ESPERIENZE PRATICHE SULL APPLICAZIONE DI BIOATTIVATORI PER LA DEGRADAZIONE DI SOSTANZE BIOACCUMULABILI NELL AMBIENTE

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1 ESPERIENZE PRATICHE SULL APPLICAZIONE DI BIOATTIVATORI PER LA DEGRADAZIONE DI SOSTANZE BIOACCUMULABILI NELL AMBIENTE Pierlorenzo Brignoli - Responsabile Ricerca, Progettazione e Sviluppo EUROVIX S.r.l. RIASSUNTO L esperienza pluriennale di Eurovix nella ricerca, sviluppo, produzione ed applicazione di bioattivatori per il disinquinamento di suoli ed acque e per il recupero di rifiuti organici urbani, industriali e zootecnici, ha consentito di mettere a punto alcune tecniche efficaci di bioremediation. Qui di seguito si riportano alcune esperienze pratiche particolarmente interessanti perchè realizzate su tipologie di inquinanti che rappresentano problemi di grande attualità. Le esperienze riguardano: 1. Degradazione biologica di idrocarburi in terreni destinati ad attività agricole 2. Operazioni di bioremediation su terreno inquinato da olio dielettrico 3. Riduzione di benzo (a) pirene e fenoli in residui legnosi avviati al recupero 4. Degradazione enzimatica degli IPA su particolato sospeso INTRODUZIONE Negli ultimi dieci anni lo sviluppo tecnologico ha permesso alle tecniche di biorisanamento di portare al settore della bonifica dei siti contaminati importanti contributi con gli effetti di una rivoluzione tecnologica. Siamo infatti passati da metodologie che prevedevano essenzialmente l escavazione del suolo con smaltimento in discarica e il pump and treat per la bonifica delle acque sotterranee, all applicazione di tecnologie innovative quali il Soil Vapor Extraction e la Bioremedation. In particolare si sta assistendo, con una sempre maggiore credibilità, all uso di tecnologie in situ, mentre lo smaltimento discarica (anche nelle more dei recenti disposti normativi) e la termodistruzione saranno ormai presi in considerazione solo in casi estremi. Le tecnologie di bonifica biologica stanno conquistando spazi di mercato importanti soprattutto per il recupero di siti inquinati da idrocarburi. In un mercato in continua evoluzione l uso di trattamenti biologici, inizialmente ostacolato dalla scarsa consapevolezza e dalla diffidenza degli organi di controllo, viene ora apprezzato soprattutto come sistema economico di bonifica in situ. UTILIZZO DELLE BIOTECNOLOGIE COME METODOLOGIA APPLICATIVA PER LE BONIFICHE DI MATRICI AMBIENTALI INQUINATE DA SOSTANZE ORGANICHE BIOACCUMULABILI Di seguito vengono illustrati alcuni casi pratici di applicazioni di biotecnologie per la degradazione di sostanze bioaccumulabili in diverse matrici. In particolare: 1. Degradazione biologica di idrocarburi in terreni destinati ad attività agricole 2. Operazioni di bioremediation su terreno inquinato da olio dielettrico 3. Riduzione di benzo (a) pirene e fenoli in residui legnosi avviati al recupero 4. Degradazione enzimatica degli IPA su particolato sospeso 1) Degradazione di idrocarburi in terreni destinati ad attività agricole L esperienza riguarda un terreno agricolo sito in provincia di Padova inquinato da idrocarburi. Tale terreno era stato posto sotto sequestro da oltre 3 anni. L intendimento delle autorità pubbliche era quello di attendere la degradazione per via naturale degli idrocarburi che, trattandosi di un terreno ben concimato e dunque ben dotato di sostanza organica, avrebbe potuto, in teoria, avvenire in tempi relativamente rapidi. Nella realtà i continui e costanti controlli effettuati da ARPAV e Provincia hanno mostrato una degradazione pressoché nulla nell arco dei 3 anni. Si è dunque intervenuti con l inoculo di bioattivatori. OBIETTIVO: raggiungimento dei limiti del decreto Ministeriale 741 tab. A per il parametro Idrocarburi totali che, per la zona verde e agricola, è pari a 50. MODALITA OPERATIVE: - Perimetrazione dell area - Aratura e fresatura del terreno (0-40 cm) - Inoculo dei bioattivatori - Fresatura e miscelazione del terreno Pagina 1 di 5

