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Efficiency & Environment - Maggio 2016
di substrato, ad opera dei microorganismi pre-
senti nella fase acquosa, causa il conseguente
trasferimento di nuovo substrato dalla fase di
partizione per ristabilire l’equilibrio termodi-
namico, regolando così l’alimentazione di sub-
strato ai microrganismi in funzione della cine-
tica di biodegradazione.
L’efficace funzionamento del sistema è stretta-
mente dipendente dalle caratteristiche della fase
di partizione: il solvente, oltre all’immiscibilità
con la fase acquosa, deve essere caratterizzato
da ridotta volatilità, biocompatibilità (non tos-
sico per i microrganismi), non biodisponibilità
(non utilizzabile dai microrganismi), ed elevata
affinità per il composto tossico
[2]
. Un limite del
sistema Tppb con solvente liquido è la possibilità
che il solvente sia biodisponibile, diventando, a
seguito di processi di acclimatazione della bio-
massa, un substrato alternativo, come potrebbe
accadere con colture miste, utilizzate nel tratta-
mento di acque di scarico industriali.
L’uso di particelle solide di natura polimerica
costituisce una valida alternativa ai solventi li-
quidi
[3]
in quanto molti polimeri sono in grado
di assorbire composti xenobiotici e rilasciarli in
modo controllato, agendo per ‘assorbimento’
analogamente a solventi liquidi. I polimeri pre-
sentano, rispetto ai solventi, ulteriori vantaggi
in quanto resistenti alla degradazione microbi-
ca, non danno luogo a formazione di emulsio-
ni, sono chimicamente inerti, facilmente riu-
tilizzabili e poco costosi. Inoltre, essi possono
essere sagomati e adattati alla volumetria del
reattore e la loro selettività migliorata attra-
verso la selezione del monomero costituente, l’aggiunta di
gruppi funzionali o con copolimerizzazione e cross-linking,
in modo da ‘adattare’ le loro proprietà di sequestro/rilascio
in relazione ai composti tossici da rimuovere. Infine, la for-
ma solida, rende più facile la loro manipolazione e il loro
recupero completo al termine del processo. Una recente op-
portunità applicativa del processo prevede l’impiego di po-
limeri di recupero quali mezzi assorbenti, con l’intento di ri-
utilizzare un ‘rifiuto’ per il trattamento di un altro rifiuto che,
oltre ad avere il vantaggio del costo inferiore
[4]
, risponde alla
caratteristiche di sostenibilità ambientale promuovendo il
riutilizzo di un prodotto di scarto. Oggetto di precedenti stu-
di
[5,6]
è stata l’applicazione degli pneumatici usati ridotti in
forma granulare come alternativa ai polimeri commerciali.
Caso di studio: rimozione di clorofenoli
I composti fenolici, per la loro buona solubilità in fase ac-
quosa, sono estremamente diffusi nelle acque superficiali e
sotterranee, nelle quali vengono introdotti per cause natu-
rali ma soprattutto antropiche, dato il massiccio uso di tali
composti e dei loro precursori in campo industriale e agri-
colo. Nel settore chimico i fenoli sono presenti negli scarichi
di diverse tipologie di impianti quali quelli di conversione
del carbone, cokerie, raffinerie e industrie petrolchimiche,
lavorazione di resine e fibre di vetro e produzione di erbicidi.
I composti fenolici più critici per il loro impatto ambientale
e per gli effetti sulla salute umana sono i clorofenoli che ten-
dono ad accumularsi nelle matrici biologiche.
Il caso di studio riportato in questo lavoro è relativo alla
biodegradazione del 2,4-diclorofenolo (DCP) composto
rappresentativo della classe dei clorofenoli la cui presenza
nell’ambiente deriva principalmente dall’idrolisi del diffu-
sissimo diserbante acido 2,4-diclorofenossiacetico e dalla
foto-degradazione del triclosan, comune antibatterico e
antifungino. Esso è un composto xenobiotico difficilmente
biodegradabile in quanto, al di sopra di un valore soglia di
concentrazione inibisce l’attività microbica (il suo EC50, os-
sia il valore di concentrazione che dimezza l’attività microbi-
ca, misurato mediante test Microtox, è pari a 5 mg/L
[7]
).
Metodologia
Nella sperimentazione proposta sono stati testati come fasi di
partizione un polimero commerciale (figura 2) il Tone (Dow
Chemical Canada Inc.) e pneumatici di scarto ridotti in forma
granulare (Recovery Technologies Canada Inc.).
Figura 2 -
Polimero
commerciale
Tone (a)
e pneumatico
di scarto (b)
Figura 1 -
Reattore
sequenziale-
Tppb in fase
di sedimentazione