Risorsa Srl (referente dott. Antonio di Gennaro): traduzione dei protocolli tecnici in manuali operativi e strumenti normativi.

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1 Total Cost = 5,774,074 EC contribution=2,707,256

2 Coordinatore del progetto: Centro Interdipartimentale di ricerca Ambiente dell Università degli Studi di Napoli Federico II (CIRAM, project manager Massimo Fagnano): gestione del progetto, sviluppo delle azioni sperimentali e di formazione. 12 Dipartimenti di 6 Facoltà (Agraria, Ingegneria, Scienze, Medicina, Architettura, Biotecnologia) per un totale di 65 ricercatori dell Università di Napoli Federico II. Partner associati: Regione Campania (AGC 11 Sv. Att. Settore Primario, referente dott. Amedeo D Antonio): divulgazione e disseminazione con particolare attenzione agli enti locali, associazioni, imprenditori, tecnici ed operatori del settore ambientale; Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale della Campania (ARPAC, referente Salvatore De Rosa):determinazioni analitiche degli inquinati presenti nelle diverse aree pilota; Risorsa Srl (referente dott. Antonio di Gennaro): traduzione dei protocolli tecnici in manuali operativi e strumenti normativi.

3 OBIETTIVI GENERALI DEL PROGETTO 1) Definire un protocollo operativo per la bonifica dei suoli contaminati basato su tecniche agricole ed eco-compatibili. Tale protocollo sarà reso disponibile anche agli amministratori regionali e/o agricoltori di altre aree inquinate campane e nazionali; 2) Dimostrare gli effetti di questo protocollo in specifiche aree del SIN Litorale Domitio-Agro Aversano, selezionate in accordo con le autorità competenti a Trentola-Ducenta, Giugliano, Villa Literno e Teverola. 3) Definire un set di indicatori per il monitoraggio della qualità ambientale che potrebbero essere inclusi nel quadro normativo in materia ambientale;

4 4) Supportare gli agricoltori con strumenti amministrativi e normative per bonificare, ripristinare la fertilità agronomica, la multifunzionalità e l identità paesaggistica dei suoli agricoli inquinati; 5) Creare un legame operativo tra i protocolli tecnico-scientifici prodotti dal progetto ECOREMED e gli strumenti amministrativi di governo del territorio a differenti livelli (Comunale e Regionale) attraverso attività di formazione ed assistenza tecnica alle autorità locali; 6) Sensibilizzare cittadini, tecnici, esperti, agricoltori e amministratori all importanza delle questioni ambientali, con particolare riferimento all inquinamento dei suoli agricoli ed alle prospettive della bonifica in un quadro di sostenibilità ambientale ed economica.

5 ARTICOLAZIONE DEL PROGETTO B1. Caratterizzazione ambientale dell area (Daniela Ducci, CIRAM): cartografia GIS con tutte le informazioni ambientali/epidemiologiche reperibili per l area del SIN Litorale Domitio-Agro Aversano: - FONTI INQUINAMENTO (Senatore) - GEOCHIMICA-AMBIENTALE (de Vivo) - IDROGEOLOGICA (Ducci) - IDROLOGICA (Romano) - SANITARIA (Manno) - SVILUPPO GIS (Rigillo-Boccia)

6 Mercoledì 11 dicembre 2013 sono state pubblicate (www. Ecoremed.it) le prime mappe della distribuzione dei 15 metalli PT (fonti: Università, ARPAC, ISPRA, ISS )

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8 I dati di quest azione sono stati utilizzati per la mappatura prevista dal decreto 136/2013, insieme a quelli dell AGEA basati sull analisi delle serie storiche di foto aeree. 3 partecipanti al progetto (M. Fagnano dell Università di Napoli, A. D Antonio della Regione Campania e M. Vito dell ARPAC) sono stati nominati nel GdL previsto alla normativa.

