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Trattamento biologico di matrici contaminate

Parole chiave: biodegradazione, biostimolazione, bioreattori, immobilizzazione microbica, modellazione.

L’obiettivo del filone di ricerca è di sviluppare processi biotecnologici innovativi per la decontaminazione di suoli, sedimenti, acque di falda e acque reflue contaminati da inquinanti organici a basso peso molecolare, clorurati e non, e polimerici mediante i) la stimolazione della popolazione microbica indigena della matrice contaminata, anche tramite l’eventuale fornitura di un opportuno substrato di crescita (cometabolismo), o ii) l’introduzione nella matrice contaminata da trattare di popolazioni microbiche specializzate nella degradazione dell’inquinante (bioaugmentation).

L’approccio utilizzato prevede: (1) l’arricchimento e selezione delle colture microbiche presenti nella matrice contaminata, in grado di degradare l’inquinante; (2) la caratterizzazione biochimica, fisiologica, cinetica e filogenetica delle colture microbiche; (3) la progettazione, lo sviluppo, l’ottimizzazione e lo scale-up del processo biodegradativo; (4) la caratterizzazione e valutazione del processo, attraverso un monitoraggio integrato di tipo chimico, microbiologico, biologico-molecolare ed eco-tossicologico; (5) la modellazione complessiva, fluodinamica e cinetica, del processo e la sua eventuale ulteriore ottimizzazione sulla base dei risultati ottenuti.

Le attività di ricerca sono rivolte a: a) sviluppare processi a biomassa adesa in reattori a letto impaccato per la decontaminazione di acque di fal-da e reflui contaminati da surfattanti sintetici non ionici, policlorobifenili (PCB), acidi clorobenzoici, fenoli e solventi clorurati; b) sviluppare strategie innovative (uso di agenti mobilizzanti biogeni per incrementare la biodisponibilità dell’inquinante; bioaugmentation; comteabolismo) per la decontaminazione di suoli; c) rilevare, caratterizzare e stimolare in modo mirato i processi di degradazione microbica di inquinanti organici (clorurati e non) in sedimenti anaerobici; d) verificare applicabilità ed efficienza delle tecniche di biodegradazione proposte al trattamento di acque di prima pioggia provenienti dal dilavamento di superfici stradali ad alto traffico o da piazzali industriali, studiando su scala pilota l’implementazione del processo su schemi d’impianto SBR o ad intermittenza.

Principali pubblicazioni

Frascari D., Fraraccio S., Nocentini M., Pinelli D. (2013). Aerobic / anaerobic / aerobic sequenced biodegradation of a mixture of chlorinated ethenes, ethanes and methanes in batch bioreactors. Bioresource Technology 128, 479-486.

Zanaroli G., Balloi A., Negroni A., Borruso L., Daffonchio D., Fava F. (2012). A Chloroflexi bacterium dechlorinates polychlorinated biphenyls in marine sediments under in situ-like biogeo-chemical conditions. Journal of Hazardous Mate-rials 209-210, 449-457.

Zanaroli G., Negroni A., Vignola M., Nuzzo A., Shu H. – Y., Fava F. (2012). Enhancement of microbial reductive dechlorination of polychlorinated biphenyls (PCBs) in a marine sediment by nanoscale zerovalent iron (NZVI) particles. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 87, 1246-1253.

Ciavarelli R., Cappelletti M., Fedi S., Pinelli D., Frascari D. (2012). Chloroform aerobic cometabolism by butane-growing Rhodococcus aetherovorans BCP1 in continuous-flow biofilm reactors. Bioprocess Biosystems Engineering 35, 667-681.

Frascari D., Cappelletti M., Fedi S., Verbaschi A., Ciavarelli R., Nocentini M., Pinelli D. (2012). Application of the growth substrate pulsed feeding technique to a process of chloroform aerobic cometabolism in a continuous-flow sand-filled reactor. Process Biochemistry 47, 1656-1664.

Zanaroli G., Balloi A., Negroni A., Daffonchio D., Young L.Y., Fava F. (2010). Characterization of the microbial community from the marine sediment of the Venice lagoon capable of reductive dechlorination of coplanar polychlorinated biphenyls (PCBs). Journal of Hazardous Materi-als 178, 417 - 426.

Zanaroli G., Di Toro S., Todaro D., Varese G.C., Bertolotto A., Fava F. (2010). Characterization of two diesel fuel degrading microbial consortia enriched from a non-acclimated, complex source of microorganisms. Microbial Cell Factories 9, 10.

Luccarini L., Bragadin G.L., Colombini G., Mancini M., Mello P., Montali M., Sottara D. (2010). Formal verification of wastewater treatment processes using events detected from continuous signals by means of artificial neural networks. Case study: SBR plant, International Review: Environmental Modelling & Software. Thematic issue on modelling and automation water and wastewater treatment processes 25, 648-660.

Di Gioia D., Sciubba L., Bertin L., Barberio C., Salvatori L., Frassinetti S., Fava F. (2009). Nonylphenol polyethoxylate degradation in aqueous waste by the use of batch and continuous biofilm bioreactors. Water Research 43, 2977 - 2988.

Occulti F., Camera Roda G., Berselli S., Fava F. (2008). Sustainable decontamination of an actual site aged PCB polluted soil through a biosurfactant-based washing followed by a photocatalytic treatment. Biotechnology and Bioengineering 99, 1525 - 1534.

Progetti di ricerca correlati

Progetto EU FP7-KBBE-2012-3.5-02 ID 312100: BIOCLEAN (Novel biotechnological approaches for biodegrading and promoting the environmental biotransformation of synthetic polymeric ma-terials).

Progetto EU FP7-KBBE-2012-3.5-01 ID 312139: KILL SPILL (Integrated biotechnological solutions for combating oil spills).

Progetto EU FP7-KBBE-2010-4 ID 265946: MINOTAURUS (Microorganism and enzyme Immobilization: novel techniques and approaches for upgraded remediation of underground-, wastewater and soil).

Progetto EU FP7-KBBE-2010-4 ID 266473: ULIXES (Unravelling and exploiting Mediterranean Sea microbial diversity and ecology for xenobiotics’ and pollutants’ clean up).

PRIN 2008: Processi innovativi per il risanamento sostenibile di acque sotterranee contaminate da composti clorurati.