ETD

• bioremediation

Il presente lavoro di tesi, che si è svolto presso l’Istituto per lo Studio degli Ecosistemi (ISE) del CNR di Pisa, ha avuto l’obbiettivo di esaminare la fattibilità di una tecnologia di enzyme enhanced bioremediation utilizzata da sola e in combinazione con il trattamento di sediment washing, nella decontaminazione e nel recupero funzionale di sedimenti marini di dragaggio.
In particolare, lo studio ha valutato l’efficacia di specifici bioattivatori (microrganismi, enzimi e sinergizzanti selezionati per la biodegradazione dei contaminanti organici) nella decontaminazione del sedimento tal quale e delle due frazioni granulometriche, sabbia fine (200μm - 63μm) e pelite (< 63μm), derivate dal trattamento di sediment washing.
Lo studio è stato condotto in collaborazione con il porto di Livorno per risolvere il problema attuale della gestione dei sedimenti marini di dragaggio. I sedimenti interessati da tale studio sono stati dragati nell’area dell’imboccatura nord del porto e presentavano una contaminazione prevalente di contaminanti organici.
La sperimentazione è iniziata a Luglio 2014 con il trattamento di sediment washing del sedimento di dragaggio su scala pilota ed il successivo trattamento di bioremediation del sedimento tal quale e delle frazioni ottenute (sabbia fine e pelite) su mesoscala. I trattamenti previsti per le tre matrici sono stati: i) controllo (non trattato) e ii) aggiunta di bioattivatori. Sulla pelite, con lo scopo di migliorare la struttura fisica della matrice, si è ritenuto opportuno applicare anche un terzo trattamento con bioattivatori e fango biologico stabilizzato.
Il monitoraggio nel tempo dei sedimenti trattati ha previsto il prelievo delle tre matrici immediatamente dopo l’applicazione dei bioattivatori (t0) e a distanza di uno (t1) e tre mesi (t2). Su tali campioni sono stati determinati diversi parametri, considerati indicatori dei processi di decontaminazione e di recupero della funzionalità biologica:
• parametri chimico-fisici (umidità, pH, conducibilità elettrica, azoto totale, ammoniaca, nitrati, carbonio totale, fosforo totale, fosforo assimilabile);
• parametri biologici (respirazione microbica, attività degli enzimi deidrogenasi, butirrato esterasi, β-glucosidasi, fosfatasi e arilsolfatasi);
• contaminanti inorganici (metalli pesanti totali e assimilabili) e organici (idrocarburi totali).
I risultati hanno messo in evidenza un generale miglioramento delle caratteristiche chimico-nutrizionali e un aumento dell'attività e della respirazione microbica in tutte le matrici sottoposte a bioremediation (soprattutto nella pelite) rispetto ai relativi controlli. Gli enzimi idrolitici fosfatasi e, in particolar modo, β-glucosidasi hanno mostrato un aumento nel tempo nel sedimento tal quale e nella frazione pelitica, suggerendo l'attivazione del metabolismo legato alla presenza di substrati di P e C, rispettivamente.
Gli idrocarburi totali hanno presentato una netta tendenza alla diminuzione nel sedimento tal quale e nella sabbia fine sottoposti a bioremediation. La pelite, trattata e non con bioattivatori, invece, non è stata capace di degradare una quantità significativa di contaminanti organici, molto probabilmente a causa del “seppellimento” di questi composti nei micropori dell’argilla, che risultano inaccessibili ai microrganismi. Solo con l’aggiunta del fango è stato riscontrato un aumento della degradazione degli idrocarburi in questa matrice. Tuttavia, in tutti i trattamenti il livello degli idrocarburi totali è rimasto al di sopra del limite soglia stabilito dal D.Lgs. 152/2006 per l’uso commerciale e industriale (tabella 1, colonna B).
Per quanto riguarda i metalli pesanti, tutte le matrici (soprattutto la sabbia fine) hanno mostrato una bassa concentrazione rispetto al valore soglia imposto dal D.Lgs. 152/2006 per l’uso commerciale e industriale (tabella 1, colonna B); tale concentrazione, come atteso, è rimasta stabile nel corso della sperimentazione. Anche nell’acqua di lavaggio in uscita dall’impianto pilota, i metalli pesanti non hanno superato il limite soglia previsto dallo stesso Decreto per lo scarico superficiale e in fognatura (D.Lgs. 152/2006, tabella 3).
Con lo scopo di riutilizzare i sedimenti decontaminati in campo agronomico-ambientale, si potrebbe pensare di prolungare il processo di bioremediation fino al raggiungimento dei valori limite degli idrocarburi imposti dal D.Lgs. 152/2006 (tabella 1, colonne A e B).