Università degli studi di Napoli Federico II

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1 Università degli studi di Napoli Federico II Scuola Politecnica e delle Scienze di Base Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale Tesi di Laurea Magistrale in Ingegneria per l'ambiente e il Territorio Applicabilità di un processo biologico per il recupero di terre rare attraverso alghe estremofile" 1 Relatore Ch.mo Prof. Ing. Massimiliano Fabbricino Correlatore Ing. Marco Race Prof.ssa Claudia Ciniglia Anno Accademico Candidato Raffaella Sbrescia Matr.: M67/316

2 Obiettivi e finalità della tesi Recupero di Cerio attraverso Galdieria Sulphuraria Galdieria Sulphuraria Cerio 2

3 Obiettivi e finalità della tesi Recupero di Cerio attraverso Galdieria Sulphuraria 3

4 Obiettivi e finalità della tesi Refluo contenente Terre rare ph acido Contatto alga -refluo Verifica dell assorbimento Alga contaminata Fase di separazione Refluo decontaminato Estrazione del metallo 4

5 Obiettivi e finalità della tesi Fase 1 Fase 2 Fase 3 Verifica dell accumulo di Cerio attraverso Galdieria Sulphuraria Studio del comportamento dell alga in presenza del metallo % Ce nella biomassa - meccanismo di Uptake 5

6 Obiettivi e finalità della tesi Recupero e riciclaggio dei RAEE 6

7 Terre rare Cosa sono 7

8 Terre rare Utilizzo 8

9 Terre rare Mercato: Domanda e offerta 9

10 Cerio: caratteristiche chimico-fisiche Elemento metallico, di colore argenteo Tenero, duttile e malleabile 10 E presente in minerali come allanite, monazite e cerite. È un forte riducente e s incendia spontaneamente all'aria se riscaldato fino a C. Compressione e raffreddamento ne cambiano lo stato di ossidazione, che passa da 3 a 4

11 Galdieria Sulphuraria Specie: unicellulare,estremofila di alghe rosse, termoacidofila e fotoautotrofica ph: 0 4 Temperatura: fino a 56 C Origine: sorgenti calde ed ambienti solfatarici 11

12 Sperimentazione ACUF427 - Gunnever,Islanda ACUF017 - Napoli, Italia ACUF Craters of the Moon, Nuova Zelanda THAL033 - GengZiPeng, Taiwan SAG Yellowstone National Park G. Sulphuraria Alghe Tipologia prove Tipologia campioni Concentrazioni analizzate Giorni di campionamento analizzati ACUF 427 Prove in triplo Biomassa Biomassa con EDTA Totale 10 mg/l; 25 mg/l 1 e 14 Biomassa Prove in singolo Totale 50 mg/l; 75 mg/l;100 mg/l; 125 mg/l 1 e 14 ACUF 5712 Biomassa Prove in singolo Totale 10 mg/l; 25 mg/l; 50 mg/l 1 e 14 ACUF 017 Biomassa Prove in singolo Totale 10 mg/l; 25 mg/l; 50 mg/l 1 e 14 THAL 033 Prove in doppio Surnatante 10 mg/l; 25 mg/l; 50 mg/l; 75 mg/l;100 Totale mg/l; 125 mg/l; 150 mg/l; 200 mg/l; 250 1, 3 e 14 SAG. 107,79 Prove in doppio Surnatante Biomassa 10 mg/l; 250 mg/l 1,3 e 14 12

13 Sperimentazione Fase 1 Contaminazione alghe Densità cellulare Tasso di crescita relativo Vitalità Fase 2 Mineralizzazione Filtrazione Fase 3 Analisi ICP-MS 13

14 Sperimentazione Fase 1 Contaminazione alghe Densità cellulare Tasso di crescita relativo Vitalità Fase 2 Mineralizzazione Filtrazione Fase 3 Analisi ICP-MS 14

15 Sperimentazione Fase 1 Contaminazione alghe Densità cellulare Tasso di crescita relativo Vitalità Fase 2 Mineralizzazione Filtrazione Fase 3 Analisi ICP-MS 15

16 Verifica presenza cerio con rosso di alizarina SAG ACUF 017 THAL 033 ACUF

17 Cell density (x 10 4 Cells/mL) Densità cellulare (x 10 4 cells/ml) Risultati: Densità cellulare Cell density (x 10 4 Cells/mL) Densità cellulare ACUF Time (Days) Allen 10mg/L 25mg/L 50mg/L 75mg/L 100mg/L 125mg/L Densità cellulare ACUF Time (Days) Allen Allen+Ceri um 10mg/L Allen+Ceri um 25mg/L Allen+Ceri um 50mg/L Densità cellulare SAG Allen 10mg/L 25mg/L 50mg/L 75mg/L 100mg/L 125mg/L Giorni Densità cellulare THAL Allen Allen+Ceriu m 10mg/L Allen+Ceriu m 25mg/L Allen+Ceriu m 50mg/L Allen+Ceriu m 75mg/L Allen+Ceriu m 100mg/L 500 Allen+Ceriu m 125mg/L Giorni

