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Potenziali Utilizzi della Canapa nella Fito-rimediazione di Metalli Pesanti

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  • EXMceuticals lda

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Questo articolo vuole contribuire a trovare una soluzione al problema ambientale che caratterizza le zone di Taranto e confinanti che a causa della presenza dello stabilimento metallurgico ILVA hanno subito nel corso del tempo un inquinamento e un degrado sanitario devastante. Perciò, negli ultimi anni sono stati creati diversi progetti come il neo nascente “Adotta un ettaro” di Canapa Info Point di Taranto e il progetto “C.A.N.A.P.A” promosso da Canapuglia nel 2014, accomunati dall’obbiettivo di creare una green belt attorno all’ILVA per contenerne l’inquinamento e bonificare i terreni circostanti. Un altro riferimento è dato da ECOFITOMED, una società pugliese impegnata da diversi anni nella pianificazione di interventi di bonifica attraverso la fito-rimediazione.
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PREMESSA
Questo articolo vuole contribuire a trovare una
soluzione al problema ambientale che caratterizza le
zone di Taranto e connanti che a causa della presenza
dello stabilimento metallurgico ILVA hanno subito
nel corso del tempo un inquinamento e un degrado
sanitario devastante.
Perciò, negli ultimi anni sono stati creati diversi
progetti come il neo nascente “Adotta un ettaro”
di Canapa Info Point di Taranto e il progetto
“C.A.N.A.P.A” promosso da Canapuglia nel 2014,
accomunati dall’obbiettivo di creare una green belt
attorno all’ILVA per contenerne l’inquinamento e
bonicare i terreni circostanti. Un altro riferimento
è dato da ECOFITOMED, una società pugliese
impegnata da diversi anni nella pianicazione di
interventi di bonica attraverso la to-rimediazione.
CANAPA E FITORIMEDIAZIONE
La canapa (Cannabis sativa L.) è una pianta dalla
rapida crescita e dall’alta produzione di biomassa che
è stata coltivata tradizionalmente per i suoi molteplici
usi. Recentemente hanno attirato molte attenzioni le
sue proprietà to-rimedianti, rendendola oggetto di
studi e progetti legati alla bonica di territori inquinati
ed in particolare da metalli pesanti.
POTENZIALI UTILIZZI DELLA CANAPA
NELLA FITO-RIMEDIAZIONE DI METALLI PESANTI
Dr. Matteo M. Melosini
Ricercatore Indipendente
Febbraio 2017
La to-rimediazione è considerata un metodo a basso
costo ed ecologicamente sostenibile per rimediare i
danni dovuti all’inquinamento industriale e urbano.
Questa tecnica consiste nel crescere speciche piante
sui terreni da bonicare con lo scopo di rimuove o
trasformare gli inquinanti. Il metodo, al contrario dei
trattamenti chimico-sici molto invasivi per i territori,
riporta con il tempo fertilità e biodiversità senza
stravolgere il terreno.
Le ragioni che hanno spinto ad approfondire
l’impiego della canapa come pianta rimediatrice sono
molteplici: essa è un organismo metallo-tollerante
capace di crescere in terreni contaminati dove la
coltivazione di altre piante non è sostenibile per motivi
di adattamento o di sicurezza (colture alimentari).
La pianta presenta un profondo apparato radicale
che le consente di entrare in contatto anche con gli
inquinanti che hanno penetrato più in profondità nei
terreni. Inne, l’alta produttività di biomassa, la rapida
crescita e la possibilità di coltivarla in maniera molto
densa sono fattori rilevanti per ottimizzare i tempi
di bonica. Ciò che limita l’utilizzo di questa pianta
per la to-rimediazione è, oltre al fardello culturale
della cannabis, il successivo impiego della biomassa
inquinata, motivo per cui le ricerche scientiche si
sono intensicate nel trovare una soluzione.
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Figura 1 - Tipologie di to-rimediazione.
LIMITAZIONI E POSSIBILI IMPIEGHI
L’OMS (Organizzazione Mondiale della Sanità) ha
ssato un limite di 0,1 grammi di metallo pesante
per kg di prodotto alimentare che squalicano i
semi e le foglie di canapa per essere usati nella
produzione alimentare. L’uso delle bre di canapa per
la produzione di vestiti non è altrettanto possibile in
quanto le concentrazioni di metalli pesanti superano i
valori limite di 0.1 ppm per Cd, 0.2-1.0 ppm per il Pb
e 1.0-4.0 ppm per il Ni .
