Assorbimento di contaminanti nella canapa – che cosa passa dal suolo inquinato alla pianta

Coltivare su un sito contaminato apre due domande: che cosa la pianta preleva dal suolo e dove quella sostanza si trova alla fine della stagione. Entrambe sono state misurate, su una base però più sottile di quanto lasci intendere il racconto diffuso della canapa che ripulisce i suoli. Il nucleo delle prove è una sola prova di campo sottoposta a revisione paritaria sui PFAS, accanto a prove in vaso di un’autorità tecnica tedesca e a lavori più vecchi sui metalli pesanti. Quello che ne discende per la coltivazione riguarda la via di assorbimento, la distribuzione dentro la pianta e il destino del raccolto.

Perché il suolo è il caso difficile

I PFAS sono una classe di sostanze costruita attorno a legami insolitamente stabili fra carbonio e fluoro, in uso dagli anni Quaranta nei rivestimenti idrorepellenti e antimacchia e nelle schiume antincendio. Nel novembre 2023 l’Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro ha classificato il PFOA come cancerogeno per l’essere umano e il PFOS come possibile cancerogeno. Per l’acqua esistono diversi procedimenti di rimozione. Per il suolo la risposta abituale resta lo scavo: asportare, portare via, conferire in discarica.

È qui che entra la fitoestrazione, cioè l’idea di togliere il contaminante attraverso la pianta e il suo raccolto. I siti tipici sono ex poligoni militari e aree di addestramento dei vigili del fuoco, irrorate per decenni con schiume fluorurate. La canapa industriale passa lì per candidata ovvia: è annuale, cresce in fretta, consuma molta acqua, subisce poco il brucamento e restituisce poca massa fogliare al terreno.

Che cosa ha misurato la prova di campo nel Maine

L’unica prova di campo sottoposta a revisione paritaria finora si è svolta nel 2022 sull’ex area di addestramento antincendio di una base militare dismessa nel nord del Maine, su cinque parcelle di 1,2 per 6 metri e con quattro varietà di canapa. Una sola è cresciuta normalmente e ha raggiunto 1,2 metri; le altre tre si sono fermate intorno a 0,3 metri per effetto del fotoperiodo. Il PFOS è risultato il contaminante dominante in tutti i campioni di suolo, con circa 107 nanogrammi per grammo vicino alla zona di drenaggio e circa 7,5 nanogrammi per grammo sul terrapieno.

Il bilancio di un ciclo colturale: circa 1,4 milligrammi di massa di PFAS sottratti nella parte aerea, di cui circa l'85 per cento nelle foglie. Rapportata alla superficie, la varietà cresciuta bene ha sottratto 0,21 milligrammi per metro quadrato nel tratto fortemente contaminato e 0,09 milligrammi per metro quadrato in quello poco contaminato, pari a circa lo 0,2 e il 2,0 per cento dei PFAS presenti lì nella zona radicale. La cifra vistosa del due per cento viene dunque dal tratto meno inquinato e non dal centro del danno. Fra il campionamento di primavera e quello d’autunno la prova non ha trovato alcun calo statisticamente sostenuto delle concentrazioni nel suolo, con tutti i confronti appaiati a p maggiore o uguale a 0,05. Una riduzione misurabile della contaminazione del suolo non risulta documentata in quel sito.

Due limiti accompagnano quei numeri: sono stati campionati soltanto i 15 centimetri superiori di suolo, e uno degli autori è legato al fornitore di parte della semente, cosa che il lavoro dichiara come conflitto di interessi.

Che cosa decide l’assorbimento: lunghezza di catena e tipo di acido

Il fattore di bioaccumulo calava nella prova di campo al crescere della lunghezza di catena. A parità di numero di atomi di carbonio gli acidi carbossilici si sono accumulati più fortemente di quelli solfonici, in campo come nel confronto in serra, dove la differenza andava da 0,4 a 360 volte. I composti a catena corta passano di preferenza nei tessuti aerei, quelli a catena lunga come il PFOS quasi per niente: restano soprattutto nella radice. Un solo composto a catena corta, l’acido perfluoropentanoico, rappresentava il 56 per cento della massa complessiva sottratta.