9 B1c Hydrogeological and hydrological characterization Ricostruzione stratigrafica del sottosuolo, identificazione dei corpi idrici sotterranei e valutazione della qualità delle acque sotterranee e della suscettibilità all inquinamento degli acquiferi dell area del SIN Litorale Domitio-Agro Aversano. Carta idrogeologica, Sezioni Idrostratigrafiche e Piezometria Profonda (Piezometria S-Volturno 2003, N- Volturno 2006 Garigliano 2009) B1c1

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13 B2a. O. PEPE, V. VENTORINO, G. BLAIOTTA, V. IZZO, A. DI DONATO - Isolation and selection of bacteria from microbial community of contaminated soil on the basis of their biodegrading potential and ability to produce structured biofilms, with the aim to prepare formulates for in situ application. Some strains belonging to different bacterial genera showing biodegradative activities will be tested: Methylobacterium, Rhodopseudomonas and Aspergillus strains with degradative activity against different classes of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) (Ventorino et al., 2012); Bacillus, Bosea, Janibacter, Kokuria, Pseudomonas and Thiobacillus strains methyl tert-butyl ether (MTBE)- degrading (Vinale et al. 2009); 50 microbial isolates (procaryotes and eucaryotes) with potential use in this project. Selective isolation of new biodegradative microbial strains by cultural methods in aerobic and anaerobic conditions through the use of enrichment, selective and differential substrates.

14 B2b. V. FARACO, P. GIARDINA, A. AMORESANO, L. BIROLO, A. AMORE, R. LIGUORI Fungal application on soil to improve endogenous microbes bioremediation in open field conditions Selection of the white-rot fungi to be applied in pilot bioremediation system will be performed by screening the fungi belonging to BMA group collection such as Pleurotus ostreatus whose degradation ability on toxic organic compounds is well recognized (Faraco et al., 2009 a and 2009b; Ianolo et al., 2011 a and 2011 b). Biomek 3000 Laboratory Automation Workstation (Beckman Coulter) Adaptation of the white-rot fungi to contaminated soil conditions by repeated growth on soil samples taking into account the possible interaction with natural microbial communities (sub-action B2a). Laminar flow cabinets Steril Antares (Geprüfte Sicherheit)

15 Preparation of the biodegradative bacteria through: 1) growth in batch and in multi well plates (ELx800 Microplate Absorbance Reader, BIO-TEK) using different media and culture conditions; 2) optimization of growth parameters (temperature, ph, nutrients) by using fermenters to scale up the fermentation process through the lab scale experiment (Fermenter Biocontroller ADI 1030). Immobilization of the cells (spray drying) using different additives in order to improve viability of the selected strains. Application of selected strains or consortium at pilot scale by cropping biomass species for energy in polluted soils.

16 B2c. M. MORI, N. FIORENTINO, M. FAGNANO, F. QUAGLIETTA, R. MAJELLO - Assisted Phytoremediation with Compost Amendment and Trichoderma Inoculation. BLACK AND WHITE POPLAR (Wang et al., 2009; Baum et al., 2006, Fagnano et al., 2010) EUCALYPTUS (Mori et al., 2010)

17 Criteri dell intervento di messa in sicurezza (più o meno) permanente: 1) Impedire fisicamente l accesso e l uso improprio dei suoli contaminati ed i connessi rischi per la salute grazie alla presenza stessa delle specie poliennali NON PABULARI (es. eucalyptus, canna), 2) Non devastare il paesaggio agrario e la fertilità dei suoli, conservando la destinazione (e funzione) agricola dei suoli contaminati 3) Proteggere le aziende agricole sane dai potenziali danni non solo legati all inquinamento, ma anche all immagine devastata/devastante dalle discariche, con filari di alberi come fasce filtro. (verosimiglianza dell inquinamento)

18 4) Non prevedere movimenti terra 5) Potenziare il metabolismo della microflora biodegradatrice (effetto rizosfera) 6) Contribuire a estrarre la quota biodisponibile dei metalli PT dai suoli (radici micorrizzate) con una tecnica usata in tutto il mondo per ridurre il livello di rischio (e non le CSA). 7) Vietare l edificabilità (come per gli incendi) ed i cambiamenti di destinazione d uso. 8) Restituire in tempi più o meno brevi detti suoli al tradizionale uso agricolo (es. ortofrutta)

19 8) Proporre una tecnologia enormemente più economica ed ecocompatibile rispetto alle bonifiche ingegneristiche che costano circa 1-6 M di euro/ha contro i circa euro/ha previsti da questo progetto.