18 Tasso di crescita relativo ACUF017 Risultati: Tasso di crescita relativo 0,80 Day 1 0,60 Day 2 0,40 Day 3 0,20 Day 4 0,00 Day 5-0,20 Day 6 Ce 50 mg/l -0,40 Day 7 Day 8 Ce 10 mg/l Day 9 Day 10 Day 11 Day 12 Day 13 Ce 25 mg/l Tasso di crescita relativo ACUF 427 Day 1 0,80 0,60 Ce 125 mg/l 0,40 Ce 10 mg/l 0,20 0,00-0,20-0,40 Ce 25 mg/l Ce 100 mg/l Ce 75 mg/l Ce 50 mg/l Day 2 Day 3 Day 4 Day 5 Day 6 Day 7 Day 8 Day 9 Day 10 Day 11 Day 12 Day 13 Tasso di crescita relativo THAL033 Day 1 Day 2 Day 3 Ce 125 mg/l 0,60 Day 4 Ce 10 mg/l Day 5 0,10 Day 6 Day 7-0,40 Day 8 Ce 100 mg/l Ce 25 mg/l Day 9 Day 10 Day 11 Ce 50 mg/l Day 12 Ce 75 mg/l Day 13 Tasso di crescita relativo SAG Day 1 0,80 0,60 Ce 125 mg/l 0,40 Ce 10 mg/l 0,20 0,00-0,20-0,40 Ce 25 mg/l Ce 100 mg/l Day 2 Day 3 Day 4 Day 5 Day 6 Day 7 Day 8 Day 9 Day 10 Day Day 12 Day 13 Ce 75 mg/l Ce 50 mg/l

19 Risultati: Vitalità Vitalità THAL033 Ce 250 mg/l Ce 200 mg/l Ce 150 mg/l 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00-0,20-0,40 Ce 10 mg/l Ce 25 mg/l Ce 50 mg/l Day 1 Day 3 Vitalità ACUF 017 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00-0,20-0,40 Ce 50 mg/l Ce 10 mg/l Day 1 Day 3 Ce 125 mg/l Ce 75 mg/l Ce 100 mg/l Ce 25 mg/l Vitalità ACUF427 0,80 0,60 Ce 125 mg/l 0,40 0,20 0,00-0,20-0,40 Ce 10 mg/l Day 1 Day 3 Vitalità SAG Ce 250 mg/l Ce 200 mg/l 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00-0,20-0,40 Day 1 Ce 10 mg/l Day 3 Ce 25 mg/l Ce 100 mg/l Ce 25 mg/l Ce 150 mg/l Ce 50 mg/l 19 Ce 75 mg/l Ce 50 mg/l Ce 125 mg/l Ce 100 mg/l Ce 75 mg/l

20 % Ce 3+ in biomass % of Ce 3+ in biomass % of Ce 3+ in biomass Risultati: Uptake ACUF 427 ACUF Day Day 1 Ce 3+ (mg/l) Ce 3+ (mg/l) THAL DAY 1 Day 3 Gli istogrammi rilevano un valore di uptake alto per i ceppi algali ACUF427 e THAL 033; valori massimo del 40% vengono raggiunti per il ceppo ACUF Ce 3+ (mg/l) 20

21 % Ce 3+ in biomass % Ce 3+ in biomass Risultati: Uptake SAG Risultati relativi ai campioni di biomassa mineralizzati e analizzati all ICP-MS SAG Allen Day 1 Day Ce 3+ (mg/l) Risultati relativi ai campioni di surnatante, filtrati e analizzati all ICP-MS SAG Allen Day 1 Day 3 Ce 3+ (mg/l) 21

22 CONCLUSIONI La valutazione dell utilizzo di metodi ecocompatibili alternativi a quelli tradizionali risulta essere di notevole importanza sia per questioni economiche che per quelle ambientali, considerata la grande quantità, sempre crescente, di rifiuto da smaltire. Tali studi sono stati fondamentali per capire anche come direzionare studi futuri e quindi capire come modificare le analisi e su quali alghe basarsi principalmente per ottenere risultati e rese sempre maggiori. E opportuno, inoltre, evidenziare che lo studio presente ha trattato soluzioni sintetiche e pertanto sarà necessario verificare i comportamenti di questi ceppi algali in presenza di soluzioni reali. Per quanto concerne l applicazione su scala industriale, infine, sarà indispensabile effettuare preliminarmente ulteriori test atti a verificare la resistenza dei materiali da impiegare. 22

23 GRAZIE PER L ATTENZIONE! 23