Per chi coltiva questo significa che è la forma della molecola a governare il risultato, più della scelta della coltura. Le radici non sono state analizzate, dato che una raccolta di canapa le lascia comunque nel terreno; poiché scendono più in basso dei 15 centimetri campionati, resta aperto anche da quale profondità provenga la frazione assorbita. Se la piantagione fissi per giunta i PFAS sul posto, agendo come fitostabilizzazione anziché come sottrazione, non è stato studiato specificamente per la canapa. Quattro composti su sette, identificati solo in via provvisoria, sono comunque calati di oltre il 20 per cento nella parcella di canapa e non nel controllo non piantato; gli autori sospettano una degradazione microbica di precursori nella rizosfera, ma con due ripetizioni non hanno potuto verificarlo statisticamente.

Dove finiscono le sostanze dentro la pianta

La foglia è la frazione carica. Per i metalli pesanti una prova di campo tedesca ha trovato anche lì nella foglia le concentrazioni più alte di tutti i metalli analizzati, con il nichel davanti a piombo e cadmio, e ha giudicato per questo limitato l’impiego del materiale come materia prima commerciabile. Il fusto ne porta meno, il che rende concepibile una valorizzazione della fibra; come si comportino i PFAS durante la lavorazione industriale della fibra non è stato esaminato. Una prova in serra ha trovato oltre il 45 per cento del carico assorbito nel polline, con un fattore di bioaccumulo superiore a 20,8 in quella frazione. Non esiste alcuna misura in pieno campo che le corrisponda, perciò il trasferimento a coltivazioni reali resta aperto.

Il passaggio decisivo è l’ultimo. Le piante e i batteri a esse associati di regola non rompono il legame fra carbonio e fluoro: ciò che viene assorbito risulta spostato, non distrutto. Trattare il materiale raccolto con liquefazione idrotermale a 300 gradi Celsius per due ore ha demolito in buona parte gli acidi perfluorocarbossilici. Per gli acidi solfonici l’effetto è rimasto contenuto, e la massa di PFOS nel prodotto è addirittura aumentata, cosa che gli autori attribuiscono alla conversione di precursori. La pratica tedesca mostra la stessa difficoltà sul lato dello smaltimento: un impianto di biogas non degrada i PFAS assorbiti, che restano nel digestato.

Che cosa significa la situazione tedesca per la coltivazione

Le prove in vaso e in campo del centro tecnologico agrario di Augustenberg mostrano che nelle parti aeree passano quasi esclusivamente PFAS a catena corta, e che le colture li accumulano anche in fiore, seme e frutto, in misura variabile secondo la specie. Coltivare su terreno contaminato è quindi una questione che riguarda il prodotto raccolto, e non soltanto il suolo. Anche concentrazioni minime nell’acqua di irrigazione portano nelle colture sensibili a un passaggio nelle parti commestibili, il che affianca l’acqua contaminata al suolo come via di ingresso autonoma. Nelle zone di Mittelbaden e Mannheim risultano contaminati circa 1700 ettari di seminativo, per via di un compost mescolato con fanghi di cartiera; poiché lì prevalgono composti a catena lunga, l’autorità tecnica considera fortemente limitato ogni risanamento per via vegetale. Per sua stessa valutazione, previsioni precise dell’assorbimento sono a malapena possibili anche conoscendo le concentrazioni del suolo.

Manca il metro giuridico. Dal 1° agosto 2023 il regolamento federale tedesco sulla protezione del suolo prevede valori di controllo per sette singoli PFAS, ma solo per la via suolo-acqua sotterranea. Per la via suolo-pianta non ne esiste nessuno, perché i dati alla base del fattore di trasferimento sono ritenuti insufficienti. Nessun obiettivo di risanamento è quindi fissato per i PFAS nel suolo solido. Sul lato colturale, in Germania la canapa è vincolata a semente certificata, a obblighi di comunicazione verso l’agenzia federale per l’agricoltura e a controlli ufficiali, il che rende anche una piantagione di risanamento un’operazione soggetta a notifica.

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