Fitoremediációs alkalmazások

Az Arundo donax a következő tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek alkalmassá teszik fitoremediációs felhasználásra:

• Évelő
• Igénytelen
• A rendkívüli növekedés és az ebből eredő magas éves biomassza hozam
• Intenzív anyagcsere és erős oxidatív és méregtelenítő enzimaktivitás
• Tolerancia széles pH-tartományban ( 3-9) , a halogénezett szerves anyagokat és a nehézfémeket is tűri
• Erős párologtatás, rövid elárasztást is kibír, de jól tűri az aszályt
• Bizonyos nehézfémek bioakkumulációjára is képes

Ezek a tulajdonságok különböző talaj és víz fitoremediáció technológiákat tesznek lehetővé. A talaj fitoremediáció megvalósítható egyszerű ültetvényezéssel és betakarítással. A víz remediáció megvalósítható öntözéssel (spray vagy elárasztás ) vagy átfolyós rendszerben.

Minden betakarítással (legalább évente egyszer) a benne felhalmozott szervetlen anyagokat, köztük a károsakat is, eltávolítjuk. Ezt meg lehet ismételni mivel az olasznád évelő növény. Az Arundo felhalmoz a biomasszában normális mennyiségű foszfort és nitrogént, továbbá átlag feletti  és nagy mennyiségű káliumot ( ha jelen van a talajban fölöslegben ). Ezek az alapvető tápanyagok ( NPK ) , ha túl nagy mennyiségben vannak jelen, vízminőség romlást okozhatnak, pl. a mezőgazdasági elfolyó vizek eutrofizációt okoznak a természetes vizekben.

A fő tápanyagok mellett az Arundo passzívan felvesz más szervetlen ionokat is, amelyek jelen vannak , mint például a nátrium, klorid, hidrogén-karbonát (só és szóda) és a nehézfémek (Hg, Ni, Cu , As, Se, Zn, Pb, Cd , Cr, Sn ). 

Az oldhatóság ( és biológiai hozzáférhetőségük) pH-függő . Bár az Arundo donax nem hiperakkumulátora, csak mérsékelt felhalmozója, a nehézfém ionoknak. A nagy biomassza tömegével jelentős mennyiségű nehézfémet von ki a talajból – a kivonás a hozammal és a szöveti koncentrációval egyenesen arányos, az utóbbi lehet akár 15-szöröse a szubsztráténak . Még ha a biokoncentrációs faktor kisebb is mint 1x egy adott fémionra, a nagy tömegű biomassza jelentős mennyiségű ilyen iont tartalmaz, aminek eltávolítása az ismételt aratással, idővel megtisztítja, kármentesíti a talajt.

Az olasznád egyes ökotípusai jól tolerálják a magas só koncentrációt. Az Arundo természetes módon csökkenti a szelént (Se) azáltal hogy kivonja és elpárologtatja illékony szelén hidrogén formájában. Hasonlóan egyes gazdasági növényekhez, az olasznád elpárologtat csekély mennyiségű higanyt a kevésbé toxikus , elemi formájában és felhalmoz ionos higanyt is a biomasszájában (30-50 mg / kg ) ha az jelen van a talajban.

A biokoncentrációs tényező (BF) egy bizonyos vegyi anyag koncentrációinak hányadosa a szövetben és szubsztrátban vagy médiumban (talaj vagy víz). Ha a BF nagyobb mint 1,0, az azt jelzi, hogy a kérdéses vegyi anyagot előszeretettel vesz fel , azaz hiperakkumulátor . Ha a BF kisebb, mint 1.0, a növény azt kizárja bizonyos mértékig de ez nem zárja ki gyakorlati alkalmazást, mert a magas hozam révén az eltávolítás továbbra is jelentős. Például az olasznádat nem befolyásolja az arzenát akár 600 μg / L koncentrációban sem hidroponikus oldatban és ilyen körülmények között a BF 15,0.

Egy tipikus 24 atrotonna hektáronkénti Arundo termés eltávolít 0,22 kg biológiailag hozzáférhető arzenátot (arzén-trioxidban kifejezve), azaz 29,2 %-kot egy hektár föld 1 méter mély rétegéből, vagyis 99,9 % (teljes kármentesítés) 20 év alatt, vagy 82 %-ot mindössze 5 év alatt.

Az Arundo a talaj- és erózió elleni védelem ideális növénye

Az Arundo donax növény életciklusa az eddigi tapasztalatok alapján 20 évnél többre tervezhető. A következő években az olasz nád nem igényel talajművelést, lombja fedi a talajt, a szárak összeérnek és záródnak, a talajt sűrűn áthálózó gyökérzet megköti annak felületét az erózióval szemben, és kitűnő víztartó, vízfelvevő, vízmegőrző réteget képez a hirtelen lezuhanó, nagy mennyiségű csapadék idején is. A hatalmas gyökértömeg következtében a beállt állomány kitűnően bírja az átmeneti és hosszabban tartó szárazságot, egyúttal rendkívül sok szerves anyagot juttat a talaj mélyebb rétegeibe is, miközben lebontja a talaj különböző szerves szennyeződéseit, a gyökeret körülvevő intenzív mikrobiális aktivitás segítségével.

Az intenzív talajélet következtében a zárt lomb alatt un. lokális széndioxid-akkumuláció alakulhat ki, amely szántóföldi spontán szénsavtrágyázásként is felfogható (Renaud-effektus). Az eddigi tapasztalatok szerint a betakarítást követően a saját Arundo hamu (pl. a szingáz előállító erőművek mellékterméke) területre kijuttatása biztosítja az egyéb ásványi sók stabil körforgását.

Biochar

A Biochar biofaszenes talajjavítást takar. Bármilyen száraz mezőgazdasági anyag hevítését, faszénné alakítását, majd a talajba forgatását jelenti. A szenesítési folyamat létrehoz egy finom szemcséjű, erősen porózus szenesített terméket, amely hosszú távon segít megőrizni a talaj tápanyag és víz háztartását.