Ozono in agricoltura: difesa, tolleranza agli stress e residuo 0

L'ozono è candidato come alternativa promettente ai comuni fitofarmaci di sintesi.

Conosciuto da tutti per il suo ruolo protettivo nella stratosfera terrestre, dove assorbe i raggi ultravioletti del sole, l'ozono è una molecola formata da 3 atomi di ossigeno (O₃) che si distingue per il suo elevato potere ossidante. Questa caratteristica rende l'ozono un disinfettante naturale, efficace contro una vasta gamma di patogeni. Inoltre, è totalmente biodegradabile poiché si riconverte rapidamente in ossigeno.

È per questo motivo che l'ozono è ampiamente utilizzato come agente disinfettante ad ampio spettro ed ecologico in tanti comparti della filiera alimentare: in ambito zootecnico, nel trattamento delle acque reflue, nella lavorazione delle carni e dei prodotti ittici, nell'apicoltura, nelle cantine vitivinicole e nel settore caseario. 

Negli ultimi anni, l'O₃ ha suscitato crescente interesse anche nel settore agricolo come valida alternativa ai tradizionali agrofarmaci, non solo per scongiurare malattie durante lo sviluppo della pianta ma anche nel post raccolta per sanificare la superficie di frutta e verdura. Ad oggi però non è ancora stato disciplinato nel contesto della difesa fitosanitaria delle colture e dell'agricoltura biologica.

Ma non è tutto: oltre all'azione biocida diretta, a basse concentrazioni l'O₃ può innescare meccanismi di difesa delle piante e stimolare la produzione di metaboliti secondari. Inoltre, quando applicato al suolo o alle soluzioni nutritive, aumenta la quantità di ossigeno, che a sua volta migliora la respirazione delle radici. A queste concentrazioni, le attività enzimatiche del suolo e le comunità microbiche non vengono compromesse; al contrario a concentrazioni più elevate, è stato dimostrato che l'O₃ influisce negativamente sulla crescita e lo sviluppo delle piante, principalmente riducendo la fotosintesi e la conduttanza stomatica.

Nonostante quindi l'efficacia dimostrata, l'impiego dell’ozono richiede ancora ulteriori studi per ottimizzare dosaggi, tempi e modalità di applicazione in base alle specie colturali e ai patogeni bersaglio.

Ozono per il controllo delle malattie delle piante: meccanismo e modalità d'azione

L'azione biocida dell'ozono è ampia: agisce contro virus, batteri, funghi, protozoi e nematodi. Il suo meccanismo d'azione è attribuito alla sua forte capacità ossidante e consiste nella distruzione della parete cellulare dei microrganismi, un danno irreversibile che impedisce la proliferazione e lo sviluppo di ceppi resistenti.

Inoltre, l'ozono può aumentare la tolleranza agli stress abiotici nelle piante stimolando il sistema di eliminazione delle Ros (specie reattive all'ossigeno) nelle cellule.

Altra particolarità dell'ozono è che non lascia residui sui prodotti agricoli, nel terreno o nelle falde acquifere. La sua azione è infatti tanto potente quanto effimera: agisce per pochi minuti, poi si decompone spontaneamente in ossigeno, lasciando l'ambiente completamente privo di contaminanti.

Questa caratteristica rappresenta sia un vantaggio che una limitazione: l'ozono va generato e utilizzato sul momento, perché non può essere né immagazzinato né trasportato. Per questo motivo, i sistemi di distribuzione devono essere dotati di un generatore integrato. E come funzionano? Un ossigenatore produce ossigeno puro che, attraversando un campo elettrico ad alta tensione (fino a 15mila Volt), viene scisso in atomi singoli. Questi, instabili per natura, si ricombinano rapidamente formando molecole di ozono. Il gas ottenuto viene poi immediatamente veicolato al punto di utilizzo, pronto per essere applicato sulla coltura.

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In agricoltura l'ozono può essere utilizzato in 3 modi: acqua ozonizzata, aria ozonizzata e olio ozonizzato.
L'acqua ozonizzata è oggi la modalità più diffusa e può essere irrorata direttamente sulle colture o utilizzata per irrigare. 

L'efficacia di un trattamento a base di ozono non dipende solo dalla concentrazione del gas o dalla durata dell'applicazione, ma da un insieme di fattori che comprendono il tipo di microrganismi presenti, il loro carico iniziale, le caratteristiche del suolo e la qualità dell'acqua impiegata. Per questo è fondamentale disporre di strumenti di controllo in grado di verificare in tempo reale che la quantità di ozono disciolto nell'acqua sia sufficiente (generalmente tra 0,5 e 4 ppm).

Utilizzi dell'ozono in agricoltura 

Per quanto riguarda la difesa fitosanitaria, l'ozono può essere impiegato in diverse fasi della gestione colturale: dalla disinfezione delle serre prima del trapianto, alla sanificazione delle acque reflue per l'irrigazione, fino ai trattamenti fogliari. Facciamo qualche esempio. 

In questo studio condotto in Italia su piante di tabacco, lattuga, fagiolo e pomodoro, l'O₃ è stato applicato come acqua ozonizzata al terreno in piano campo o alla soluzione nutritiva in idroponica. È stato dimostrato che l'ozono è in grado di attivare specifici meccanismi di difesa nelle piante, modulando le vie di segnalazione ormonali legate all'acido salicilico e inducendo la sintesi di proteine di patogenesi (Pr), mimando un attacco patogeno. In colture come lattuga e tabacco, l'applicazione di acqua ozonizzata ha stimolato la crescita e attivato geni coinvolti nella difesa da patogeni fungini.

