile limita la formazione delle nuvole.
Queste nuvole, definite stratocumuli, formano e una coltre di nebbia, conosciuta localmente come il nome di camanchaca. Tuttavia, il camanchaca e le nuvole stratocumuli non portano abbastanza umidità per produrre precipitazioni.
Il camanchaca arriva sulla cresta di una montagna bassa costiera
Il piccolo villaggio di pescatori di Caleta Chungungo si trova a circa 450 chilometri a nord di Santiago si trova in una zona di clima arido. Questa parte del Cile, conosciuta come Norte Chico, si trova tra il deserto estremamente arido nord e il clima più moderato mediterraneo del Cile centrale.
Spazio Shuttle Fotografia di nubi stratocumuli sulle montagne di Norte Chico
Per diversi decenni Caleta Chungungo è stato fornito con acqua fresca da una vicina miniera di ferro. Dopo che la miniera ha chiuso il villaggio ha dipeso dalla fornitura con autocisterne per una quantità limitata di acqua e pure di scarsa qualità. Il popolo di Caleta Chungungo ha convissuto con una carenza cronica di acqua per circa venti anni.
Nebbia sistema di raccolta a El Tofo
Nel 1987 un sistema di raccolta di questa nebbia è stato installato sulle pendici delle montagne costiere vicino alla miniera di ferro abbandonata a El Tofo. Il sistema è costituito da reti di grandi dimensioni disposte lungo i pendii perpendicolari al flusso terrestre della camanchaca. La nebbia condensa sulla maglia e le gocce d'acqua sono raccolte in un trogolo. L'acqua raccolta fluisce dalla vasca verso il basso attraverso un tubo ad un serbatoio vicino a Caleta Chungungo, a circa quattro miglia di distanza.
Acqua fresca scorre in un serbatoio di stoccaggio
Il concetto di raccolta acqua dal camanchaca è nato da una attenta osservazione della condensa sulle foglie degli alberi di eucalipto che crescono vicino a El Tofo. Oggi Caleta Chungungo ha un approvvigionamento affidabile di acqua potabile, e ha anche l'acqua necessaria per irrigare piccoli orti. 
Questo incredibile innovazione si è diffusa in altre regioni aride con simili geografia fisica, come il Perù, l'Ecuador, e al di là del Sud America in Oman.
Photo credit (tranne foto Space Shuttle): P. Cerceda e J. Betancourt

"At the right spot we can collect 5 liters of water per square meter. That means 200 liters per day per fog collector" FINO A 200 LT AL GIORNO PER OGNI COLLETTORE
video


mercoledì 23 gennaio 2013

Sustainable architecture in action: constructed wetland in the Gaza Strip

Riporto integralmente il post appena apparso su http://www.buildingreenfutures.org/ dove si parla del progetto fatto assieme allo studio MCA di Mario Cucinella, ad ARCO' e a Vento di Terra.


Sustainable architecture in action: constructed wetland in the Gaza Strip

early 2012

early 2013

These images show the growth over a 12-month span of the constructed wetland engineered by Mauro Lajo (Artecambiente) in the Kindergarden of Um Al Nasser (North part of Gaza Strip), an eco-friendly school built in 2011 by ARCO’, Mario Cucinella and the NGO Vento di Terra.
The Garden uses green plants and associated microorganisms for degradation, removal and/or reduction in the concentration of pollutants in the school’s grey waters that can thus be reused for toilet flushing and gardening. Underneath the garden lies a tank for the harvesting of rainwater. 

Building Green Futures has been following from very close the progress in the design and construction of this building, a great example of low-tech/high performance sustainable design bringing lasting benefits to people in need.

sabato 19 gennaio 2013

La fitodepurazione: un metodo eco-sostenibile per la bonifica di siti inquinati

Green Technology Aesthetically Pleasing

Una delle sfide fondamentali che nel 21° secolo l’uomo è chiamato a sostenere è la promozione dello sviluppo sostenibile degli ecosistemi nel pieno rispetto di tre esigenze:
A) l’alimentazione,
B) l’energia
C) la salvaguardia dell’ambiente, incluso i cambiamenti climatici e la degradazione dei vari habitat dovuta all’inquinamento.