20 prima durante 10% DELLA SUPERFICIE con valori di idrocarburi C>12 e Cu di poco superiori alla CSC del 152/06

21 Compost + consorzio microbico MICOSAT + BIOSURFATTANTI

22 e dopo!

23 B3a Use of contaminated biomass for energy production Falciatrinciacaricatrice, per la raccolta dell Arundo Donax

24 B3 a - Impianto sperimentale: Pirogassificatore semibatch Operative conditions Atmosphere: inert or steam T= K Heating rate= 5-40 K/min P= 2-5 bar

25 B3b - Experimental plant: fermentor for the production of oleaginous biomass Fed-batch configuration: progressive fed of a low-cost nitrogen source, to keep an higher level of the C/N ratio, thus enabling the accumulation of lipids within the yeasts cells x F, s F Q(t) x, s V(t)

26 Azione B4 SOIL WASHING OF HOT-SPOT HIGHLY CONTAMINATED SOILS B4a) soil extraction by using chelating agent (for metals) and surfactant aqueous solutions (for organics); B4b) Photocatalytic treatment of the solutions coming from soil extraction to destroy the organic species and recover (or favouring the recovery) of metals.

27 AZIONI DI MONITORAGGIO C1. Mobilità e biodisponibilità degli inquinanti (Salvatore Di Rosa, APRAC, Paola Adamo CIRAM) C2. Biomonitoraggio (Simonetta Giordano, CIRAM) LICHENI (Paola Adamo), MICROFLORA (Cinzia Faraco, Olimpia Pepe) e MICROFAUNA (Guerriero) C3. Acque di Falda (Alfonso Corniello, CIRAM). C4. Processi di conversione energetica (Stefania Pindozzi, CIRAM) C5. Cambiamenti di uso del suolo (Lorenzo Boccia e Mariana Rigillo, CIRAM). C6. Flussi idrici nel sistema suolo-pianta atmosfera (Nunzio Romano, CIRAM). C7. Impatti socio-economici (Gianni Cicia, CIRAM).

28 BIOMONITORING OF REQUALIFICATION ACTIONS IN PILOT-SCALE FIELDS Action C2 C2a1 Paola Adamo C2a2 Simonetta Giordano, Valeria Spagnuolo Biomonitoring of air pollution by moss transplants and characterization of airborne particles intercepted by biomonitor surface C2b Olimpia Pepe, Rosamaria Andolfi, Rosaria Ammaturo, Ciro Borrelli, V. Ventorino Evaluation of the microbial community structure of contaminated soil by PCR-DGGE C2c Giulia Guerriero, Gaetano Ciarcia Biomonitoring of oxidative damage and characterization of reproductive health status of selected vertebrate and invertebrate species

29 Paola Adamo, Simonetta Giordano

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32 C2b O. Pepe, V. Ventorino, R. Andolfi, R. Ammaturo, C. Borrelli Evaluation of the microbial community structure of contaminated soil by PCR- DGGE Soil samples will be taken from the different contaminated sites. Microcosms will be set up with amended soils with and without nutrient adding (NH 4 NO 3 and Na 2 HPO 4 ) to give an optimal C:N and C:P ratio for microbial growth. Soil artificially contaminated with xenobiotic compounds will be used as control.

33 C2c G. Guerriero, G.Ciarcia Biomonitoring of oxidative damage and characterization of reproductive health status of selected vertebrate and invertebrate species Selection of vertebrate and invertebrate species soil bioindicators by literature search (SciFinder, PubMed) Specie identification of selected bioindicators by PCR-sequencing (Guerriero et al., 2010) Detection and quantification of oxidative damage - Reactive oxygen species by electron paramagnetic resonance EPR (Shi et al., 2005) - DNA damage by Agarose gel electrophoretic detection (Iwasa et al., 1996; Madhusudhanan et al., 2006) - poly(adpribosyl)ation by biochemical standard methodologies (Atorino et al., 1994; Arena et al., 2011) - antioxidants activity by biochemical standard methodologies (Ciarcia et al., 2000; Guerriero et al., 2002, 2004)