Uno studio svolto in ambito vitivinicolo ha evidenziato che l'ozono può essere integrato con successo nelle strategie di lotta all'oidio, ottenendo livelli di controllo comparabili a quelli dei trattamenti convenzionali, sebbene l'efficacia vari tra le cultivar.

L'ozono può essere usato anche per la sanificazione di materiale di propagazione. In questo studio, per esempio, è stata osservata l'efficacia dei trattamenti con ozono gassoso e acqua ozonizzata sull'inattivazione di patogeni fungini e batterici trasmessi dai semi di ortaggi e cereali e di bulbi ornamentali. È stato dimostrato che il gas biocida, sia in forma gassosa che acquosa, è in grado di inattivare numerosi patogeni tra cui Fusarium oxysporum, Clavibacter michiganensis e Pseudomonas syringae, senza compromettere la germinazione dei semi. È stato osservato, inoltre, che il pre ammollo dei semi in acqua aumenta l'efficacia del trattamento, favorendo la diffusione dell'ozono all'interno dei tessuti.

L'ozono è un grande supporto anche in fase di post raccolta. Può essere impiegato per prolungare la conservabilità dei prodotti e per sanificare le linee di lavorazione e confezionamento. Secondo la seguente revisione, elaborata dai ricercatori del Dipartimento per l'Innovazione dei Sistemi Biologici, Agroalimentari e Forestali dell'Università della Tuscia, i trattamenti con ozono, sia gassoso che in soluzione acquosa, contribuiscono a mantenere la qualità di frutta e verdura di IV gamma. Campioni trattati con ozono a 2 ppm per 2 minuti ottengono un punteggio migliore fino a 9 giorni di conservazione in tutti i parametri sensoriali, rispetto a campioni di controllo e a campioni trattati con cloro e acidi organici. Il lavaggio con ozono acquoso risulta essere il trattamento più efficace: la frutta e la verdura si degradano più lentamente e di conseguenza il tempo di conservazione aumenta, mantenendone le qualità sensoriali.

Infine, in questo studio è stata osservata l'efficacia dell'acqua ozonizzata, sotto forma di goccioline e nebbia, a 2 concentrazioni (4 e 2 milligrammi per litro) contro i batteri fitopatogeni Erwinia amylovora, Pseudomonas syringae e Agrobacterium tumefaciens e il fungo Botrytis cinerea. Quali sono stati i risultati? In primis B. cinerea è risultato il patogeno più suscettibile; l'applicazione sotto forma di goccioline ha mostrato un'azione più intensa rispetto alla nebulizzazione, in particolare quando la carica microbica era ancora contenuta.

Vantaggi e svantaggi

L'impiego dell'ozono in agricoltura si distingue per una serie di vantaggi. In primis si tratta di una molecola che a differenza dei prodotti chimici di sintesi, non lascia residui sulle colture, né nel terreno né nelle acque, e si decompone rapidamente in ossigeno, con un'emivita di circa 40 minuti a 20 ^°C. Questo consente l'applicazione dei trattamenti fino al giorno stesso della raccolta, migliorando la shelf life dei prodotti senza necessità di intervallo di sicurezza.

Dal punto di vista operativo, i generatori di ozono funzionano utilizzando esclusivamente aria e una minima quantità di energia. I sistemi sono completamente automatizzabili e a basso consumo; una volta installati e adattati all'irroratrice o all'impianto irriguo, non richiedono l'acquisto di materie prime. I costi si riducono ulteriormente se l'energia utilizzata per generare l'ozono proviene da fonti rinnovabili.

In caso di rilascio accidentale, l'ozono si decompone naturalmente, non presenta rischio di contaminazione e non richiede sistemi di smaltimento per residui tossici o imballaggi.

Sul piano agronomico, il meccanismo di azione dell'ozono è efficace: agisce per contatto diretto ossidando i lipidi delle membrane cellulari dei patogeni causando la loro distruzione. Questa modalità elimina il rischio di selezionare ceppi resistenti.

Un ulteriore punto di forza è la sicurezza per gli operatori: i trattamenti sono condotti a dosaggi bassi e con tempi di esposizione contenuti.

Tuttavia, l'ozono non è una soluzione sistemica: non penetra nei tessuti vegetali e non riesce a controllare malattie come la peronospora. L'ozono è più efficace contro patogeni superficiali, come l'oidio, che si sviluppano sulla superficie delle piante. Inoltre, la sua scarsa persistenza implica la necessità di ripetere i trattamenti fino alla completa sanificazione, oppure di ricorrere all'uso di olio ozonizzato, che consente un rilascio più lento e una protezione prolungata.

Questo articolo è stato modificato dopo la pubblicazione in data 5 maggio 2025 nella parte riguardante l'approvazione dell'uso dell'ozono in agricoltura biologica e dei Regolamenti CE 843/07 e 889/08. Oggi l'ozono può esser usato nell'ambito della disinfezione, ma non è ancora stato disciplinato nel contesto della difesa fitosanitaria delle colture e dell'agricoltura biologica.