Con il termine di fitodepurazione (che equivale al termine "fitorisanamento") si fa riferimento all’intera famiglia di trattamenti di risanamento di siti inquinati che vengono ottenuti per azione diretta di specie vegetali viventi che sono in grado di degradare, estrarre o immobilizzare i contaminanti presenti nei suoli e nelle acque. Queste possono essere utilizzate per depurare siti contaminati tanto da metalli e radionuclidi quanto da composti organici pericolosi quali pesticidi, solventi ed idrocarburi policiclici aromatici.

I processi di degradazione sono processi distruttivi che riguardano composti organici clorurati o meno e vengono favoriti dalla presenza delle piante. Essi possono essere dovuti ad azione batterica (rhizodegradation) o azione diretta delle piante (phytodegradation). Nel primo caso essi hanno luogo a livello della rizosfera (cioè della parte di terreno prossima agli apparati radicali), dove si determina una concentrazione batterica di uno o due ordini di grandezza superiore rispetto a quella che si registra nei suoli privi di apparati radicali, favorita da processi biochimici (simbiosi, presenza di nutrienti e di enzimi rilasciati dalle piante) o chimico-fisici (adesione batterica). Nel secondo caso è lo stesso metabolismo della pianta che determina la detossificazione degli inquinanti come nel caso del tricloroetilene (TCE) ad opera delle piante di pioppo che assumono il carbonio per il proprio metabolismo rilasciando i soli cloruri nell’ambiente esterno.

I processi di estrazione e concentrazione si basano invece sulla capacità che alcune piante (le cosiddette "iperaccumulatrici") hanno di estrarre dal sito i contaminanti concentrandoli nelle parti aeree (fusto e foglie) destinate alla raccolta (phytoextraction) o nelle radici (rhizofiltration). Il processo di decontaminazione si basa pertanto sulla concentrazione degli inquinanti nelle biomasse vegetali con conseguente smaltimento controllato e, laddove possibile, recupero. I contaminanti tipici che possono essere estratti dai terreni e concentrati nelle piante sono i metalli pesanti e i radionuclidi. Famoso al riguardo è il caso dei cosiddetti "girasoli di Chernobyl", in grado di sequestrare elevati quantitativi di uranio, cesio e stronzio soprattutto nelle radici.

Altri processi di estrazione non portano alla concentrazione degli inquinanti nei tessuti delle piante ma alla loro volatilizzazione o traspirazione nell’atmosfera attraverso la pianta (phytovolatilization). Questo è il caso di taluni composti organici nonché del mercurio in alcune applicazioni sperimentali con piante geneticamente modificate allo scopo. Nel caso specifico non è stato ancora pienamente affrontato il tema delle conseguenze del trasferimento diretto degli inquinanti (seppur chimicamente trasformati ed in concentrazioni ridotte) dai terreni all’atmosfera.

I processi di immobilizzazione o stabilizzazione consistono nell’utilizzo di certe specie vegetali per immobilizzare gli inquinanti (solitamente metalli) nel terreno attraverso l’assorbimento e conseguente accumulo nelle radici, adsorbimento sulle radici o precipitazione nella rizosfera (phytostabilization). Tali processi riducono la mobilità dei contaminanti e ne prevengono la migrazione nelle acque sotterranee e la biodisponibilità (e di conseguenza il possibile ingresso nella catena alimentare), ma in genere richiedono terreni ad alto contenuto organico e non comportano la definitiva rimozione degli inquinanti che, pur immobilizati, rimangono in situ. Ne deriva pertanto qualche dubbio applicativo qualora debbano essere rispettati limiti restrittivi di qualità dei suoli.

Un ulteriore importante ruolo giocato da talune piante fitoterapiche è quello di fungere da "pompe idrauliche" e riguarda il contenimento della lisciviazione degli inquinanti nelle acque sotterranee. Tale fenomeno è tipico di piante caratterizzate da elevati tassi di evapotraspirazione che consentono di invertire il naturale flusso delle acque meteoriche, impedendone la percolazione verso la falda o comunque limitandola in modo consistente.

Come si può intuire, la fitodepurazione ben si adatta al caso della bonifica di zone inquinate, come le discariche, una bonifica che avviene in modo del tutto naturale.