Le piante, con le loro caratteristiche peculiari,  svolgono un ruolo fondamentale nella risoluzione di queste tre sfide “sostenibili”.
In Europa e nel mondo la maggior parte dei terreni coltivati sono inquinati da metalli pesanti e/o composti chimici organici, per lo più derivanti dalla fertilizzazione fosfatica e dall’uso di fitofarmaci di sintesi. Stessa sorte spetta alle aree industriali, gli ambienti urbani, le zone minerarie,  le discariche e i corsi d’acqua, anche se l’origine degli elementi e dei composti contaminanti è diversa. I metodi convenzionali di bonifica di siti inquinati sono costosi ed alterano le proprietà fisico-chimiche e biologiche dei substrati sottoposti a trattamento, provocando un ulteriore impatto negativo sull’ambiente, infertilità dei suoli e rilascio di nuove molecole inquinanti. Il progressivo deterioramento della qualità ambientale e l’impatto dell’inquinamento sulla salute umana hanno promosso lo sviluppo di ricerche e tecnologie per il risanamento ambientale. Le fitotecnologie rappresentano una valida alternativa alla risoluzione del problema; esse sono tecnologie a basso impatto ambientale che sfruttano i processi fisiologico-biochimici e molecolari tipici delle piante per eliminare, trattare, stabilizzare o contenere gli inquinanti di varia natura presenti, essendo le piante stesse i principali bersagli della contaminazione da metalli pesanti, pesticidi, farmaci ed altro. La maggior parte delle sostanze inquinanti presenti nei terreni e che si riversano nelle acque possono accumularsi negli organismi attraverso la catena trofica e vengono trasferite da un organismo all’altro concentrandosi ulteriormente.

Tre le fitotecnologie emergenti, la “phytoremediation” o fitodepurazione è un metodo di trattamento in situ che usa le piante verdi, e eventualmente i microrganismi associati alla loro rizosfera, per la degradazione, rimozione e/o riduzione della concentrazione degli inquinanti nel suolo, acque, sedimento, aria. Le piante, infatti, grazie alla loro particolare morfologia e metabolismo, sono capaci di esplorare i vari substrati mediante l’apparato radicale, di assorbire e/o stabilizzare contaminanti inorganici come i metalli pesanti, molti dei quali sono anche micronutrienti (Cu, Fe, Zn, Mn, Mo, Ni, etc.), e di decomporre e trasformare i contaminanti organici, come gli idrocarburi, i solventi clorurati, i pesticidi, etc.

In base al tipo di meccanismo metabolico prevalente, si distinguono diverse strategie o applicazioni della fitodepurazione, sintetizzate in Figura 1.

