D E T C C S AOSTA CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO NAZIONALE PER LA BIOLOGIA MOLECOLARE DELLE PIANTE - SIENA

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Graziano Valente
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1 Il progetto LIFE FREEPCB, cofinanziato dall Unione Europea nell ambito dei progetti Life Ambiente, è finalizzato alla bonifica in situ dello strato superficiale di suolo agrario contaminato da PCBs. Scopo primario del progetto è dimostrare che interventi basati sull integrazione sinergica di diverse tecnologie di biorisanamento, a basso impatto ambientale e a costi sostenibili, possono impedire l ingresso dei contaminanti nella filiera alimentare. Valore aggiunto del progetto è l integrazione tra gli interventi proposti e le diverse pratiche agronomiche normalmente effettuate nell ambito di un azienda agricola. Il progetto si articola in fasi successive di caratterizzazione del sito contaminato, di sperimentazione delle variabili in laboratorio e di applicazione in campo. D E T CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO NAZIONALE PER LA BIOLOGIA MOLECOLARE DELLE PIANTE - SIENA C C S AOSTA

3 L area di studio del progetto LIFE FREEPCB è un suolo agrario di circa 30 ettari ubicati nel Comune di Calcio (Bergamo). Esso presenta livelli di contaminazione da PCBs (policlorobifenili) di lieve entità, comunque tali da impedire un utilizzo alimentare dei prodotti agricoli. I PCBs sono tra gli inquinanti più pericolosi per gli organismi viventi a causa della tossicità nei confronti dell uomo e dell ambiente e per la eccezionale stabilità agli attacchi chimici. L inquinamento da PCBs risulta particolarmente pericoloso quando riguarda aree agricole. I PCBs, infatti, possono giungere all uomo attraverso la filiera alimentare. I trattamenti di tipo biologico (biorimedio) per il recupero di matrici inquinate da PCBs rappresentano una valida alternativa, in termini di sostenibilità ambientale ed economica, rispetto ai sistemi chimico-fisici e allo smaltimento in discarica dei terreni inquinati.

5 Foto 3 ASPNIG06

6 Indagini dei microrganismi autoctoni del suolo agrario hanno permesso la selezione dei ceppi potenzialmente più efficienti nel processo di degradazione dei PCBs. In particolare, la matrice inquinata è risultata sede di una notevole biodiversità fungina. Tra i micromiceti dominanti e già noti per efficienti capacità degradative, sono stati isolati e studiati ceppi di Aspergillus niger. Le vescicole fertili e le spore, caratteristiche della specie, sono state fotografate al SEM. Numerosi altri micromiceti, principalmente appartenenti ai generi Trichoderma, Metarrhizium e Gliocladium, sono stati selezionati dal suolo in esame. Sebbene la loro efficacia nella lotta biologica sia da tempo riconosciuta, le ancora non completamente riconosciute potenzialità metaboliche potrebbero rivelarsi estremamente utili a livello applicativo sia in campo ambientale che industriale. La fotografia, effettuata al SEM, mostra le strutture riproduttive di Gliocladium sp..

9 La sperimentazione in vitro attraverso l allestimento di microcosmi consente di controllare l effetto sinergico di diverse variabili (quali microrganismi selezionati, biosurfattanti, strutturanti, nutrienti) e di valutare l efficacia di un intervento di biorisanamento in vivo. Questo approccio sperimentale svolto nel corso del progetto LIFE FREEPCB è finalizzato a definire la migliore strategia da adottare per il risanamento dell area agricola sperimentale di Calcio. I microcosmi sono allestiti con 800 g di suolo umido, in contenitori di vetro Pirex da 1 l, sul cui fondo viene posizionato uno strato drenante di ghiaia. Per ciascuna variabile testata vengono allestite più ripetizioni al fine di ottenere dati statisticamente validi. Tale sperimentazione viene protratta per almeno 3 mesi, con effettuazione costante di analisi respirometriche, microbiologiche, chimiche e test di tossicità. I valori di umidità e ph sono continuamente controllati.

