UN’ESPERIENZA DI RICERCA SUL TERRITORIO

1. UN’ESPERIENZA DI RICERCA SUL TERRITORIO ACQUE DI VEGETAZIONE DEI FRANTOI OLEARI: INQUINAMENTO E CICLI BIOGEOCHIMICI LOCALI Il lavoro sarà presentato secondo lo sviluppo cronologico della ricerca, sottolineando gli aspetti didattici importanti. Una ricerca applicata significativa parte da un problema concreto del territorio dove si opera e cerca di dare delle risposte per migliorare le condizioni di vita della comunità

2. PROCESSI E SCHEMA DI ESTRAZIONE DELL’OLIO D’OLIVA

3. ASPETTI RILEVANTI DEL PROBLEMA Quantità delle acque di vegetazione prodotte, variabili con i processi produttivi (si passa da un volume di AV prodotte pari a circa il 50% delle olive nel ciclo discontinuo, a circa il 200% nel ciclo continuo); Lavorazione stagionale (dicembre – febbraio); Carico inquinante elevato ed estremamente vario per il processo produttivo impiegato e le caratteristiche delle olive (zona di produzione delle olive, varietà, stato di maturazione e conservazione); Ambito territoriale di produzione riguardante il bacino del mediterraneo (la Puglia produce circa il 30% dell’olio italiano) Norma tacita: Problemi complessi richiedono tecnologie complesse (dure)

4. STUDIO DEL PROBLEMA – Stadi di una ricerca applicata Una ricerca applicata si sviluppa, comunemente, in diversi passaggi: Osservazione di comportamenti (effetti delle AV sul terreno agrario) Studio della problematica (composizione delle AV) e ricerca bibliografica dei processi di trattamento messi in atto Elaborazione di un progetto sperimentale e studio dell’evoluzione dei parametri ritenuti critici (parametri chimico-fisici e chimici) Valutazione dei risultati ed eventuale studio dell’evoluzione di parametri aggiuntivi (parametri microbiologici e di fitotossicità) Elaborazione di un modello sperimentale (comportamento delle AV sui cicli biogeochimici locali) e ipotesi di tecnologia adatta Lo studio presentato sulle AV è stato condotto, in collaborazione con la Facoltà di Chimica di Bari -Prof. M. Della Monica, negli anni intercorrenti tra il 1976 e il 1991. Vi hanno partecipato: D. Potenz, E. Righetti, M. Volpicella, A. Bellettieri, F. Girardi, P. Antonacci, L.A. Calianno, G. Pergolese

5. FIGURA N.2 Composizione chimica FIGURA N.2 Composizione chimica LA COMPOSIZIONE MEDIA DELLE AV FIGURA N.2 Composizione chimica FIGURA N.1 Parametri chimico-fisici e carico inquinante Le AV contengono circa l’83% di acqua e il 1-2% di sali. Dal punto di vista qualitativo sono presenti: zuccheri, sostanze azotate come gli amminoacidi, acidi organici, polialcoli e polifenoli. Il pigmento bruno delle AV è dovuto all’ossidazione degli ortodifenoli a carico dell’enzima fenolossidasi. Ad alcune sostanze antisettiche già presenti nelle AV se ne aggiungono altre generate da una idrolisi del pigmento.

6. TECNOLOGIE A CONFRONTO Tecnologie “dure” Contenuto scientifico elevato Uso di apparecchi e strumenti complessi Uso di fonti energetiche indifferenziate e consumo, in genere elevato, di risorse non rinnovabili Impatto ambientale in genere ai limiti legali di accettabilità Impiego di intensità bassa di manodopera e alta di capitali Scarso interesse per la dimensione culturale e sociale degli utilizzatori delle tecnologie Tecnologie “dolci” Contenuto scientifico spesso elevato Uso di apparecchi e strumenti relativamente semplici Uso di fonti energetiche non esauribili ed economizzazione di risorse non rinnovabili Sistemi di produzione articolati in armonia con i cicli naturali e tendenti a limitare al minimo l’emissione di inquinanti e a riciclare i rifiuti Impiego di intensità alta di manodopera e bassa di capitali Elevato interesse per la dimensione culturale e sociale degli utilizzatori delle tecnologie