Le piante assorbono gli inquinanti presenti nel substrato attraverso le radici e li trasferiscono e accumulano nella parte aerea o più facilmente asportabile con la raccolta mediante la fitoestrazione o fitoaccumulo. Alcune specie di piante sono capaci di immobilizzare i contaminanti a livello radicale per adsorbimento sulla superficie delle radici o accumulo al loro interno e/o per precipitazione nella rizosfera (fitostabilizzazione). La rizofiltrazione è una tecnica di bonifica impiegata soprattutto in ambienti acquatici, o comunque dove la fase acquosa prevale, e sfrutta la capacità dell’apparato radicale della pianta di trattenere nei propri tessuti gli inquinanti o di adsorbirli sulla superficie dell’epidermide, ricoperta da uno strato mucillaginoso di polisaccaridi (rizoplano). Il risultato è una immobilizzazione dei contaminanti nelle radici della pianta; quando le radici diventano sature, vengono asportate dal mezzo. Altre specie vegetali sono in grado di decomporre e trasformare i contaminanti (soprattutto organici) in sostanze più semplici, potenzialmente meno tossiche, attraverso il processo di fitodegradazione o fitotrasformazione. In alcuni casi la pianta, attraverso le radici, assorbe dal mezzo l’inquinante, che trasporta fino alle foglie e lo immette tal quale (o trasformato) nell’atmosfera mediante il flusso traspiratorio (fitovolatilizzazione). Un altro metodo di fitodepurazione è il cosiddetto controllo idraulico, cioè la regolazione e/o condizionamento dei flussi di acqua nell’ambiente da parte della pianta attraverso il processo di evapotraspirazione, che limita la diffusione degli inquinanti nelle acque sotterranee e superficiali. Questo fenomeno permette di usare le piante come vere e proprie barriere alla diffusione degli inquinanti lungo le sponde dei corsi d’acqua (“riparian corridors”) o lungo il perimetro di siti inquinati (“buffer strips”), oltre che su tutta la superficie dell’area contaminata (“vegetative cover”).

Quando la tecnica di fitodepurazione si avvale in modo specifico dell’interazione tra la pianta e i microrganismi presenti naturalmente nella sua rizosfera oppure appositamente selezionati e introdotti in essa mediante inoculo, si parla anche di “rhizoremediation” o rizorimediazione. In questo caso si crea un rapporto mutualistico tra l’attività radicale della pianta e i microrganismi della microflora indigena e/o i microrganismi esogeni (“plant-microbe symbiosis”), che migliora la biodisponibilità dei composti organici ed inorganici presenti, favorendo e accelerando l’assorbimento e/o degradazione dei primi e l’assorbimento dei secondi da parte della pianta. Un’unica specie vegetale può essere capace di attuare tutte queste strategie o “fitotrattamenti” contemporaneamente, oppure l’uno o l’altro in modo prevalente; molto dipende dalla natura dell’inquinante o degli inquinanti e dalla loro biodisponibilità. La frazione biodisponibile dei contaminanti è uno dei fattori che condizionano maggiormente l’efficacia del processo di fitodepurazione, in quanto può accadere che della totalità delle molecole inquinanti presenti, solo una porzione minima possa essere asportata o degradata dalla pianta. Ciò dipende dalle proprietà chimico-fisiche del metallo o del composto organico responsabile dell’inquinamento, dalle caratteristiche pedoclimatiche e dai processi biologici che interessano il substrato.
La fitodepurazione è una tecnologia emergente nell’ambito dei più moderni sistemi di bonifica e ripristino ambientali. È relativamente più economica dei sistemi di bonifica convenzionali e a basso impatto ambientale ossia eco-compatibile o “verde”, e per questo ha conquistato un largo consenso nell’opinione pubblica (“green technology aesthetically pleasing”). Tuttavia, la sua applicabilità è attualmente limitata a causa soprattutto dei tempi di impiego, relativamente lunghi perché strettamente legati al ciclo di sviluppo delle piante utilizzate, ed alla scarsa “standardizzazione” delle metodologie. A quest’ultimo proposito, per ogni situazione d’inquinamento sarà necessario individuare di volta in volta la specie più adatta da usare, in dipendenza delle caratteristiche specifiche dell’ambiente contaminato e del tipo di inquinanti presenti, allo scopo di realizzare la depurazione ed il recupero del sito, nonché le condizioni più idonee per l’impianto. Per questo motivo la programmazione di qualsiasi intervento di fitodepurazione richiede un’attenta caratterizzazione del luogo contaminato ed una valutazione del rischio sito-specifica, in modo da sviluppare il metodo più adeguato all’obiettivo di risanamento (sequestro, stabilizzazione, contenimento o degradazione del composto inquinante). Lo sviluppo e l’applicazione su larga scala delle tecnologie di fitodepurazione devono dunque essere supportati da una costante attività di ricerca.