Nel tempo sono stati ipotizzati e sperimentati diversi
approcci per risolvere il problema: una soluzione è
stata trovata nell’uso dei semi come materia prima
per la produzione di biodiesel, la canapa è infatti
una coltura energetica i cui semi contengono circa
il 36% d’olio impiegabile per la produzione di
biodiesel o di oli industriali. Le bre e il canapulo
contaminati potrebbero essere impiegate per ottenere
materiali compositi, le particelle contaminanti
verrebbero imprigionate in matrici polimeriche non
biodegradabili. Inne, un altro possibile utilizzo della
biomassa è la produzione di energia nelle centrali
termoelettriche dove, attraverso un processo chiamato
phytomining, si potrebbero recuperare e poi riciclare i
metalli dalle ceneri.
CAPACITÀ ESTRATTIVE DELLA CANAPA
I metalli pesanti sono sostanze altamente tossiche
con eetti devastanti per la salute degli organismi,
ciononostante la canapa è in grado di accumularne
determinate quantità nelle radici e nella parte superiore
della pianta.
Attraverso un meccanismo di autodifesa la pianta
tende a limitare l’assorbimento dei metalli all’apparato
radicale, impedendo che questi abbondino nella
parte superiore. Le radici più giovani della cannabis
raccolgono i metalli e li rendono innocui grazie alle
tochelatine, delle proteine citoplasmatiche prodotte
in risposta a un eccessivo assorbimento di metalli
pesanti che hanno un eetto detossicante su questi.
Figura 2 - Apparato radicale di una pianta di canapa.
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In ogni caso vengono rilevati metalli pesanti in tutte
le parti della pianta: le concentrazioni riscontrate
nelle bre e nel canapulo sono relativamente basse
rispetto quelle nei semi e specialmente nelle foglie,
ciononostante va considerato che la massa dello stelo
è di gran lunga superiore e quindi la concentrazione
totale di metalli estratti nelle diverse parti della pianta
presenta il seguente ordine:
Radici > Steli > Foglie > Semi
Secondo lo studio del Dr. Jacek Antonkiewicz
dell’Università di Agricoltura di Cracovia la canapa
può sequestrare i seguenti quantitativi di metalli
pesanti (mg / kg massa secca) a seconda delle diverse
parti della pianta: 19-267.33 Zinco; 1.99-76.52
Nichel; 4.90-38.09 Rame; 2.69-32.13 Piombo; 0.32-
31.48 Cadmio.
È stato evidenziato da altri studi il potere to-
rimediatore della canapa, che è in grado di crescere
e con il tempo rimediare terreni inquinati da Cadmio,
Cromo, Nichel, Piombo, Rame e Zinco.
CONCLUSIONI
La canapa ha una predisposizione naturale a crescere
su terreni inquinati e la tendenza ad accumulare metalli
pesanti soprattutto nelle radici. Per quest’ultimo
motivo, per ottenere una rimediazione ecace dei
terreni è necessario sradicare interamente la pianta,
per poi sottoporla a successive trasformazioni secondo
determinati standard di sicurezza.
Va sottolineato che per poter rimediare
denitivamente i territori limitro all’ILVA è
necessario che essa cessi di emettere sostanze
inquinanti, rendendo altrimenti vano il lavoro di to-
rimediazione.
Inne, per ridurre i tempi di rimediazione andrebbero
potenziate le capacità della canapa di estrarre ed
accumulare i metalli pesanti selezionando in partenza
le genetiche maggiormente predisposte alla to-
rimediazione, per poi selezionare e riprodurre i ceppi
di piante meglio adattate all’inquinamento.
BIBLIOGRAFIA
Antonkiewicz, J. (2002). The use of plants accumulating heavy metals for detoxication of chemically
polluted soils. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities.
Cai, G. S. (2010). Zinc tolerance and accumulation in eight oil crops. Journal of Plant Nutrition.
ECOFITOMED. La soluzione ecosostenibile al problema dell’inquinamento.
P. Linger, J. M. (2002). Industrial Crops and Products.
P. Tlustoš, J. S. (2006). Removal of As, Cd, Pb, and Zn from contaminated soil by high biomass pro-
ducing plants. Plant Soil and Environment.
Sandra Citterio, A. S. (2003). Heavy metal tolerance and accumulation of Cd, Cr and Ni by Cannabis
sativa L. Plant and Soil.
