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Biorisanamento di sedimenti e di altre matrici marine

Docenti e ricercatori di riferimento

Francesca BeolchiniAntonio Dell'Anno - Mauro Marini - Francesco Regoli - Giulio Zanaroli

Graphical abstract: Zanaroli et al., Current Opinion in Biotechnology, 2015, 33:287-295

I sedimenti sono il principale serbatoio di accumulo a lungo termine di inquinanti organici idrofobici rilasciati in ambiente marino, che si adsorbono e concentrano nella frazione organica del sedimento, dove persistono per anni grazie alla loro elevata stabilità chimica e recalcitranza alla degradazione. Attraverso gli organismi bentonici, dal sedimento tali inquinanti possono entrare nella catena alimentare, risalendo, biomagnificandosi ed esercitando effetti tossici attraverso la rete trofica fino all’uomo. I sedimenti marini contaminati sono raramente sottoposti a processi di decontaminazione. In tali casi, sono spesso gestiti tramite dragaggio ed eventuale trattamento chimico-fisico ex-situ, approccio costoso e ad elevato impatto ambientale, o mediante capping, procedura che si limita a ridurre la diffusione dell’inquinante verso la colonna d’acqua senza rimuoverlo. Essi rappresentano pertanto un problema ambientale serio, che ancora non ha soluzioni definitive e sostenibili. E’ noto che diversi microrganismi, anche in condizioni anaerobiche tipicamente presenti nei sedimenti marini poco sotto l’interfaccia con la colonna d’acqua, possono biodegradare completamente diverse classi di inquinanti, o biotrasformarli in prodotti meno o non tossici. Tali processi biodegradativi, tuttavia, sono spesso molto lenti e limitati in sito da diversi fattori, quali basse concentrazioni dei microrganismi con capacità degradativa, la carenza di nutrienti o dei necessari accettori o donatori di elettroni, la competizione per essi fra i membri della comunità microbica, nonchè la scarsa biodisponibilità dell’inquinante. Le tecniche di biorisanamento mirano a stimolare i processi biodegradativi intervenendo in modo mirato su tali fattori.

Le nostre attività di ricerca in questo ambito sono focalizzate sul biorisanamanto di sedimenti marini contaminati da idrocarburi del petrolio e da inquinanti organici prioritari polialogenati. Allo studio del pathway e della velocità del processo di degradazione dell’inquinate nel sedimento contaminato è affiancata la caratterizzazione e il monitoraggio della biodisponibilità dell’inquinante, la caratterizzazione della comunità microbica, l’identificazione e caratterizzazione dei membri della comunità con capacità degradativa, e lo sviluppo di strategie di biostimolazione  basate i) sulla somministrazione in sito di composti chimici quali biosurfattanti, nutrienti, donatori o accettori di elettroni necessari ai microrganismi degradatori, o ii) sull’introduzione nel sedimento di elettrodi polarizzati quali donatori e/o accettori di elettroni e per la creazione delle ottimali condizioni redox favorevoli al processo degradativo.

Immagine. Graphical abstract. Zanaroli et al., Current Opinion in Biotechnology, 2015, 33:287-295