34 Action C3 GROUNDWATER MONITORING AND HYDROGEOLOGICAL CHARACTERIZATION OF THE EXPERIMENTAL SITES FINALITA Definire la qualità delle acque di falda prima delle azioni di bonifica Seguire nel tempo l evoluzione qualitativa delle acque, anche per valutare l eventuale influenza, sulle stesse, degli interventi di bonifica

35 Action C4 MONITORING OF ENVIRONMENTAL QUALITY OF THE PROCESSES OF ENERGETIC CONVERSION OF CONTAMINATED BIOMASSES Monitoring of the environmental quality of the energy conversion process of biomass harvested in test sites: sampling of ashes and gas stream coming out from the energy conversion process; analysis of pollutants in the effluents produced in the energy conversion process. Analysis Gas Solid Online analysis for CO, H 2, CO 2 CH 4 Offline micro GC analysis for CO, H 2, CO 2,CH 4 and lighter hydrocarbon (nc2- nc7) Gravimetric analysis Granulometric analysis LECO CHN analysis Tar Offline GC analysis for condensed species LECO CHN (20 C analysis and -10 C)

36 Azione C5 ENVIRONMENTAL EFFECTS OF LAND USE CHANGE M. Rigillo, L. Boccia The application of a soil bioremediation protocol on wide areas could be a significant impact factor on the ecological network, since agricultural land will be converted "in no food" creating a perturbation in the environmental mosaic. The C5 action aims to evaluate and minimize the environmental impacts of land use changes on existing ecological networks (or in evolution) in Litorale Domitio and Agro Aversano NIPS.

37 ATMOSPHERE Action C6: Monitoring the impact of environmental restoration strategies on transfer processes in the S-V-A system model SOIL To set-up procedures to identify indicators being used to elaborate efficient strategies for mitigating land degradation phenomena and water resources management. To develop sound schemes for eco-compatible land restoration methods through the focus on functional performance indicators.

38 C7 MONITORING THE TECHNICAL, ECONOMIC AND SOCIAL VIABILITY OF SOIL REMENDATION ON THE AREA OF THE LITORALE DOMITIO-AGRO AVERSANO NIPS Analisi dell impatto sui costi e sulla profittabilità aziendale derivante dall applicazione dei protocolli di bonifica Analisi dell impatto della bonifica sul tessuto sociale ed economico del SIN Individuazione del rapporto di scambio tra obiettivi di natura economica, ambientale e sociale collegati al progetto di bonifica ; Analisi ed implementazione di possibili interventi pubblici

39 AZIONI DI DISSEMINAZIONE D1. Redazione di un protocollo operativo in relazione al quadro normativo regionale (Antonio di Gennaro, RISORSA Srl). D2. Informazione e comunicazione rivolta ad agricoltori e amministratori locali (Amedeo D Antonio, Regione Campania). D3. Formazione, informazione e comunicazione rivolta ad operatori, tecnici ed esperti (Maurizio Giugni, CIRAM).

40 COLLABORAZIONI CON ALTRI PROGETTI E PROSPETTIVE DI DIFFUSIONE

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42 2. PON - Biopolis. Sviluppo di tecnologie verdi per la produzione di BIOchemicals per l'ottenimento e l'applicazione industriale di POLImeri a partire da biomasse agricole ottenute da sistemi colturali Sostenibili nella Regione Campania. Territorio/Biomasse cippatura Materiali industriali pretrattamento Idrolisi enzimatica Separazione (centrifugazione) Residuo (proteine, lignina, ) Caratterizzazione materiale residuale e valorizzazione in composti biostimolanti Trasformazione (filmatura, Schiumatura ) biopolimeri zuccheri Residuo finale (Biomassa microbica: proteine, polisaccaridi) fermentazione Micro-ultra filtrazione Soluzione metaboliti Purificazione Acido Succinico Polimerizzazione Biomasse LC prodotte su: 1) Aree contaminate (pioppo, eucaliptus, cardo, canna) 2) Aree cerealicole in alternativa o rotazione al frumento (sorgo, girasole, tabacco da biomassa e olio)