È possibile restituire la fertilità ai terreni contaminati dal petrolio attraverso la pirolisi

Kyriacos Zygourakis e Pedro Alvarez e i loro colleghi hanno messo a punto un metodo per rimuovere i contaminanti del petrolio dal suolo attraverso il processo la pirolisi. La tecnica consiste nel riscaldare delicatamente il terreno evitando il danno solitamente prodotto al terreno fertile quando gli idrocarburi bruciano con alti picchi di temperatura.

Le grandi perdite di petrolio avvenute in mare vengono ampiamente pubblicizzate dai media ma il 98% delle fuoriuscite di petrolio si verificano sulla terra, con oltre 25.000 sversamenti all’anno segnalati all’Agenzia per la protezione dell’ambiente. Si tratta di un fatto che rende necessario trovare il modo di bonificare in modo economico i terreni contaminati dal petrolio.

“Abbiamo visto un’opportunità per bonificare il suolo contaminato, restituendogli la sua fertilità,” ha spiegato Alvarez.

La chiave per mantenere la fertilità è preservare le argille essenziali del suolo, ha detto Zygourakis. “Le argille trattengono l’acqua e un eccessivo aumento della temperatura, in pratica le distrugge“, ha detto. “Se vengono superati i 500 gradi Celsius, la disidratazione diventa irreversibile.”

I ricercatori hanno raccolto campioni di terreno da Hearne, in Texas, e dopo averli contaminati in laboratorio con greggio pesante, li hanno inseriti in una fornace per verificare a quale temperatura veniva eliminato il maggior quantitativo di olio e in quanto.

L’esperimento ha dimostrato che nei campioni riscaldati a a 420° C per 15 minuti vengono eliminati il 99,9% degli idrocarburi totali del petrolio (TPH) e il 94,5% degli idrocarburi policiclici aromatici (PAH), riportando i terreni trattati agli stessi livelli di inquinanti rilevsti in un terreno naturale e incontaminato.

Lo studio è apparso nella rivista della American Chemical Society Environmental Science and Technology. Zygourakis ha spiegato che  “abbiamo dimostrato di poterlo fare rapidamente rimuovendo il TPH, e abbiamo imparato come ottimizzare le condizioni della pirolisi per massimizzare la rimozione del contaminante riducendo al minimo il danno al suolo e la perdita di fertilità.

“Abbiamo anche imparato che possiamo farlo con meno energia rispetto ad altri metodi, e abbiamo disintossicato il terreno in modo che ritorni fertile“, ha detto.

Il riscaldamento del terreno a circa 420° C ha dato i risultati migliori per il trattamento, ha detto Zygourakis. Il riscaldamento a 470 C ha fatto un lavoro leggermente migliore nella rimozione dei contaminanti, ma ha usato più energia e, cosa più importante, ha diminuito la fertilità del terreno al punto che non avrebbe potuto essere riutilizzato.

“Tra 200 e 300 C, i composti volatili leggeri evaporano“, ha detto. “Quando arrivi a 350-400 C, cominciano a rompersi prima i legami eteroatomici, quindi i legami carbonio-carbonio e carbonio-idrogeno innescano una sequenza di reazioni radicali che convertono gli idrocarburi più pesanti in prodotti stabili a bassa reattività“.

Per verificare l’effettiva fertilità del terreno trattato, i ricercatori vi hanno coltivato la lattuga di Simpson con semi neri, una varietà per la quale il petrolio è altamente tossico, rispettivamente su terreno pulito, su un terreno contaminato e su terreni pirolizzati. Le piante messe nei terreni trattati si sono rivelate un po’ più lente nella germinazione ma, dopo 21 giorni le piante coltivate in terreno pirolizzato arricchito con fertilizzante o semplicemente inumiditi con acqua mostravano gli stessi tassi di germinazione e avevano lo stesso peso di quelle coltivate in terreno pulito.

“Sapevamo di avere un processo che pulisce efficacemente il suolo contaminato dall’olio e ne ripristina la fertilità“, ha detto Zygourakis. “Ma, avevamo davvero disintossicato il terreno?”

Per rispondere a quest’ultima domanda, la squadra Rice si è rivolta a Bhagavatula Moorthy, professore di neonatologia presso il Baylor College of Medicine, che studia gli effetti dei contaminanti nell’aria sullo sviluppo neonatale. Moorthy ha scoperto che estratti prelevati da terreni contaminati dal petrolio erano tossici per le cellule polmonari umane, mentre l’esposizione delle stesse linee cellulari agli estratti dai terreni trattati non ha avuto effetti avversi. Lo studio ha attenuato il fatto che il terreno pirolizzato potrebbe rilasciare particelle di polvere sospese nell’aria con inquinanti altamente tossici come gli IPA.

Fonte: Environmental Science and Technology Environmental Science & Technology