11 (1) ARPA Lombardia, Agenzia Regionale per la Protezione dell Ambiente, ha finanziato il progetto per il 13% e ne ha coordinato le fasi progettuali e organizzative, contribuendo con i propri laboratori alla effettuazione delle analisi chimiche necessarie (2) Consorzio Interuniv. Naz. per la Biologia Molecolare delle Piante di Pisa tramite la Sezione di Micologia del Dipartimento di Ecologia del Territorio e degli Ambienti Terrestri dell Università degli Studi di Pavia D E T CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO NAZIONALE PER LA BIOLOGIA MOLECOLARE DELLE PIANTE - SIENA (3) Biosearch Ambiente s.r.l., opera nel settore dei servizi per l ambiente. L attività prevalente della Società è lo studio e l applicazione di sistemi ad elevata sostenibilità economica e a basso impatto ambientale (4) CCS AOSTA s.r.l., nata fra la CCS CALTOR S.a.s. di Torino e la Regione Autonoma della Valle d Aosta, applica tecnologie microbiologiche innovative alle normali produzioni agricole, alla produzione di probiotici e alla bonifica ambientale C C S AOSTA Hanno partecipato al progetto: OSCAR DEL BARBA (coordinamento), GIUSEPPE MARCO BARLERA, ARIANNA FERRARI, MICHELE FERRETTI, ANGELA GALLI, GUIDO PEZZERA, ALESSANDRA PIANA (1), ANNA MARIA PICCO, MARINELLA RODOLFI (2), ROBERTO RICCI, FABIANA CHIMIRRI, RAFFAELLA FABIAN, ANGELA GARCIA, ISABELLA GRANERI, LORELLA RICCI (3), GIUSTO GIOVANNETTI, ANNA BRONDOLO, BRUNO CADEDDU (4), ANGELO CANTU, ALDO DEIAS (5). Ha svolto le funzioni di controllo per conto dell UE: SANDRO ANGIOLINI di TIMESIS - S.Giuliano Terme (Pi) La Direzione Generale Agricoltura della Regione Lombardia ha cofinanziato il progetto per il 33% (5) L Unione Europea ha cofinanziato il progetto per il 50% nell ambito del Programma LIFE Ambiente

13 Dopo aver effettuato la selezione dei microrganismi e determinate le migliori condizioni per la loro riproduzione, si è utilizzato un fermentatore pilota. Questo strumento, del volume geometrico di 270 litri, permette la coltura microbica in condizioni controllate. Il fermentatore, principalmente costituito da strutture in acciaio inox con un basso grado di rugosità, garantisce il mantenimento della sterilità nel corso dell intero processo produttivo. Al fine della corretta iperproduzione del microrganismo e della massima resa possibile, molteplici sono i parametri, fisici e chimici, che devono essere costantemente controllati: temperatura, ph, ossigeno disciolto, flusso dell aria, pressione, velocità d agitazione, metaboliti prodotti. Il fermentatore ha permesso la produzione di biomassa microbica costituita da ceppi sia di proprietà del partner CCS Aosta, sia direttamente selezionati dal terreno di Calcio.

15 La capacità di un terreno di produrre cibo dipende fortemente dal mantenimento dell equilibrio delle sue parti costitutive: la componente abiotica (materiale geologico minerale) e la componente biotica (organismi viventi). Azioni di coltivazione intensiva o di inquinamento portano ad un inevitabile impoverimento del suolo agrario e del suo consorzio microbiologico, inteso come insieme di batteri, attinomiceti, funghi che vivono in stretta associazione con le radici dei vegetali.

17 I consorzi microbiologici di parcelle sperimentali del suolo inquinato di Calcio sono stati ricreati e ottimizzati mediante azioni di micorrizazione effettuate con il consorzio Micosat F cereali, iscritto al registro europeo dei fertilizzanti e di proprietà del partner CCS Aosta e con ceppi batterici e fungini, selezionati dal suolo in esame, testati in vitro e iperprodotti. Il ben visibile sviluppo degli apparati radicali delle coltivazioni ottenute conferma l efficacia di tali azioni. Le radici delle piante, per funzionare, hanno bisogno dei microrganismi della rizosfera. Le micorrize, in particolare, sono associazioni simbiotiche tra radici delle piante e funghi del suolo, in grado di cambiare la struttura dell apparato radicale amplificandone la superficie di circa 600 volte. Interventi di ricostituzione della popolazione microbiologica della rizosfera e favorenti la formazione di associazioni micorriziche sono dunque auspicabili in un ottica sia di produttività agraria sia di protezione dell ambiente.

19 Fra le essenze coltivate (mais, patata, soia e canapa), i più interessanti risultati in termini di biorisanamento del suolo contaminato sono stati conseguiti con la coltura del mais. Analisi chimiche hanno infatti permesso di osservare che - in presenza di basse concentrazioni di PCBs - il contaminante non raggiunge la granella, nonostante le micorizze offrano condizioni vegetative estremamente favorevoli

20 Elimination of PCBs from the Food Chain through Bioremediation of agricultural superficies FREEPCB LIFE 03 / ENV / IT / Eliminazione di PCBs (bifenili policlorurati) dalla catena alimentare con tecniche di Bioremediation applicate a superfici agricole PROGETTO LIFE AMBIENTE D E T CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO NAZIONALE PER LA BIOLOGIA MOLECOLARE DELLE PIANTE - SIENA C C S AOSTA

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