Degradazione di agrofarmaci

di Gaia Aurora Camandona, Ciro Florio

Gli agrofarmaci sono una categoria di composti inorganici, organici naturali e di sintesi, utilizzati per prevenire e/o curare le infezioni causate ai vegetali da organismi potenzialmente nocivi (funghi, batteri, insetti, acari, nematodi, virus, micoplasmi, roditori, etc.) o contrastare e/o eliminare specie vegetali indesiderate (infestanti o malerbe). Il DPR n. 55/2012 [1] definisce “agrofarmaco” un prodotto che è utilizzato per la protezione e la conservazione dei vegetali e dei prodotti vegetali o utilizzato per influire sui loro processi vitali, come ad esempio la crescita. La protezione è intesa dagli organismi nocivi oppure è utilizzato anche per distruggere vegetali indesiderati, controllandone o evitandone la crescita. Mentre, l’all. 2 – punto 3.1 del DPR n. 194/1995 [2] afferma che un agrofarmaco si può classificare in base all’uso, cioè in base all’organismo bersaglio o su cui agisce: battericida, acaricida, insetticida, fungicida, erbicidi, ecc. Inoltre, un agrofarmaco deve avere un’attività inibitoria o letale per le piante (target), essere facilmente utilizzato dalla pianta (target), essere a basso costo e non essere nocivo per gli organismi non-target. Gli agrofarmaci hanno un ruolo determinante nell’attuale agricoltura per difendere le colture da parassiti (soprattutto insetti e acari) e da agenti patogeni (batteri, virus, funghi), per controllare lo sviluppo di piante infestanti assicurando l’ottenimento di elevati standard di qualità dei prodotti agricoli.

I prodotti più antichi impiegati sono rappresentati da composti inorganici, mentre la scoperta di prodotti organici sintetici dotati di attività e di specificità molto elevate ne ha determinato una notevole diffusione a partire da 1940 [3].

Se da un lato l’impiego degli agrofarmaci è stato di fondamentale importanza per il raggiungimento di elevati rendimenti nelle moderne coltivazioni agricole, dall’altro lato un uso incontrollato degli agrofarmaci potrebbe contribuire a causare gravi fenomeni di inquinamento ambientale e influenzare negativamente gli equilibri ecologici. In questa prospettiva, negli ultimi anni sono utilizzati nuovi principi che ne aumentano la specificità e la degradabilità; nel suolo, inoltre, possono avvenire diversi processi, come degradazione microbica, fotolisi, adsorbimento, che determinano una minore persistenza dell’agrofarmaco.

A livello mondiale, della spesa sostenuta dagli agricoltori per l’acquisto di agrofarmaci circa il 45% è destinato agli erbicidi [4]; il loro consumo è concentrato per circa il 70% in Europa e America Settentrionale e interessa sostanzialmente le grandi colture erbacee [4].

Agrofarmaci fenossiacidi come (2,4-D), (4-CPA), (MCPA) e (MCPB), sono erbicidi ad azione auxino-simile e sono chimicamente resistenti e, quindi, difficilmente rimuovibili. L’Auxina è uno dei principali ormoni vegetali (auxina, citochinine, gibberelline, etilene, acido abscissico) che influenzano numerose funzioni della pianta; erbicidi ad azione auxinica svolgono la loro azione perché per essa manca un adeguato meccanismo di controllo della concentrazione, cosicché può mantenersi a livelli eccessivi disturbando il metabolismo dei vegetali e compromettendo l’integrità stessa delle cellule fino all’autolisi (degradazione ed essiccamento tessuti).

Inoltre, questi composti sono altamente polari e molto solubili in acqua: questa caratteristica agevola il loro movimento attraverso le varie matrici ambientali e il potenziale inquinamento ambientale. L’ampio uso di questi erbicidi può eventualmente esercitare gravi effetti ambientali su organismi non bersaglio. Pur essendo gli erbicidi fenossiacidi generalmente a moderata tossicità, alcuni metaboliti clorurati sono piuttosto tossici sia per l’uomo sia per gli organismi acquatici (gli esseri umani possono essere esposti anche indirettamente agli erbicidi che persistono come residui nelle colture alimentari trattate).

Negli ultimi anni è cresciuta la preoccupazione dovuta all’inquinamento agricolo e di conseguenza è aumentato l’interesse (o la necessità) per ricercare strategie volte al disinquinamento e alla salvaguardia dei corpi idrici; ciò ha portato la Ricerca a testare l’utilizzo di nuovi materiali dalle proprietà avanzate in grado di rimuovere agrofarmaci. Uno studio recente di Sannino et al. (2015)  [5] ha utilizzato catalizzatori a base di Zirconia (senza irradiazione di luce), ottenute con la tecnica sol-gel, che offrono grandi vantaggi come l’elevata capacità di adsorbimento e la buona selettività per la rimozione di composti tossici dalle soluzioni acquose. Lo studio ha evidenziato che questo materiale messo a contatto con gli agrofarmaci presenta adsorbimento e degradazione degli agrofarmaci in breve tempo.

Inoltre, lo studio ha anche evidenziato che la struttura chimica non cambia dopo il trattamento e quindi il materiale può essere riusato in un nuovo processo di rimozione.

In definitiva, lo studio ha mostrato un metodo potenzialmente efficace di disinquinamento di acque da erbicidi attraverso un catalizzatore stabile e facilmente preparabile.

Per gli approfondimenti completi si rimanda all’articolo citato [5].

Bibliografia
[1] DPR n. 55/2012
[2] All. 2 – punto 3.1 del DPR n. 194/1995
[3], [4] Enciclopedia Treccani (http://www.treccani.it/enciclopedia/erbicida/)
[5] Filomena Sannino, Pasquale Pernice, Luciana Minieri, Gaia Aurora Camandona, Antonio Aronne, Domenico Pirozzi. “Oxidative Degradation of Different Chlorinated Phenoxyalkanoic Acid Herbicides by a Hybrid ZrO₂ Gel-Derived Catalyst without Light Irradiation” Applied Material&Interfaces, 2015. doi: 10.1021/am506031e