Biotecnologie Industriali

Bioremediation: tecniche per ridurre l’inquinamento ambientale

inquinamentoIl settore delle biotecnologie applicate all’ambiente è in continuo sviluppo. Negli ultimi anni sono sempre più numerosi i casi di contaminazione di suolo o falde acquifere causati dal rilascio di sostanze inquinanti. La bioremediation (biorisanamento) è una tecnica che utilizza sistemi biologici con l’obiettivo di ridurre l’inquinamento dell’aria, delle acque o del suolo. In particolare si utilizzano piante o microrganismi per eliminare sostanze tossiche che vengono degradate e convertite in sostanze innocue, quali anidride carbonica e acqua. La bioremediation va quindi a sfruttare le differenti vie metaboliche  (n.d.r per approfondimento vedi articolo “La natura come fonte di farmaci“) degli organismi, in particolare di quelli che si nutrono di sostanze inquinanti, bonificando l’ambiente. Lo scopo di questa tecnica è dunque quello di eliminare le sostanze inquinanti in modo naturale, con un basso impatto ambientale e offrendo una valida alternativa ai metodi tradizionali di rimozione dei contaminati che non risultano sempre efficaci oltre che particolarmente costosi.

Nei processi di biorisanamento vengono utilizzati sia microrganismi naturali che geneticamente modificati. I microrganismi, infatti, sono ubiquitari e possiedono sistemi metabolici in grado di degradare e utilizzare vari composti tossici come sorgente di energia. Lo sviluppo delle biotecnologie legate alla bioremediation si basa innanzitutto sulla conoscenza delle vie metaboliche evolute dai microrganismi per degradare i composti organici naturali ed eventualmente sfruttabili anche per la degradazione dei composti introdotti nell’ambiente attraverso le attività umane ed industriali. Questi composti sono detti “xenobiotici” quando la loro struttura chimica è diversa da quella delle sostanze naturali e saranno pertanto biodegradabili solo se riconosciuti come substrato dai microrganismi utilizzati. Microrganismi diversi possono essere opportunamente impiegati in serie per ridurre la complessità o la tossicità del contaminante. L’efficienza del processo di bioremediation può essere aumentata impiegando microrganismi geneticamente modificati, in grado di compiere particolari reazioni metaboliche. Oltre all’impiego dei microrganismi e delle piante, un’altra tecnica riguarda l’impiego di opportuni enzimi, isolati da microrganismi, piante e animali.

La bioremediation viene sfruttata anche per convertire in forme meno tossiche e per degradare moltissimi contaminanti organici, come ad esempio pesticidi, organocloruri, bifenili policlorurati (PCB), idrocarburi policiclici aromatici, coloranti sintetici, conservanti del legno, rifiuti da esplosivi e polimeri sintetici. Tutti questi inquinanti sono per natura estremamente resistenti alla biodegradazione da parte della flora e della fauna selvatiche.

Fra le sostanze che possono essere eliminate attraverso il processo di bioremediation, ci sono anche i metalli. Una delle tecniche sfruttata in questo caso, è l’impiego di batteri in grado di rendere solubili alcune specie metalliche. Anche le piante possono essere impiegate nei processi di risanamento da metalli; questa tecnica consiste nel far crescere alcune specie di piante su terreni contaminati in modo che i composti inquinanti vengano assorbiti dalle radici e possano quindi essere convertiti dalle cellule della pianta. Molte piante, infatti, sono in grado di accumulare metalli pesanti essenziali allo sviluppo quali ferro, manganese, zinco, rame, magnesio, molibdeno e nichel.

Un altro tipo di applicazione di bioremediation riguarda l’impiego di alcuni batteri in grado di “ripulire” il mare dal petrolio degradando dei composti recalcitranti con produzione di acqua e gas. Quindi per risanare il mare dopo un disastro ecologico, oltre agli interventi di tipo fisico, come il trasferimento delle sostanze contaminanti, o chimico, con l’utilizzo di prodotti ad azione disperdente, l’impiego di questi batteri potrebbe dare un significativo contributo al recupero delle risorse ambientali.

Un ulteriore esempio di biorisanamento è lo studio di alcune specie di funghi che potrebbero essere impiegati nel recupero delle aree contaminate da uranio impoverito. I funghi, infatti, riescono a “bloccare” l’uranio impoverito in una forma minerale difficilmente assimilabile da animali, piante e falde acquifere. I funghi sono in grado di produrre alcuni acidi organici che convertono l’uranio in una forma che i funghi stessi riescono ad assorbire, facendolo poi interagire con altri composti. Alla fine del processo, l’uranio solubile con alcuni fosfati porta alla formazione di un nuovo minerale che viene depositato intorno alla biomassa del fungo.

Varie tecniche di bioremediation sono state sfruttate con successo per trattare un’area contaminata da petrolio in seguito ad un incidente avvenuto del 1994, coinvolgendo circa 5 km2 di terreno agricolo a Trecate (in provincia di Novara). Il biorisanamento applicato a quest’area è avvenuto in diverse fasi, ha coinvolto differenti tecniche e ha dato buoni risultati di recupero del territorio inquinato.

 Fonti:

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