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Archivio digitale delle tesi discusse presso l'Università di Pisa

 

Tesi etd-05102018-003734


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
ANGELINI, TOMMASO
URN
etd-05102018-003734
Titolo
Caratterizzazione di un nuovo isolato batterico, alo-alcalofilo: applicazione in processi biotecnologici per l'ossidazione dei solfuri
Struttura
BIOLOGIA
Corso di studi
BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI E INDUSTRIALI
Commissione
relatore Dott.ssa Di Gregorio, Simona
Parole chiave
  • fed-batch bioreactor
  • pipeline
  • genome assembly
  • gene expression
  • ddpcr
  • thioalkalivibrio
  • biological treatment
  • haloalkaliphilic
  • sulfur oxidizing bacteria
  • sob
  • h2s
  • sulfur metabolism
  • rimozione solfuri
  • metabolismo zolfo
  • biozolfo
  • chemiolitotrofia
  • ossidazione solfuri
  • biotecnologie
  • acido solfidrico
  • sulfidic spent caustic
  • scrubber
  • sulfide removal
Data inizio appello
28/05/2018;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
28/05/2021
Riassunto analitico
Il solfuro di idrogeno H2S è un sottoprodotto altamente tossico di alcune attività industriali quali l’industria alimentare, i processi di trattamento acque reflue a fanghi attivi, la produzione di carbon coke e della cellulosa, la concia delle pelli, la raffinazione del petrolio e la rifinitura di oli grezzi. I processi di rimozione dei solfuri in questi ambiti si basano per lo più su tecniche chimico-fisiche, economicamente dispendiose ed energivore, che spesso portano ad ulteriori problematiche legate al successivo smaltimento delle sostanze utilizzate. Gli evidenti limiti di tali tecniche hanno spinto a studiare metodiche alternative, più economiche ed environmental-friendly, quali le tecniche microbiologiche, in grado di sfruttare i naturali processi biologici per rimuovere i composti dello zolfo dalle acque e dai gas inquinati. Più nello specifico, è stato possibile sfruttare il metabolismo batterico per ossidare l’idrogeno solforato a zolfo elementare “S0” e a solfato SO42-, sostanze più facilmente removibili dal mezzo, meno tossiche o riutilizzabili in ambito industriale.
E’ alla luce dei vantaggi ottenibili grazie a tali tecniche biologiche e all’esigenza di mettere a punto processi industriali sfruttando le capacità metaboliche di specifici microrganismi che si inserisce questo lavoro di tesi.
Il ceppo 10FS10 del genere Thioalkalivibrio è stato isolato in sedimenti provenienti dal Canale Navicelli, che collega la città di Pisa al porto di Livorno. L’obiettivo della ricerca è stato quello di caratterizzare il ceppo batterico, e di effettuare una prima analisi della resa delle sue capacità metaboliche, legate all’ossidazione del solfuro di idrogeno e del tiosolfato a zolfo elementare e solfato, in soluzioni alcaline (pH 9.5) ad alta concentrazione di sodio (1M). Ciò è stato possibile grazie all’inoculo del ceppo 10FS10 in due bioreattori Fed-Batch (del volume di 2 e 5L), ed il monitoraggio nel tempo delle attività metaboliche del batterio. La caratterizzazione è stata possibile grazie a tecniche di Sequenziamento di Nuova Generazione (NGS) del genoma ed alle successive analisi dei dati mediante assemblaggio e annotazione dello stesso in silico. Questi studi hanno permesso di evidenziare specifici cluster genici eventualmente responsabili dell’ossidazione dei composti ridotti dello zolfo. Uno studio sull’espressione dei geni coinvolti è stato ottenuto attraverso la quantificazione dell’RNA messaggero mediante l’utilizzo della tecnica innovativa Droplet Digital PCR (ddPCR). Le cinetiche di processo sono commentate nell’ottica del trasferimento del processo su scala pilota per applicazione a problematiche reali, quali il recupero di scrubber chimici (soda caustica) adsorbente solfuri, nelle fasi di estrazione del petrolio.
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