Produzione di biomassa secca

Tutti gli effetti dell’eccesso di NaCl oltre che sul bilancio dei minerali, sulla fotosintesi e sull’incremento nella produzione di molecole a funzione di osmoliti, hanno avuto delle ripercussioni sulla produzione di biomassa della pianta. L’unica parte della pianta che non ha subito differenze significative nella produzione di biomassa secca è quella delle radici (Tabella 3). Le foglie rappresentano invece la parte maggiormente danneggiata dal trattamento (P < 0.01) così come gli steli.

Chiaramente bisogna considerare che le parti della pianta che vengono utilizzate per la produzione di biocarburanti sono foglie e steli, per cui in realtà ha meno importanza il fatto che le radici non abbiano subito variazioni significative; bisogna inoltre considerare che, di norma, la parte della pianta da cui si trae la maggiore quantità di biomassa (soprattutto in prove effettuate in terreno) sono gli steli, che sembrano essere quelli meno colpiti dall’eccesso di NaCl tra le porzioni della pianta contribuenti alla biomassa utile.

Tabella 3. Produzione di sostanza secca in radici, foglie e stelo di piante di Arundo donax

sottoposte a 15 g L-1 di NaCl per 49 giorni. Ogni valore rappresenta la media di 4 repliche. ***:

P < 0.001; **: P < 0.01; *: P < 0.05; ns: P > 0.05.

Controllo Trattati P

Radici 0.900 ± 0.2 0.335 ± 0.1 Ns

Foglie 2.935 ± 0.4 0.659 ± 0.1 **

50 5 Conclusioni

Allo stato attuale gli studi sugli effetti della salinità in Arundo donax sono relativamente pochi, in quanto è stata maggiormente studiata per la capacità di crescita in ambienti inquinati da metalli pesanti; l’Arundo donax infatti è una specie che tollera la presenza di inquinanti, quali nichel e cadmio (Papazoglou et al., 2005) e addirittura può fungere da fito-regolatore in quanto accumula e trasloca fino alle foglie concentrazioni di arsenico fino a 600 g L-1 (Mirza et al., 2010).

Tuttavia lo scopo della tesi era quello di verificare la tolleranza allo stress salino nella stessa misura in cui è risultato da uno studio condotto in Australia da Williams et al. (2009), in cui l’Arundo donax è stata classificata come glicofita poiché tollera concentrazioni saline pari a circa 250 mM; nello specifico nella tesi è stata utilizzata una concentrazione di NaCl corrispondente a 256 mM.

Si tratta comunque di uno studio preliminare in cui si sono valutati gli effetti di elevate concentrazioni di NaCl nell’assorbimento di altri minerali (Ca, K e Mg) ed è risultato che effettivamente si aveva un assorbimento di sodio e, seppure in misura minore, di cloro soprattutto a livello radicale che veniva traslocato anche nella parte epigea della pianta. La distribuzione percentuale dei vari elementi analizzati dopo 15 giorni subiva una notevole variazione a seguito dello stress salino rispetto ai controlli e risultava caratterizzata essenzialmente da un incremento nella percentuale degli ioni cloro e sodio. Tuttavia alla fine dell’esperimento le piante sembrano essere capaci di ristabilire un equilibrio tra l’assunzione di ioni cloro e sodio rispetto agli altri e la distribuzione percentuale degli elementi è simile nei controlli e nei trattati.