Dr. Matteo M. Melosini
www.matteomelosini.it
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Article
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The studies conducted from 1997 to 1999 in a vegetation hall were performed as a pot experiment on ordinary silt with cation exchange capacity (CEC) of 81.1 cmol (+) ˇ kg 1 , pH KCl = 6.0 and organic C content of 9.5% serving as soil. Jerusalem artichoke, maize, Sida hermaphrodita Rusby, amaranth and hemp were used as indicator plants. The results confirmed, implied earlier, great diversification of the element contents which depends not only on the species but also on the part of plants. Analysis of the data revealed also another dependence: increased concentration of heavy metals in the soil corresponds to higher content of heavy metals in the plants. Significant differences were observed for the plant species from unpolluted and contaminated at various levels treatments.
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The uptake of As, Cd, Pb, and Zn and potential phytoremediation efficiency of five high biomass producing crops, white sweetclover (Melilotus alba L.), red clover (Trifolium pratense L.), curled mallow (Malva verticillata L.), saf- flower (Carthamus tinctorius L.) and hemp (Cannabis sativa L.) commonly used as grazing and/or energy crops was evaluated in both pot and field experiments at soils with different level of element contamination. In pot expe- riment the highest phytoremediation efficiency was demonstrated by C. tinctorius where 4.8% of Cd and 1.1% of Zn were removed from the moderately contaminated soil in one vegetation period when repeated harvest of aboveground biomass was performed. The removal of As and Pb was negligible for all the investigated plant species. At the highest element content in soil inhibition of plant growth due to the element phytotoxicity to plants was reported in most of cases. In the precise field experiment lower phytoremediation efficiency (biennial phytoremediation factors did not exceed 0.2% for Pb and Zn and 0.3% for Cd for C. tinctorius) was determined but yield suppress was not observed. Thus, free space for manipulation with element mobility in soil to increase element uptake by plants remains for further research.
Article
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Although zinc (Zn) is an essential element for normal plant growth, it is phytotoxic at high concentrations. To identify oil crops that can be cultivated in Zn-contaminated soil for biodiesel production, the ability of Zn tolerance and accumulation of eight oil crops were evaluated under 200–800 mg Zn kg−1 sand substrates (DW) conditions. Results showed that all crops, except sunflower, could grow quite well under 400–800 mg kg−1 Zn stress. Among them, hemp, flax, and rapeseed showed small inhibitions in plant growth and photosynthetic activities, indicating these crops had a strong tolerance to high Zn concentrations and could be cultivated in Zn-contaminated soils. Peanut and soybean exhibited higher Zn concentrations in shoots, higher bio-concentration factor, and higher total Zn uptake, as well as higher biomass. These crops, therefore, are good candidates for the implementation of the new strategy of cultivating biodiesel crops for phytoremediation of Zn-contaminated soils.
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Experiments in semi-natural conditions were undertaken to assess hemp metal tolerance and its ability to accumulate cadmium, nickel and chromium. Cannabis sativa was grown in two soils, S1 and S2, containing 27, 74, 126 and 82, 115, 139 g g–1 of Cd, Ni and Cr, respectively. After two months from germination and at ripeness, no significant alteration in plant growth or morphology was detected. On the contrary, a high hemp reactivity to heavy metal stress with an increase in phytochelatin and DNA content was observed during development, suggesting the Cannabis sativa ability to avoid cell damage by activating different molecular mechanisms. Metals were preferentially accumulated in the roots and only partially translocated to the above-ground tissues. The mean shoot Cd content was 14 and 66 g g–1 for S1 and S2 soil, respectively. Although not negligible concentrations they were about 100 times lower than those calculated for the hyperaccumulator Thlaspi caerulescens. Similarly Ni uptake was limited if compared with that of the Ni-hyperaccumulator Alyssum murale. Chromium uptake was negligible. As expected on the base of the metal concentration detected in ripe plants, no statistically significant variation in soil metal content was detected after one crop of hemp. Nevertheless, a consistent amount (g) of Cd and Ni is expected to be extracted by 1 ha biomass of hemp (about 10 t) per year and along the time a slow restoration of deeper soil portions can be obtained by its wide root system (at least 0,5 m deep). In addition, the possibilities of growing hemp easily in different climates and using its biomass in non-food industries can make heavy metal contaminated soils productive. This means economical advantage along with a better quality of soil.
  • P Linger
P. Linger, J. M. (2002). Industrial Crops and Products.
La soluzione ecosostenibile al problema dell'inquinamento
  • Ecofitomed
ECOFITOMED. La soluzione ecosostenibile al problema dell'inquinamento.