7. PROPOSTE TECNOLOGICHE PER LE AV

8. ORGANIZZAZIONE SPERIMENTALE Lo studio è stato condotto come “Batch biogeochimico”. L'impianto era costituito da una vasca, impermeabilizzata con manti di polietilene, contenente un terreno agrario (equilibrato come tessitura per consentire una buona ossigenazione, sub alcalino per un buon potere tampone e normalmente dotato di sostanza organica con una buona microflora degradativa) sul quale sono state versate le AV tal quali, in aggiunte successive, nel rapporto volumetrico medio di 1/0,5. Era prevista una copertura della vasca durante il periodo piovoso. In parallelo si è allestita una vasca identica dove il terreno agrario non ha subito il trattamento con le AV ed è stato utilizzato come controllo.

9. STUDIO DEI PARAMETRI CHIMICO-FISICI E CHIMICI Lo studio è stato condotto su diversi aspetti, quali: *l’evoluzione del pH, dei composti azotati e dei fosfati; *l’evoluzione dei lipidi, dei polifenoli e delle sostanze organiche; *l’effetto sulle sostanze umiche del terreno. Particolare importanza ha l’evoluzione nel tempo del pH, della concentrazione salina, valutata attraverso la conducibilità elettrica e della sostanza organica del terreno:

10. INDICE DI GERMINAZIONE E FITOTOSSICITÀ Dopo un periodo limitato di tempo in cui ci si è occupati di microbiologia dei processi degradativi, (con il supporto del prof. O. Verona della Facoltà di Agraria di Pisa), l’interesse si è concentrato sulla valutazione della fitotossicità del terreno trattato con le AV. L’indice di germinazione, applicato agli estratti acquosi del terreno, è un adattamento del bioassaggio “germinazione del lepidiumsativum” elaborato dal prof F. Zucconi della Facoltà di Agraria di Portici, con cui si è avuta una collaborazione. Gli estratti acquosi, utilizzati tal quale o opportunamente diluiti, vengono posti in capsule di Petri contenenti un certo numero di semi del lepidiumsativum e messi a incubare a 28°C per 24 ore. Si opera parallelamente con l’acqua distillata utilizzata come riferimento. Successivamente si apprezza il numero di semi germinati nell’estratto del terreno trattato e del riferimento (Rt e Rr) e la lunghezza media delle loro radichette (Lt e Lr). L’indice è dato dalla formula: I = Rt.Lr.100 / Rr.Lr Valori di I: - Nulli o inferiori al 40% indicano fitossicità elevata; - Tra 40% e 60% rilevano una fitossicità ancora dannosa; - Superiore a 60- 70% denotano una situazione senza danni manifesti alle piante.

11. STUDIO DELLA FITOTOSSICITÀ

12. PERTURBAZIONE DEI CICLI BIOGEOCHIMICI LOCALI CON AV Per una corretta lettura dei dati a disposizione è necessario soffermarsi sugli effetti perturbanti del refluo a livello dei cicli biogeochimici. Lo studio dei vari parametri legati ai processi degradativi nel terreno consente di evidenziare come operano i cicli locali del carbonio e del potassio.