In generale si può affermare che la pianta tollera l’eccesso di NaCl in quanto assorbe lo ione maggiormente tossico, ovvero il Na senza tuttavia presentare eccessivi danni; tale tolleranza è dovuta anche all’incremento della produzione dell’osmolita prolina, soprattutto a livello fogliare. La prolina tra l’altro può avere molteplici funzioni chiave in condizioni di stress, oltre alla regolazione dell’osmolorità cellulare, quali la costituzione di una riserva di carbonio e di azoto, la protezione degli enzimi dalla denaturazione e la regolazione dell’acidità citoplasmatica (Alia et al., 1993; Delauney et al., 1993; Naqvi et al., 1994); indubbiamente sarebbe necessario effettuare uno studio molecolare più approfondito per evidenziare meglio le funzioni della prolina in

51 Per quanto riguarda l’analisi della fluorescenza della clorofilla a sono state riscontrate delle differenze nei trattati rispetto ai controlli. In particolare si è evidenziata una riduzione del quencing non-fotochimico i cui meccanismi determinano una minore dissipazione energetica per via termica; tuttavia gli altri parametri non evidenziavano differenze di compromissione preoccupante nell’apparato fotosintetico. L’efficienza effettiva del fotosistema II (Yield) subiva una diminuzione, in accordo con Nackley et al. (2014) anche se non statisticamente significativa e dovuta, probabilmente, ad una riduzione anche nei controlli. Il ritmo di trasporto elettronico inoltre risultava ridotto rispetto a quello dei controlli, ma in realtà la differenza non sembrava essere così rilevante; tale differenza è attribuibile alla riduzione della capacità delle antenne di assorbire l’energia luminosa come sottolineato anche dalla riduzione del rapporto del rapporto Fv/Fm.

Un dato che avrebbe maggiore rilevanza in termini di produzione di biomassa da destinare alla trasformazione in biocarburanti è la riduzione di sostanza secca nelle foglie e negli steli. Come già precedentemente sottolineato, normalmente nel suolo la maggiore produzione della pianta è determinata dagli steli, che, in base ai dati ottenuti, subiscono meno l’effetto negativo dell’eccesso di NaCl. Un ulteriore fattore che andrebbe considerato, è il fatto che un eccesso di NaCl oltre che determinare uno stress salino, i cui effetti tra l’altro sono di norma direttamente riconducibili ad uno stress idrico, provoca anche uno stress alcalino (alcalino-salino) che risulta più problematico rispetto allo stress salino. Le piante che riescono a crescere in terreni con concentrazioni di sodio elevate, infatti, non sono molto diffuse e vengono definite alofite (tra cui sono presenti alcune Graminaceae, specie a cui in effetti appartiene l’Arundo donax).

In linea di massima la pianta sembrerebbe promettente, vista la capacità di sopravvivenza in terreni salini che fanno parte di quei terreni definiti marginali, nei quali non è possibile coltivare ad esempio specie di importanza alimentare. I terreni salini nel bacino del Mediterraneo sono molto diffusi e la percentuale dei terreni salini relativa ai singoli Stati rispetto alla superfice globale del Paese è costantemente in aumento; anche in Europa i suoli interessati dalla salinizzazione sono in aumento e si trovano in Ungheria, Romania, Grecia e tutta la penisola iberica. L’Italia, pur non essendo tra i Paesi che presenta la percentuale maggiore di terreni salini, in alcune

52 zone tale problema è maggiormente marcato, come nella zona della laguna veneta e del delta del Po, lungo le coste della Puglia e nelle regioni di Sardegna e Sicilia. Tali zone con vaste aree di terreni marginali normalmente non vengono utilizzate per l’agricoltura, per cui sarebbe un’ottima prospettiva utilizzarle per produrre biomassa a fini energetici con una pianta come l’Arundo donax che riesce a sopportare la salinità, resistere a stress da carenza idrica e necessita di lavorazioni esclusivamente nel primo anno di coltura (essendo una pluriennale-rizomatosa che consentirebbe di ripartire i costi di produzione in circa 10 anni).

Sarebbe necessario effettuare degli studi di settore energetico più approfonditi al fine di valutare in che misura la riduzione di produzione di biomassa in condizioni saline possa incidere sull’effettiva produzione di etanolo o metano, possibilità però frutto di recenti studi ancora non attuata su scala industriale (Ragaglini et al., 2014).

