• 16S rRNA
• 18S rRNA
• comunità microbica (microbial community)
• ozonizzazione (ozonation)
• T-RFLP

Il trattamento biologico è una delle fasi principali nella depurazione delle acque reflue. Nel corso di questo processo viene favorita la crescita di microrganismi che degradano e rimuovono la sostanza organica; il prodotto di scarto è il così detto “fango”, costituito da microorganismi, sostanza organica ed acqua. Il fango deve essere stabilizzato al fine di un corretto smaltimento: sia l'effluente depurato che il fango in uscita da un impianto di depurazione devono, infatti, rispettare limiti ben precisi imposti dal Decreto Legislativo 152/06 (Direttiva 91/271 CEE). Trattamento e smaltimento del fango di scarto rappresentano sia una cospicua porzione delle spese di gestione di un impianto, sia una problematica a livello ambientale. Per ovviare a questi problemi tipicamente si cerca di intervenire a monte del processo, cercando di ridurre la produzione di fango. Tra le varie tecniche utilizzate vi è il trattamento con ozono in fase di digestione aerobica. Una sperimentazione con ozono su un impianto di depurazione a scala reale è stata condotta presso il depuratore gestito da Acqualatina S.p.A. e situato a Sabaudia (LT). In tale impianto sono presenti due linee in parallelo. Il trattamento è stato effettuato su una delle due linee a partire da febbraio 2010; i campioni sono stati prelevati tre volte prima dell’inizio del trattamento (novembre, gennaio e febbraio) ed altre tre volte dopo l’inizio (marzo, maggio e luglio), sia dalla vasca di digestione della linea trattata che da quella della linea non trattata ed utilizzata come controllo. Per ciascun campionamento sono stati raccolti sei campioni dalla vasca trattata e quattro campioni dalla vasca di controllo. Scopo di questa tesi è stato lo studio delle comunità microbiche presenti nella vasca di digestione e di come esse si sono modificate nel corso del periodo di studio, in particolare a seguito del trattamento di ozonizzazione.
Sui campioni prelevati al tempo t0, corrispondente al campionamento del 22 febbraio 2010, sono state costruite due libraries, una sul gene codificante il 16S rRNA e una sul gene codificante il 18S rRNA. I campioni sono stati analizzati con la tecnica del T-RFLP (Terminal Restriction Fragment Lenght Polymorphism) che consente un rapido confronto tra comunità di microrganismi a livello spaziale e temporale. Tale tecnica è stata messa a punto durante il lavoro di tesi e applicata al gene codificante il 16S rRNA per la caratterizzazione delle comunità batteriche (su tutti i campioni) e al gene codificante il 18S rRNA per la caratterizzazione delle comunità eucariotiche (solo sui campioni di febbraio). Per l’analisi dei dati ottenuti è stato utilizzato il programma PAST, con cui sono state condotte analisi statistiche multivariate quali la DCA (Detrended Correspondence Analysis) e l’analisi dei gruppi (cluster analysis); inoltre sono stati calcolati i principali indici di diversità utilizzati in letteratura (Blackwood et al., 2007; Saikaly et al., 2005), quali la ricchezza in specie (S), l’indice di Simpson (1/D), l’indice di Shannon (H) e la evenness (E).
Lo screening della library costruita sul 16S rRNA ha mostrato una notevole complessità nella composizione della comunità procariotica, con la predominanza di batteri appartenenti al phylum Proteobacteria. Per quanto concerne gli eucarioti, lo screening della library costruita sul 18S rRNA e il T-RFLP hanno mostrato una minore complessità nella composizione della comunità; tale caratteristica ha permesso di condurre un esperimento di digestione in silico per individuare l’organismo di appartenenza dei T-RFs (Terminal Restriction Fragments) presenti nei profili di T-RFLP.
I risultati dell’analisi di T-RFLP del gene codificante il 16S rRNA hanno rivelato un’elevata similarità dei campioni provenienti da diversi punti della stessa vasca, dimostrando quindi una sostanziale omogeneità nella distribuzione dei batteri nelle vasche stesse. I risultati di T-RFLP dei mesi di novembre - febbraio, e quindi antecedenti il trattamento con ozono, hanno inoltre confermato che le comunità batteriche presenti nelle vasche di digestione delle due linee in parallelo sono sostanzialmente simili nonostante le volumetrie diverse delle due linee. Questo risultato ci ha consentito di poter utilizzare la vasca non ozonizzata come controllo durante la sperimentazione con ozono. L’analisi della linea di controllo nell’intero periodo analizzato ha inoltre evidenziato un andamento di tipo stagionale nella composizione della comunità microbica, che appare quindi influenzata dalle condizioni climatiche generali. Infine, nei campioni prelevati dopo l’inizio della sperimentazione con ozono è stata osservata una chiara distinzione nella composizione microbica delle due vasche; tale osservazione dimostra che l’ozonizzazione ha avuto un impatto sulla struttura delle comunità microbiche, differenziando significativamente le comunità presenti nelle due linee. I dati chimico-fisici prelevati sull’impianto hanno evidenziato il successo della sperimentazione, che ha consentito di ottenere una sostanziale riduzione della produzione di fango in eccesso.