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• Idrocarburi policiclici aromatici (IPA)

Lo smaltimento di composti organici di natura aromatica, sia esistenti in natura sia prodotti dall’uomo, è una problematica d’interesse globale che coinvolge aspetti ecologici, economici e politici. L’industria chimica, con la produzione di polimeri, combustibili, solventi, pesticidi e farmaci provoca il rilascio nell’ambiente di xenobiotici, ossia composti di sintesi, con struttura diversa da quella di molecole di origine naturale, estranei alla biosfera. In senso lato il termine xenobiotico può essere utilizzato anche per quei composti che, sebbene di origine naturale, normalmente non sono presenti in quantità apprezzabili nella biosfera, come, ad esempio gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA). Gli IPA costituiscono una complessa classe di composti organici presenti nel carbone fossile e nel petrolio e il loro rilascio nell’ambiente, per cause antropiche, avviene nel corso di combustioni incomplete di combustibili fossili, legname, prodotti organici in generale, quali i rifiuti urbani. La contaminazione dei suoli da IPA è un problema di particolare interesse poiché 16 di questi composti sono stati classificati dall' US Environmental Protection Agency (US-EPA) come tossici. D’altra parte il suolo è una risorsa essenzialmente, non rinnovabile, che svolge numerose funzioni per le attività umane e la sopravvivenza degli ecosistemi. La commissione europea ha istituito un quadro normativo nel 2006 per la protezione dei suoli e il ripristino di quelli degradati a causa dell’inquinamento, mediante una serie di interventi di bonifica finalizzati a ridurre significativamente il rischio per la salute umana e per l’ambiente. In questo contesto le tecnologiche di bonifica biologica, con particolare riferimento a quelle dedicate al recupero di suoli contaminati da composti organici e/o metalli, hanno una posizione preminente nel pool di interventi adottati in caso di ripristino ambientale, in quanto capaci di restituire suoli decontaminati e conservarne e/o migliorarne le caratteristiche pedologiche.
Il presente progetto di tesi si è svolto in ambito ad una collaborazione tra il Dipartimento di Biologia dell’Università di Pisa e la Teseco SpA dal titolo: Studio sull'applicazione di sistemi di biorisanamento ambientale mediante impianti di biopile e/o bioreattori.
Allo scopo di bonificare un terreno caratterizzato da una contaminazione storica da IPA (6479 ppm) è stata messa a punto una biopila su scala pilota (7 tonnellate di suolo) presso lo stabilimento Teseco SpA di Ospedaletto, Pisa. Il progetto si basa su una tecnica di risanamento biologico ex situ, in cui la flora batterica autoctona del terreno, mediante il controllo di opportune condizioni chimico-fisiche, attua la degradazione degli inquinanti, principalmente attraverso processi co-metabolici. La biopila è stata inizialmente ammendata con un bulking agent che consiste in una matrice ligno-cellulosica ad alta carica batterica e fungina derivante dalla produzione industriale del fungo edule P. ostreatus. Lo studio pilota è stato caratterizzato da campionamenti progressivi di terreno per controllare l’avanzamento della bonifica. Gli IPA sono stati monitorati mediante gascromatografia combinata a spettrometria di massa (GC-MS); il monitoraggio della popolazione batterica e fungina nella biopila è stato effettuato mediante misurazione del Biochemical oxygen demand, e della biomassa coltivabile. Inoltre sono stati isolati ceppi microbici in grado di utilizzare 4 IPA ad alto peso molecolare come unica fonte di carbonio ed in grado di produrre surfattanti anionici. Questi ultimi sono stati arricchiti e re-inoculati nel terreno della biopila allo scopo di accelerare la degradazione della componente più recalcitrante della contaminazione da IPA. L'ecologia microbica del sistema nelle sue diverse condizioni è stata monitorata mediante analisi Denaturing Gradient Gel Elettrophoresis (DGGE) sulle regioni ipervariabili dei geni rDNA 16S ed 18S dei batteri e dei funghi rispettivamente.

Il presente lavoro di tesi si inserisce nell’ambito del progetto di collaborazione tra il Dipartimento Ricerca e Sviluppo di Teseco SpA ed il Dipartimento di Biologia dell’Università di Pisa relativo allo “Studio sull’applicazione di sistemi di biorisanamento ambientale mediante biopile e/o bioreattori”.