Da diversi anni il CNR e in particolare gli istituti IBAF (Istituto di Biologia Agro-ambientale e Forestale, http://www.ibaf.cnr.it) e IBBA (Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria, http://www.ibba.cnr.it/) conducono ricerche di base e applicative sulla fitodepurazione, allo scopo di identificare i meccanismi morfo-fisiologici, biochimici e molecolari che regolano la capacità delle piante di tollerare e/o degradare sostanze potenzialmente tossiche per gli ecosistemi. Ciò permetterà di selezionare specie vegetali utilizzabili in programmi di intervento per la bonifica ed il recupero di siti inquinati da contaminanti di varia natura, con ricadute positive sulla salvaguardia dell’ambiente, la sicurezza alimentare e la tutela del paesaggio. In particolare, lo studio della risposta delle piante agrarie e forestali all’inquinamento ed ai cambiamenti climatici si sviluppa nello studio del funzionamento dei meccanismi metabolici di base coinvolti e nel possibile risvolto di tipo applicativo per lo sviluppo di tecnologie di risanamento ambientale adeguate. Di conseguenza, si realizzano esperimenti in condizioni di crescita delle piante completamente controllate (sistemi in vitro, cella climatica) o semi-controllate (serra, lisimetro, mesocosmo) e si allestiscono impianti in piena aria in ambienti confinati e/o di campo (Fig. 2).


Nell’ultimo decennio, grazie ad un’attiva progettualità e attività di collaborazione tra i gruppi di ricerca degli istituti e con altri enti di ricerca è stato scoperto il ruolo di alcuni importanti meccanismi che le piante hanno sviluppato a livello fisiologico, biochimico e genetico per contrastare gli effetti negativi delle molecole inquinanti. Per lo studio dell’inquinamento da metalli pesanti sia essenziali (es: Zn), che non (es: Cd), sono state utilizzate diverse specie vegetali come Phragmites australis, Lemna minor e Populus spp. (in forma naturale ed ibrida).
A livello fisiologico le piante più tolleranti all’eccesso di metalli sviluppano principalmente due strategie. Le piante così dette “escludenti” sfuggono o riducono notevolmente l’assorbimento di metalli attraverso l’uso di barriere chimico-fisiche o biochimiche (ispessimento e composizione e carica della parete cellulare, selettività dei trasportatori). Le piante “accumulatrici” o “includenti” crescono e si sviluppano pur assorbendo elevate quantità di ioni metallici, che accumulano in alte concentrazioni nei propri tessuti. Appartengono a questa categoria le piante così dette “iperaccumulatrici”, in grado di accumulare elementi metallici in concentrazioni incredibilmente elevate, a partire da 1000 mgkg-1 di sostanza secca, pari allo 0.1 % del peso secco, fino a 10.000 mgkg-1 di s.s. (1% del peso secco), a seconda dello specifico elemento. Questi valori sono considerati normalmente tossici per la gran parte delle specie vegetali; la maggior parte delle piante iperaccumulatrici appartiene alla famiglia delle Brassicaceae e sono caratterizzate da ciclo annuale, al massimo biennale, e scarsa produzione di biomassa, con conseguente ridotta asportazione dei metalli assorbiti. Lemna minor, monocotiledone, è una macrofita acquatica galleggiante, ampiamente studiata per la sua capacità di rimuovere i metalli dalle acque di superficie; può essere considerata una pianta iperaccumulatrice di cadmio. Assorbe Cd, direttamente, attraverso la superficie inferiore della lamina fogliare. Questa pianta raramente fiorisce in natura e il più delle volte si riproduce per gemmazione, raddoppiando ogni 2 o 3 giorni in condizioni ottimali la sua massa vegetativa. È diffusa ovunque. In Italia cresce spontaneamente, ricoprendo vaste superfici di acque stagnanti (laghi, risaie, canali).

