di Andrea Pantani

in no va zio ne

I NANO-POTERI DEL MARMO

FERTILIZZANTI di Andrea Pantani DAGLI SCARTI DI CAVA

The nano-powers of marble

Che le polveri di roccia potessero essere usate come fertilizzante per le coltivazioni lo avevano già intuito gli antichi egizi 3000 anni fa. Il limo del Nilo è composto dall’humus prodotto dall’aggregazione delle polveri di roccia con le componenti organiche provenienti dalle foreste nell’Africa equatoriale. Al Laboratorio NEST della Scuola Normale Superiore (National Enterprise for nanoScience and nanoTechnology), diretto dal professor FABIO BELTRAM, questa antica scoperta è stata aggiornata con le conoscenze scientifiche e tecnologiche della materia alla nanoscala, cioè delle dimensioni di un milionesimo di metro, e riadattata al contesto produttivo toscano.

Utilizzando materiali di scarto del territorio di Carrara e dell’industria conciaria della zona di Santa Croce è stato realizzato un prodotto che può diventare un nano-fertilizzante a elevate prestazioni in campo agricolo. La ricerca è nata nel 2018 nell’ambito di un bando promulgato dalla Regione Toscana. Partner industriale è il consorzio CARRARA MARBLE WAY, che rag-

gruppa le principali aziende estrattive del territorio apuano. Scopo di CMW è trovare sinergie efficaci per il riutilizzo delle enor-

mi quantità di “scarti” prodotti dalle lavorazioni, circa 3 milioni di tonnellate annue di carbonato di calcio pressoché puro destinato alla discarica, di abbatterne l’impatto ambientale, alleggerire i costi di smaltimento delle imprese e introdurre nuovi prodotti di economia circolare. Al NEST si nità di ricerca del Laboratorio PlantLab della Scuola Superiore Sant’Anna, da anni attivo negli studi sulla fisiologia vegetale e sulle basi molecolari dell’adattamento della pianta. È stato così possibile effettuare sperimentazioni in vivo, coinvolgendo quindi molteplici competenze, dalla scien-

Micrografie SEM (microscopio elettronico a scansione) delle nanoparticelle di limo utilizzate nel progetto

Foto dei campioni di piante al termine dello stress idrico (trattamento in condizioni di siccità): confronto tra il controllo e piante trattate con due formulazioni di M armo K

Controllo MarmoK-1 MarmoK-2

Micrografie SEM a diversi ingrandimenti di frammenti del prodotto Marmo K

è deciso di puntare al re-impiego di questi materiali in diversi contesti produttivi e tra questi in agricoltura. Per questa applicazione in qualche modo inattesa è stata utile la presenza presso il NEST del centro nanoPlant, diretto dal professor PIERDOMENICO PERATA e della professoressa CHIARA PUCCIARIELLO che ha collaborato alla ricerca. Il NANOPLANT è un’uza dei materiali, alla fisiologia vegetale, alle nanotecnologie. Ma il progetto “nanoMarmo di Carrara” è più vasto e ambizioso e prevede l’arricchimento dei nanomateriali con sostanze provenienti dalla filiera dell’industria conciaria, con la prospettiva di risolvere alcune criticità nello smaltimento anche di questa filiera.

“È noto che per mezzo della nano-formulazione è possibile incrementare le prestazioni dei materiali fertilizzanti tipicamente utilizzati in agricoltura, sfruttando la maggior reattività del nanomateriale e grazie al miglior assorbimento da parte della pianta – spiega ANDREA GUERRINI, ricercatore della Scuola Normale presso il Laboratorio NEST –. Le nanoparticelle sono de facto un nanofertilizzante a base di calcio. Abbiamo integrato questo materiale con altri macro e micro nutrienti e individuato un composto che può diventare un fertilizzante dalle grosse potenzialità, in grado di aumentare la produzione di biomassa delle piante”. Il nuovo concime è stato battezzato provvisoriamente Marmo K, un materiale espanso principalmente costituito da limo, ossia da nanoparticelle, scarti della filiera conciaria (ma che possono anche provenire dall’industria alimentare in generale) e da ulteriori additivi funzionalizzanti. Simile ad argilla espansa, è in grado di avere prestazioni paragonabili a un biostimolante commerciale, per la capacità di incrementare la produzione di biomassa delle piante e per la potenzialità di ridurne la sensibilità allo stress idrico. “Abbiamo visto che il Marmo K – spiega Guerrini – è capace di sostenere la crescita delle piante da solo e in abbinamento a concimi commerciali, con un effetto potenziante. Non solo, abbiamo osservato che le piante di Arabidopsis thaliana, utilizzate per gli

CON NEST E PLANTLAB NUOVE FRONTIERE PER L’AGRICOLTURA

esperimenti preliminari, resistono meglio allo stress dovuto alla mancanza di acqua rispetto alle piante di controllo. Un risultato molto promettente, anche dal punto di vista del risparmio della risorsa idrica. L’innovazione, la possibilità di industrializzare la produzione e le buone performance ci hanno convinto ad attivarci per una richiesta di brevetto”. Dal NEST sottolineano che questo è solo un capitolo di una storia ben più articolata: sono infatti studiate ulteriori funzionalizzazioni delle particelle, in vista della valorizzazione del carbonato di calcio nanostrutturato in altri ambiti industriali. Al momento non viene rivelato altro, ma novità importanti sono in arrivo.

At NEST (National Enterprise for nanoScience and nanoTechnology) Laboratory of Scuola Normale Superiore in Pisa, waste materials from stone-working and the leather tanning industry have been used to create a product that can become a high-performance nano-fertilizer in agriculture. Andrea Guerrini, one of the researchers of the Scuola Normale Superiore explains: “It is well known that through nano-formulation it is possible to increase the performance of fertilizing materials used in agriculture, taking advantage of greater reactivity of the nanomaterial and better absorption by the plant. Marble nanoparticles are de facto a calcium-based nano fertilizer. We have integrated this material with other macro- and micro-nutrients, thus identifying a compound that could become a fertilizer with great potential, and could also increase biomass production of plants”. Carrara Marble Way consortium is the industrial partner of this research, in which also the nanoPlant center of the Scuola Superiore Sant’Anna is involved.