Hydrochar application for improving plants performance under stress: a promising pathway to support the transition to a circular economy

Il cambiamento climatico sta esponendo le piante a un numero crescente di eventi in cui gli effetti combinati di ondate di calore e siccità si verificano contemporaneamente. Queste condizioni climatiche anomale hanno già causato, su scala globale, una significativa mortalità delle piante negli ecosistemi naturali e una perdita di biodiversità. Inoltre, si prevedono ulteriori impatti negativi sulla vegetazione nel prossimo futuro, in particolare in Europa, come conseguenza del riscaldamento previsto. In considerazione del ruolo fondamentale delle piante nel ciclo dell’acqua e in quello del carbonio, la mortalità degli alberi ha importanti effetti a cascata sugli ecosistemi e sui servizi ad essi correlati e, non da ultimo, può contribuire ad accelerare ulteriormente il cambiamento climatico. È quindi molto urgente sviluppare azioni volte a limitare la perdita di produttività vegetale causata dal cambiamento climatico. È inoltre di grande rilevanza acquisire conoscenze dettagliate sugli effetti combinati dello stress da calore e da siccità sulla salute delle piante, ossia i principali fattori ambientali che determinano il deperimento delle piante legato al cambiamento climatico. In effetti, la nostra comprensione delle risposte delle piante a condizioni più calde e aride è ancora limitata. Nel contesto della riduzione degli sprechi alimentari e del loro riutilizzo per creare materiali di valore (in linea con le politiche di economia circolare), negli ultimi anni è stata posta grande attenzione alla tecnologia di carbonizzazione idrotermale (HTC), che consente di convertire i rifiuti biologici in idrochar (HC) di alta qualità. L’HC è una frazione solida a base di carbonio e può essere utilizzato come fonte di energia, materia prima per la produzione di bioprodotti o come ammendante del suolo. Per quanto riguarda quest’ultimo impiego, alcuni studi suggeriscono che arricchire il suolo con idrochar, al posto del compost, può avere effetti positivi sulla salute delle piante, inclusa una maggiore resistenza agli stress biotici e abiotici. Tuttavia, per quanto è noto, gli effetti dell’uso di HC sulle piante, in relazione al ruolo chiave delle piante nelle relazioni suolo-acqua, non sono mai stati approfonditamente indagati. Al contrario, è estremamente urgente acquisire conoscenze dettagliate sui reali benefici dell’utilizzo dell’idrochar come ammendante del suolo, per orientare gli sforzi di ricerca verso soluzioni economicamente vantaggiose. Il presente progetto si propone principalmente di chiarire il ruolo dell’ idrochar, ottenuto da rifiuti biologici, nella mitigazione dei più comuni stress ambientali legati al cambiamento climatico (ossia siccità e calore) in due specie ecologicamente ed economicamente rilevanti: Populus nigra L. e Helianthus annuus L. Particolare attenzione sarà dedicata alle relazioni idriche delle piante e ai danni da disidratazione cellulare, alla luce del ruolo emergente dei valori critici di contenuto idrico nel determinare la mortalità vegetale dovuta alla siccità. L’analisi trascrittomica di questi campioni offrirà una conoscenza più dettagliata dei meccanismi molecolari coinvolti nelle risposte delle piante a diversi tipi di stress, con o senza l’impiego di HC. Inoltre, il progetto contribuirà ad ampliare le conoscenze sugli effetti della siccità e del calore sulla produttività e sull’eco-fisiologia delle specie oggetto di studio.