Degradazione degli idrocarburi con accettori solidi di elettroni. Caratterizzazione delle comunità microbiche e potenziali applicazioni

Gli idrocarburi petroliferi sono contaminanti molto diffusi. Per la bonifica di siti contaminati da idrocarburi possono essere usate sia tecniche chimico-fisiche, sia tecniche biologiche. Le tecniche biologiche hanno due vantaggi: consentono la completa rimozione del contaminante, invece che il trasferimento in un’altra fase, e sono più economiche. La biodegradazione è più rapida in condizioni aerobiche, ma l’aggiunta di ossigeno può essere costosa e tecnicamente difficile. Recentemente è stata proposta la possibilità di usare sistemi bioelettrochimici (BESs) come un approccio alternativo per la bonifica dei siti contaminati da idrocarburi. L’obiettivo di questa tesi di dottorato è di incrementare le conoscenze necessarie all’applicazione dei BESs per la biodegradazione degli idrocarburi. Le biobarriere (BBs) sono una nuova tecnologia per il trattamento delle falde contaminate. Le comunità microbiche di due BBs per il trattamento a scala di laboratorio di acque di falda contaminate da benzina sono state caratterizzate tramite metodi molecolari. Sono stati allestiti due esperimenti, con e senza inoculo microbico selezionato ma non si sono osservate differenze in termini di rimozione. Le comunità microbiche nella prova senza inoculo selezionato erano dominate dal genere Thauera, indicando la presenza di microambienti con bassa concentrazione di ossigeno. I risultati hanno mostrato the l’inoculo microbico è stato in grado di persistere solo parzialmente sulla pomice e che la bioaugmentation non ha portato ad un aumento delle capacità degradative. Inoltre il controllo della quantità di ossigeno è emerso come un parametro chiave per il successo del trattamento. L’uso di BESs potrebbe essere una valida alternativa per la stimolazione della degradazione anaerobica in BBs. Questa possibilità è stata studiata a livello preliminare usando per stimolare la degradazione di una miscela di BTEX e MTBE. Gli esperimenti hanno permesso di osservare la produzione di corrente elettrica associata alla degradazione degli idrocarburi. Durante il lavoro di tesi è stata inoltre valutata la possibilità di stimolare la rimozione degli idrocarburi in ambiente marino tramite metodi bioelettrochimici. Il toluene è stato usato come idrocarburo modello testando diversi potenziali anodici (0 mV e +300 mV vs Ag/AgCl) e le comunità microbiche sono state caratterizzate tramite sequenziamento del gene 16S rRNA. La degradazione del toluene è stata accoppiata alla produzione di corrente elettrica. Tuttavia, i picchi di corrente sono diminuiti nel tempo. Il monitoraggio delle concentrazioni di solfati/solfuri ha suggerito che il ciclo dello zolfo potrebbe giocare un ruolo importante nella degradazione bioelettrochimica del toluene, portando alla passivazione dell’anodo. Le comunità microbiche sono risultate essere dominate da solfato riduttori, in particolare la famiglia delle Desulfobulbaceae potrebbe essere legata sia alla produzione di corrente sia alla degradazione del toluene.