Nanotecnologie per erbicidi "verdi"

Titolo del progetto di ricerca

NANOGRASS - Sviluppo di una nano-formulazione erbicida per ridurre l'impatto dei prodotti fitosanitari su suolo e sottosuolo

Area scientifica 

Ingegneria ambientale, Nanotecnologie

Coordinatore del progetto

Tiziana Tosco

Abstract 

I prodotti fitosanitari hanno un impatto significativo sulla qualità di suolo, acque superficiali e acque sotterranee. NANOGRASS ha sviluppato un approccio per ridurne la dispersione incontrollata in ambiente grazie a una nuova formulazione "verde" basata sull'uso di nanoparticelle biodegradabili.

Descrizione del progetto di ricerca 

L'uso massiccio di erbicidi è una pratica comune, e spesso imprescindibile, in agricoltura, ma ha numerosi risvolti negativi legati alla tossicità ed alla dispersione in ambiente di tali sostanze. Tra gli erbicidi, prodotti diversi possono presentare comportamenti molto differenti. Gli erbicidi di uso comune, pur essendo estremamente efficaci, sono molto tossici e persistenti e tendono ad accumularsi nel sottosuolo; altri prodotti sono meno tossici e più facilmente degradabili, ma sono oggi poco usati perché molto volatili e/o solubili, e quindi richiedono un sovradosaggio significativo durante l'applicazione in campo.  NANOGRASS ha promosso l'uso di erbicidi appartenenti a questo secondo gruppo, sviluppando una nano-formulazione a ridotto impatto ambientale che incapsuli e protegga il principio attivo, ne consenta l'applicazione mirata alle piante infestanti e allo stesso tempo ne limiti la dispersione in ambiente. A tale scopo sono state sviluppate nanoparticelle biodegradabili composte di materiali naturali e di uso alimentare, che agiscono da veicolo (o carrier) per l'erbicida. Una volta applicate in campo, le particelle rilasciano l'erbicida in modo controllato, limitandone la dispersione nel sottosuolo durante piogge e irrigazioni. Questo consente di ridurre significativamente il sovradosaggio dell’ingrediente attivo e la sua dispersione in ambiente; allo stesso tempo, grazie all'uso di particelle degradabili, si evitano i rischi potenziali associati all'uso di carrier sintetici, tipici di altre formulazioni di nanopesticidi.

Impatto sulla società 

Il miglioramento della qualità di suolo e acqua è una delle principali sfide ambientali odierne. NANOGRASS ha sfruttato le nanotecnologie "verdi" per contribuire a ridurre l'impatto ambientale delle pratiche agricole, promuovendo l'uso di erbicidi meno tossici e più degradabili rispetto a quelli ad oggi più utilizzati.

L'approccio di NANOGRASS, sviluppato per gli erbicidi, è potenzialmente applicabile ad altri prodotti fitosanitari (insetticidi, fertilizzanti, ecc.), aprendo così la strada allo sviluppo di una nuova famiglia di prodotti nano-formulati con impatto ambientale minimo.

Risultati della ricerca

Il progetto, dopo avere testato diverse possibili formulazioni, ha portato allo sviluppo di una di esse, basata su componenti di origine naturale, biocompatibili e reperibili sul mercato a basso costo. Il metodo di sintesi sviluppato, se paragonato ad altri nano-carrier ad oggi proposti per applicazioni in agricoltura, è a basso impatto e non richiede elevato dispendio di energia e materiali. Sono stati condotti test in laboratorio di rilascio, volatilizzazione e trasporto in suolo e sottosuolo, i cui risultati sono stati utilizzati per lo sviluppo di modelli numerici in grado di fornire prime stime della dispersione in ambiente nel caso di applicazioni a scala reale. Parallelamente sono stati anche condotti test di efficacia in serra ed una valutazione di rischio ambientale ed economica. I risultati evidenziano che la nuova formulazione consentirà di ridurre la dispersione in ambiente dell’erbicida, sia nelle acque sotterranee sia in aria, con conseguenti miglioramenti per l’ambiente e per gli operatori che applicano gli erbicidi, mantenendo al tempo stesso la medesima efficacia dei prodotti ad oggi in commercio.

 Tra i principali risultati scientifici mettiamo in evidenza:

  • 1 brevetto depositato congiuntamente all’Università di Torino;
  • 4 pubblicazioni su riviste scientifiche internazionali e 3 presentazioni del progetto a conferenze internazionali;

3 nuove collaborazioni con Auckland University in Nuova Zelanda, Centro di ricerca VITO in Belgio e Mc Gill University in Canada.

Breve cv del coordinatore 

Tiziana Tosco è Professore Associato presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Ambiente, del Territorio e delle Infrastrutture (DIATI) del Politecnico di Torino. Lavora da quindici anni nel gruppo di Ingegneria degli Acquiferi nell'ambito di progetti di ricerca europei e nazionali, su tematiche inerenti principalmente alla contaminazione delle acque sotterranee ed allo sviluppo di nuove tecniche di bonifica basate sull'uso delle nanotecnologie. É autrice di più di 40 articoli su riviste internazionali e 70 contributi a convegno ed ha supervisionato le ricerche di 5 dottorandi e più di 20 tesisti.

Gruppo di lavoro @Polito 

Roberto Pisano, Professore Associato, Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia (DISAT);

Barbara Onida, Professore Associato, DISAT;

Monica Granetto, Assegnista di ricerca Post-doc DIATI

Federico Mondino , Assegnista di ricerca Post-doc DIATI

Carlo Bianco, Assegnista di ricerca Post-doc DIATI

Fiora Artusio, Dottoranda, DISAT

Lucia Re, Borsista di ricerca, DIATI

Assegnisti di ricerca non più in servizio presso il Politecnico: Francesca Giotti, Luca Serpella.

Partenariato

Partner accademico: Dipartimento di Scienze Agrarie, Forestali e Alimentari (DISAFA), Università degli Studi di Torino: Prof. Francesco Vidotto, Dr. Silvia Fogliatto

Partner non accademico: Intrapore GmbH, Essen (Germania); Dr. Julian Bosch, Dr. Elio Brunetti

  • Budget: 149.387 euro
  • Data inizio: 15/09/2017
  • Data fine: 14/09/2019