Nanotecnologie e scarti agricoli al posto dei pesticidi. I risultati di uno studio dell’Università della Tuscia
Nanocristalli di cellulosa e lignina ottenuti dagli scarti delle filiere agricole possono essere utilizzati in agricoltura al posto dei pesticidi per sviluppare strategie di protezione innovative ed ecosostenibili. Lo stanno dimostrando alcuni studi in corso condotti dal gruppo di Patologia vegetale del Dafne – Dipartimento di Scienze agrarie e forestali dell’Università della Tuscia – che hanno testato l’efficacia delle formulazioni biopolimeriche nella difesa fitosanitaria. Alla base di questi prodotti c’è l’impiego di nanocristalli di cellulosa e di nanoparticelle di lignina ottenute dalla sintesi degli scarti di differenti filiere agroalimentari (potatura, lavorazione e trasformazione della materia prima). “Lo studio ha dimostrato che le biomasse sono un promettente materiale di partenza per la sintesi di nanocarrier ligno-cellulosici”, (nanoparticelle in grado di trasportare sostanze, ndr) ha dichiarato Giorgio Mariano Balestra, docente di Strategie di difesa ecosostenibile delle coltivazioni agrarie all’Università della Tuscia di Viterbo. Al tempo stesso i nanocristalli di cellulosa e le nanoparticelle di lignina hanno un potenziale notevole nel controllo delle infezioni microbiche a danno delle coltivazioni. Riescono a farlo senza alcuna interferenza sul fisiologico sviluppo delle piante stesse”. Le nanotecnologie dunque potrebbero essere decisive anche nel mondo agricolo per raggiungere gli obiettivi di riduzione dei fitofarmaci, per la tutela della biodiversità e ambientale, ma anche per migliorare la resa produttiva.
Agricoltura sostenibile
“È la prima volta, prosegue Giorgio Mariano Balestra, “che si valuta la possibilità di sfruttare gli scarti di filiere agricole come materiali innovativi per ottenere dei biopolimeri da utilizzare per sviluppare strategie di protezione delle piante. Le materie lignocellulosiche utilizzate e i protocolli di estrazione adottati si sono rivelati un punto di partenza molto promettente, a costi contenuti, per aumentare il valore delle differenti filiere in un contesto di economia circolare. Questi risultati, insieme alla confermata compatibilità fitobiologica, suggeriscono come l’mpiego dei nanomateriali saggiati sia particolarmente performante nello sviluppo di nanoagrofarmaci green efficaci rispetto a numerosi patogeni che causano gravi danni e ingenti perdite a carico di differenti coltivazioni”.
Grano, pomodoro, vite, actinidia, nocciolo e olivo al centro degli studi
Il team si è focalizzato in particolare sugli scarti delle filiere di grano, pomodoro, vite, actinidia, nocciolo e olivo valutandone l’efficacia contro i danni e le perdite causati da microrganismi (batteri e funghi) che causano gravi malattie alle stesse coltivazioni di cui si recuperano gli scarti. “Si tratta – precisa il Professor Balestra – di patologie in grado di causare danni e perdite ingenti all’interno di filiere agroalimentari che rappresentano i pilastri del nostro Made in Italy”.
Cellulosa e lignina come base di partenza
I ricercatori hanno scelto di lavorare su cellulosa e lignina in quanto sono i due biopolimeri più abbondanti presenti nel mondo vegetale e negli scarti delle coltivazioni. Inoltre, vantano interessanti proprietà fisico-chimiche, meccaniche e antimicrobiche che le rendono adatte allo scopo. “Lavorare su scala nanometrica (1 nanometro equivale a 1 miliardesimo di metro)”, spiega ancora Balestra, “significa riuscire a ricondurre a dimensioni particolarmente ridotte elementi presenti in natura in grado di esprimere attività antimicrobica. Ciò permette di poterli utilizzare in maniera ottimale nei confronti di microrganismi dannosi”.
Nanocristalli e nanoparticelle
I nanocristalli di cellulosa e le nanoparticelle di lignina hanno mostrato un’azione antimicrobica e biostimolante specifica per ciascuna delle piante. In particolare, quelli ricavati da scarti di piante di pomodoro supportano il rilascio di chitosano, una sostanza di origine naturale efficace nel contrastare l’agente della picchiettatura batterica del pomodoro. Analogamente i nanocristalli e le nanoparticelle ottenuti da scarti della coltivazione del nocciolo (potatura e gusci delle nocciole) sono in grado di contrastare l’agente della necrosi batterica.
Infine, i nanocristalli provenienti dagli scarti di potatura dell’olivo hanno mostrato la loro proprietà protettiva sulla superficie fogliare delle piante di olivo rispetto all’agente che causa la rogna, con un’efficacia superiore rispetto a quella dei sali di rame.