13. EFFETTI DELLE AV IN TEMPI BREVI E LUNGHI Le AV versate sul terreno agrario (attivo biologicamente) subiscono effetti riconducibili a tempi brevi e a tempi piuttosto lunghi. I processi ve­loci sono di natura chimica e chimico-fisica, se si esclude la filtrazione meccanica di particelle grossolane, quelli lenti sono legati essenzialmente a processi biochimici. - Effetti in tempi brevi: * Adsorbimento di alcune molecole organiche tossiche con diminuzione di fitotossici­tà delle acque; * Scambio ionico. Lo ione potassio viene scambiato in parte con i cationi fis­sati sui colloidi del terreno: Argille-Ca2+ + K+ Argille- K+ + Ca2+ Ciò non varia la salinità ma può comportare l’insolubilizzazione di alcuni composti. * Effetto tampone di pH: l'azione tampone è legata agli equilibri CO2/H2CO3/HCO3-/CO32- . - Effetti in tempi lunghi: * Degradazione di sostanze organiche. Formazione di intermedi, ossidazione di acidi semplici e di parte degli inter­medi a CO2, formazione di ammoniaca da proteine ed amminoacidi e ossidazione. * Elaborazione di polifenoli. Questi composti, in parte inibenti l'attività bio­logica, dopo una prima degradazione, vengono inglobati in complessi macromole­colari insolubili. Formazione di humus. I colloidi organici generati dai polifenoli riescono ad adsorbire una considerevole quantità di ioni positivi, presenti nella soluzione circolante, comportando una notevole riduzione della salinità. L'humato di potassio formatosi, importante anel­lo di congiunzione tra i due cicli in esame, induce una lieve alcanilizzazione del terreno per idrolisi.

14. CONCLUSIONI Pertanto, dopo un periodo variabile, che non supera i 120 giorni, la perturbazione causata dalle AV si può considerare terminata grazie a processi naturali concatenati mirabilmente ed efficienti. La norma tacita andrebbe rivista in: Problemi complessi richiedono tecnologie dolci Dove, nello studio citato, ad una complessità delle apparecchiature si và a sostituire la complessità dei cicli biogeochimici naturali, opportunamente compresi ed utilizzati. Ricadute sul territorio La Regione Puglia, con la Circolare n.4211 del 26.09.1986, inizia a consentire lo smaltimento sul suolo delle AV, senza che abbiano subito particolari trattamenti chimici o chimico-fisici, sentito il parere del Comitato Tecnico per le Risorse Idriche (CoTRI - Seduta dell’11.9.1986) dove si fa riferimento ai risultati della ricerca citata. Con la legge 574/96 le acque reflue di frantoi oleari possono essere impiegate per l’irrigazione controllata di terreni agricoli, purché non abbiano subito alcun trattamento né siano state addizionate di additivi.

15. BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE Della Monica M., Potenz D., Righetti E., Volpicella M. (1978), Effetto inquinante delle acque reflue della lavorazione delle olive su terreno agrario. Nota I: evoluzione del pH, dei composti azotati e dei fosfati, Inquinamento, n. 10, pag. 81-87. Della Monica M., Potenz D., Righetti E., Volpicella M. (1979), Effetto inquinante delle acque reflue della lavorazione delle olive su terreno agrario. Nota II: evoluzione dei lipidi, dei polifenoli e delle sostanze organiche in generale, Inquinamento, n. 1, pag. 27-30, Potenz, D., Righetti E., Volpicella M. (1980), Effetto inquinante delle acque reflue de/la lavorazione delle olive su terreno agrario. Nota III: caratteristiche e qualità delle sostan­ze umiche, Inquinamento, n. 2, pag. 65- 68. Potenz D., Righetti E., Bellettieri A., Girardi F., Antonacci P., Calianno L.A. e G. Pergolese (1985), Evoluzio­ne della fitotossicità in un terreno trattato con acque reflue di frantoi oleari. Nota 1: Taratura del test "Germi­nazione del Lepidìurn Sativurn", Inquinamento 4, 49-54. Potenz D., Righetti E., Bellettieri A., Girardi F., Arìtonacci P., Calianno L.A. e G. Pergolese (1985) Evoluzio­ne della fitotossicità in un terreno trattato con acque reflue di frantoi oleari. Nota 2: Applicazione del test eGerminazione del Lepidiurn Sativum" e studio comparativo di alcuni parametri chimici e chimico fisici, Inquinamento 5, 49-55. Potenz D. (1991), Evoluzione storica dei metodi per il trattamento delle acque di vegetazione dei frantoi oleari, Atti III Convegno Nazionale di Storia e Fondamenti della chimica, Ed. Brenner, Cosenza, 361-376