Il pioppo non è classificabile tra le iperaccumulatrici, ma per la sua natura di pianta freatofita a rapido accrescimento, alto potere evapotraspirativo ed elevata formazione di biomassa, è capace di assorbire ed accumulare nei vari tessuti notevoli quantità di metalli durante il suo ciclo biologico poliennale. La sperimentazione condotta su questa specie ha permesso di individuare la capacità di assorbire e traslocare i metalli in eccesso, accumulandoli, ad esempio, nei tessuti più vecchi o metabolicamente meno attivi. La senescenza e caduta precoce delle foglie durante la stagione autunnale ne è una diretta conseguenza. Nei tessuti del fusto e della radice il maggiore sviluppo dell’endoderma fa da barriera e filtro all’eccesso dei metalli assorbiti, riducendone il trasferimento nei vasi.
L’attività sperimentale svolta ha permesso di caratterizzare dal punto di vista biochimico e molecolare la risposta della diverse specie vegetali alla presenza di inquinanti, oltre che fisiologico e morfologico-strutturale. A livello biochimico i meccanismi di detossificazione dei metalli messi in atto dalla cellula vegetale sono diversi e coinvolgono principalmente il metabolismo secondario. Le ricerche condotte sulle specie indagate ha consentito di caratterizzarne alcuni, quali il sequestro (“chelazione”) e la compartimentazione dei metalli negli organuli cellulari (soprattutto vacuolo), la sintesi di molecole a basso (es. glutatione o GSH) ed alto (es. fitochelatine, acidi organici, poliammine) peso molecolare capaci di legare i metalli pesanti, la riduzione chimica dello stato di ossidazione dello ione metallico mediante l’attivazione di sistemi antiossidativi (es. ciclo ascorbato-glutatione), la maggiore sintesi di composti polifenolici ad azione antiossidante e di precursori dei componenti della parete cellulare. Di conseguenza, un elevato contenuto di GSH ed un incremento dell’attività della glutatione reduttasi sono associati ad una maggiore tolleranza nell’accumulo di metalli pesanti necessaria a piante che si comportano da iperaccumulatrici come Lemna minor.
A livello molecolare nella risposta del pioppo all’eccesso di metalli pesanti sono stati individuati geni candidati per la tolleranza e/o resistenza codificanti per funzioni di trasporto e di sintesi e controllo dello stato redox del glutatione.
Inutile dire che il coinvolgimento diretto di funzioni legate al metabolismo secondario della pianta interessa, in funzione dell’intensità e della durata dell’esposizione all’eccesso di metalli, vie metaboliche primarie, quali l’attività fotosintetica e il metabolismo dell’azoto. La ricerca finora condotta sulla fitodepurazione ci ha permesso di verificare che la capacità di detossificazione delle piante non è solo specie-specifica, ma anche organo- e tessuto-specifica. Dopo decenni di studi prevalentemente concentrati sulla porzione aerea della pianta, l’evoluzione e l’innovazione dei mezzi strumentali ed analitici sta sempre più favorendo anche l’indagine del comportamento della radice (“the hidden half”) in risposta agli inquinanti, soprattutto quelli diffusi nel sistema suolo (substrato)-acqua. A questo proposito i nostri gruppi di ricerca hanno intrapreso e stanno sviluppando interessanti attività, utilizzando anche Arabidopsis thaliana come pianta modello, oltre alle specie vegetali già citate. Queste conoscenze sono indispensabili per migliorare la capacità di tolleranza e/o resistenza a metalli pesanti ed altri contaminanti da parte delle piante e costituiscono la base per l’individuazione di piante selezionate o geneticamente modificate in grado di accumulare e/o degradare inquinanti da usare in programmi di bonifica di aree contaminate (Fig. 3).

Iannelli Adelaide CNR-IBBA - iannelli@ibba.cnr.it
Di Baccio Daniela CNR-IBAF - daniela.dibaccio@ibaf.cnr.it