Biorisanamento: una biotecnologia verde per un futuro sostenibile

Introduzione

Negli ultimi decenni l’inquinamento ambientale è diventato uno dei problemi più significativi da affrontare per la salvaguardia dell’ecosistema globale. La rapida industrializzazione e l’uso smodato di combustibili fossili sta provocando un deterioramento della qualità degli ecosistemi, con conseguenze che minacciano la biodiversità e la salute umana. In risposta a questa crisi, il biorisanamento ambientale si è affermato come una biotecnologia innovativa e sostenibile per il nostro ambiente.

Immagine rappresenta le gravi conseguenze ambientali delle attività umane.
Figura 1 – Conseguenze ambientali delle attività umane.

Perciò, in questo articolo cercheremo di fornire una breve panoramica di questa biotecnologia e delle sue applicazioni pratiche, esplorando alcuni esempi concreti di biotecnologie per l’ambiente.

Ruolo dei microrganismi nel biorisanamento ambientale

Il principio fondamentale del biorisanamento ambientale si basa sulla capacità di specifici microrganismi di metabolizzare contaminanti complessi come idrocarburi e solventi organici, trasformandoli in acqua, anidride carbonica e biomassa. Questi microrganismi, tra cui batteri e funghi, svolgono un ruolo cruciale, ma la loro efficacia dipende dalla capacità di questi di adattarsi alle condizioni ambientali e dalla disponibilità di nutrienti necessari per sostenere la loro attività metabolica.

Fasi del processo di biorisanamento ambientale

Generalmente il processo di biorisanamento si articola in 4 fasi:

  1. Caratterizzazione del sito contaminato: prima di iniziare qualsiasi intervento, è fondamentale condurre un’analisi dettagliata del sito per identificare i di contaminanti presenti. La complessità chimica e la tossicità di questi influiscono sulla scelta delle strategie di bonifica.
  2. Bioaumento (Bioaugmentation): a volte i microrganismi autoctoni non sono sufficientemente numerosi o efficienti per degradare completamente le sostanze tossiche nel tempo desiderato. In questi casi, è possibile introdurre nuovi microrganismi con pathway metabolici specifici per accelerare il processo di bonifica.
  3. Biostimolazione: per aumentare l’efficienza del processo, si aggiungono nutrienti come azoto e fosforo per stimolare la crescita e l’attività di biorisanamento ambientale dei microrganismi coinvolti.
  4. Monitoraggio e verifica: attraverso metodiche analitiche come la cromatografia (GC – HPLC) accoppiata a spettrometria di massa si monitora l’efficacia del processo misurando la riduzione del contaminanti nel tempo, con una precisione nell’ordine dei ppb (parti per miliardo).

E’ da specificare che Bioaumento e Biostimolazione sono due tecniche distinte del biorisanamento ambientale, e non sempre utilizzate insieme e nell’ordine indicato. Questo si decide dopo aver caratterizzato il sito contaminato.

Applicazioni pratiche di biorisanamento ambientale

Deepwater Horizon e biorisanamento in ambienti marini
Nel 2010, l’esplosione della piattaforma petrolifera Deepwater Horizon ha provocato uno dei più gravi disastri ambientali marini della storia, riversando milioni di litri di greggio nel Golfo del Messico. Per mitigare gli impatti di questa catastrofe, sono state messe in atto diverse strategie, tra cui il biorisanamento. L’introduzione di specifici ceppi batterici, selezionati per la loro capacità di degradare gli idrocarburi presenti nel petrolio, in combinazione con l’apporto di nutrienti essenziali (biostimolazione), ha accelerato significativamente i processi naturali di biodegradazione. Questa strategia ha permesso di ridurre la persistenza degli inquinanti nell’ambiente marino, proteggendo gli ecosistemi costieri e la biodiversità.

Disastro ambientale della piattaforma petrolifera Deepwater Horizon nel 2010 che ha portato allo sversamento di milioni di tonnellate di petrolio
Figura 2 – Disastro ambientale dalla piattaforma petrolifera Deepwater Horizon.

Biorisanamento degli ambienti marini costieri
Per gli ambienti costieri, i batteri resistenti al sale come Serratia spp. si sono dimostrati efficaci per il biorisanamento ambientale delle coste contaminate. Questi batteri producono biosurfattanti che facilitano la degradazione degli idrocarburi, migliorando la loro biodisponibilità per altri microrganismi.

Degradazione di specifici contaminanti
Gli sviluppi delle biotecnologie e dell’ingegneria genetica hanno permesso la selezione di ceppi di Pseudomonas putida capace di degradare contemporaneamente miscele di benzene, toluene e p-xilene. Perciò questi microrganismi permettono di metabolizzare simultaneamente diverse sostanze, garantendo così una maggiore efficienza di degradazione per il biorisanamento.

Vantaggi e limiti del Biorisanamento

Il biorisanamento è vantaggioso rispetto alle tecniche tradizionali di bonifica ambientale, in quanto è una metodologia ecocompatibile che utilizza processi naturali per risolvere i problemi ambientali complessi. Questa inoltre può essere applicata direttamente sul sito contaminato, riducendo così i costi di trasporto e smaltimento degli inquinanti.

Tuttavia, non è priva di limiti. Le condizioni ambientali come la temperatura ed il pH giocano un ruolo fondamentale per l’efficienza del biorisanamento. Se non adeguatamente controllate, queste variabili possono ridurre drasticamente la velocità di biodegradazione. Inoltre è fondamentale tenere conto che i microrganismi introdotti nell’ambiente con il bioaumento non riescono a competere con la microflora autoctona, limitando l’efficacia del processo, in particolare per le biotecnologie adattate all’ambiente.

Prospettive future

Le ricerche nel camppo del biorisanamento continuano ad esplorare nuove tecnologie per migliorare l’efficacia del processo. Tra queste, l’ingegneria genetica sta giocando un ruolo chiave nello sviluppo di ceppi microbici con capacità degradative potenziate. Inoltre, l’integrazione di tecniche di biorisanamento con altre tecnologie innovative, come l’uso di nanomateriali per aumentare la biodisponibilità degli inquinanti, rappresenta una promettente direzione per il futuro del biorisanamento nelle biotecnologie e per la protezione dell’ambiente.

In conclusione, il biorisanamento per mezzo delle biotecnologie microbche rappresenta una soluzione sostenibile ed a basso impatto ambientale per affrontare l’inquinamento ambientale, permettendo il ripristino degli ecosistemi danneggiati e contribuendo ad un futuro più sostenibile e green.

Fonti

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