Un altro fatto che potrebbe risultare di interesse ai fini della produzione di biomassa è la percentuale di materiale senescente, quindi secco, presente sul totale della biomassa; nei trattati infatti il materiale senescente era notevolmente superiore a quello presente nei controlli e questo in realtà potrebbe essere vantaggioso. L’umidità della biomassa, infatti, è un fattore che influenza il tipo di processo di conversione da utilizzare per la produzione di biocarburante, processo termochimico o biochimico, ma in linea di massima un’umidità bassa favorisce la produzione in quanto non è necessario, o per lo meno in misura minore, essiccare il materiale prima della conversione.

In considerazione a quanto è risultato dalla tesi sicuramente si è aperta la possibilità di coltivare Arundo donax in terreni marginali salinizzati, il che indubbiamente potrebbe essere positivo poiché sono terreni attualmente non valorizzati dall’agricoltura. Al fine di ottenere dei risultati ancora più vantaggiosi sarebbe utile effettuare un’analisi specifica dei vari ecotipi diffusi in tutto il territorio, in Italia ma anche nel bacino mediterraneo, in modo tale da selezionarne uno che possa avere una maggiore resistenza alla salinità e utilizzarlo nelle aree più colpite dal problema.

53 Ringraziamenti

Al termine di questo lavoro desidero ringraziare tutte le persone che hanno reso possibile il raggiungimento di questo traguardo; in primis ringrazio la mia relatrice Lucia Guidi per la sua guida, il suo supporto e la sua pazienza. Ringrazio Antonio Pompeiano per la sua lontana presenza dal Brasile, Marco Landi per l’aiuto nell’analisi statistica e il caro Fausto per il supporto e la spiegazione pratica delle analisi.

Ringrazio il dott. D’Onofrio, che nel corso del tirocinio mi ha permesso di imparare cose nuove, e tutto il dipartimento di viticoltura ed enologia, Fabiola, Angela, Tania, Rolando e Davide, con cui ho potuto passare ore piacevoli tra una PCR e l’altra.

Un grazie di cuore va ai miei colleghi con cui ho condiviso questo percorso, in modo particolare ringrazio Antonio per il suo sorriso sempre pronto e per l’avermi aiutata spesso a vedere le difficoltà in prospettiva così da evitare di crucciarmi troppo.

Desidero ancora ringraziare chi ha saputo rendere questa esperienza piacevole solo con la sua presenza, Laura e Claudio compagni di aperitivi e film, amici del passato, Samuele, Alfredo e Giulia, che ho avuto l’enorme fortuna di riscoprire a Pisa, la mia amica Eleonora per il suo paziente ascolto quando più mi era necessario; un grazie speciale va alla mia coinqui-amica Paola per risate, pazzie e interminabili chiacchierate, ma soprattutto per avermi spesso spronata, inoltre ringrazio le mie fantastiche amiche Ilaria e Sonia, la cui lontananza è stata spesso causa di nostalgia, con cui basta anche solo una chiamata per migliorare una brutta giornata.

Ringrazio di cuore tutti i miei amici d’infanzia, a cui sarò sempre profondamente legata nonostante le nostre strade si siano divise, e tutti gli altri amici Sedilo che sono sempre pronti ad accogliermi in terra natia con gioia e spensieratezza ed ancora ringrazio la mia amica Alessia che mi ha sempre ricordato di avere fiducia in me stessa.

Un particolare grazie va alla presenza più piccola che sa darmi gioia come nessun altro: la mia splendida figlioccia Roberta che mi ricorda le belle cose della vita.

Dulcis in fundo ringrazio la mia meravigliosa famiglia: i miei genitori, per i quali non ci saranno mai parole abbastanza appropriate che possano rendere giustizia agli amorevoli sacrifici, l’enorme pazienza, il supporto ed il sincero affetto che mi hanno sempre donato incondizionatamente, e la mia dolce sorellina, che col tempo è diventata una delle donne di riferimento della mia vita, per il suo modo di starmi vicina che a volte mi fa scordare chi delle due sia la maggiore.

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