2 I campioni su cui sono state eseguite le analisi sono stati prelevati nei settori definiti sui mappali catastali 33 e Caratteristiche dei bioattivatori utilizzati: le caratteristiche dei bioattivatori utilizzati sono riportate nella tabella 1. Tabella 1 Bioattivatore enzimatico-batterico denominato Micropan Petrol Enzimi da cellulasi Microrganismi selezionati (non OGM) Enzimi da lipasi Principi attivi di fucus laminariae Enzimi da pancreasi Sali minerali di calcio e magnesio Enzimi da proteasi Terreno colturale AGAR Enzimi da alfa amilasi Alghe lithothamnium calcareum Enzimi da beta amilasi Sali minerali di mordenite Enzimi da emicellulasi Sali minerali di dolomia Enzimi da pectynasi Estratti vegetali Enzimi da beta - glucanasi Nutriente-sinergizzante denominato Micropan Beta POBs Matrice organica naturale stabilizzata da Fattori di crescita naturali fermentazione controllata C org 18% Componente enzimatica naturale Principi attivi di fucus - laminaria Microrganismi selezionati Alghe lithothamnium calcareum Lieviti selezionati Fosfato naturale tenero Estratti vegetali Sali minerali di mordenite e dolomia Nutrienti minerali di origine organica N 3%-P 6%- Amminoacidi e oligopeptidi K 1% Carboidrati Biocatalizzatori minerali ricchi di oligoelementi Risultati La tabella 2 riassume l andamento della crescita microbica (visibile anche nel grafico). Si nota un consistente incremento dei microrganismi idrocarburo ossidanti. Tabella 2 PARAMETRO U.M. DATA CAMPIONAMENTO 12/05/04 17/05/04 22/05/04 27/05/04 01/06/04 Microrganismi idrocarburo ossidanti UFC/g 8,7 x ,9 x ,1 x ,1 x ,2 x ,0E+10 1,0E+09 1,0E+08 1,0E+07 1,0E+06 1,0E+05 1,0E+04 12/05/ /05/ /05/ /05/ /05/ /05/ /05/ /05/ /05/ /05/ /06/2004 La tabella 3 riassume i risultati delle analisi effettuate sui campioni di terreno prelevati dalle autorità competenti nei due settori trattati con bioattivatori. Tabella 3 Data Prova analitica Metodo di prova Unità di Misura Risultati per settore Settore 33 Settore mag Idrocarburi>C12 ISO-TR-11046/94 (su s.s.) giu Idrocarburi>C12 ISO-TR-11046/94 (su s.s.) < 5 < 5 Pagina 2 di 5

3 Abbattimento Idrocarburi nelle zone trattate con prodotti Eurovix Maggio Maggio Giugno 3 Giugno Considerazioni I risultati sono di grande interesse in quanto si è ottenuto l abbattimento pressoché totale degli idrocarburi nell arco di 20 giorni dopo che per 3 anni, nelle stesse condizioni la riduzione degli inquinanti era stata praticamente nulla. Sulla base dei risultati ottenuti è previsto a breve l allargamento dei trattamenti di bioremediation a terreni limitrofi contenenti anche altre tipologie di inquinanti. 2) Operazioni di bioremediation su terreno inquinato da olio dielettrico Questo caso riguarda la bonifica on site di circa 200 mc di terreno inquinato da olio dielettrico fuoriuscito da un trasformatore in una centrale elettrica. L olio non conteneva PCB. Le operazioni di rimozione del terreno, della sua collocazione in strutture coperte e della preparazione del cumulo per i processi di landfarmig sono state effettuate sotto il controllo della Struttura Tecnica di EUROVIX. Il process-planning delle operazioni è riportato qui di seguito. ATTIVITA' Disposizione e miscelazione iniziale del terreno Inoculo bioattivatore enzimatico-batterico Aggiunta truciolato Aggiunta M. NP 100 Rivoltamento del terreno Monitoraggio dello stato di contaminazione Monitoraggio dell'attività microbiologica DATA 2-dic dic-02 9-gen gen-03 4-feb feb feb-03 Pagina 3 di 5

4 Caratteristiche dei bioattivatori utilizzati: le caratteristiche dei bioattivatori utilizzati sono quelle già riportate nella tabella 1. DATI ANALITICI Tabella 4 PARAMETRO U.M. DATA CAMPIONAMENTO 6-nov-02 9-gen feb mag-03 Oli minerali , , ,3 711,2 Azoto totale g/kg 0,67 0,59 <0,1 <0,1 Microrganismi idrocarburo ossidanti UFC/g 3,2 x10 6 7,1 x ,1 x 10 8 Valori medi di olii minerali /11/ /11/ /11/ /12/ /12/ /12/ /01/ /01/ /01/ /02/ /02/ /02/ /03/ /03/ /03/ /04/ /04/ /04/ /05/ /05/2003 Considerazioni Come si nota dalla Tabella 4 si verificato un progressivo calo della concentrazione di oli minerali, accompagnato da un deciso aumento della flora microbica specifica (microrganismi idrocarburo ossidanti, ovvero in grado di utilizzare gli idrocarburi come fonte di nutrimento). Al campionamento del 28 febbraio è risultata necessaria l aggiunta di nutrienti azotati in considerazione del sensibile calo di concentrazione dell azoto totale. 2) Degradazione di benzo(a) pirene e fenoli su materiali avviati al recupero E attualmente in corso una sperimentazione mirata alla degradazione biologica di Benzo(a)pirene e fenoli su materiali derivanti da traversine ferroviarie dismesse. Il motivo della prova è di valutare la possibilità di raggiungere, tramite processi biodegradativi, i limiti normati che sono rappresentati da una concentrazione totale di creosoto inferiore a 250 g/kg, di benzo(a) pirene inferiore a 5 mg/kg e fenoli inferiori all 1% Il rispetto dei limiti sopra citati permetterebbe il recupero di tale residui legnosi che altrimenti avrebbero l obbligo dello smaltimento in discarica con ovvie ripercussioni sul lato economico. La prova è stata effettuata riducendo il materiale ad un una pezzatura di circa 2 cm mediante triturazione. Si è collocato il materiale per circa 2 ore in immersione in vasche contenti in soluzione un bioattivatore batterico idoneo per promuovere la degradazione dei composti fenolici e policiclici. Il materiale (5 mc) è stato quindi posto a riposo in cumuli per ottimizzare le reazioni degradative. Già dopo circa un mese si era ottenuta una degradazione di circa il 20 % di Benzo(a)pirene rispetto al cumulo analogo non trattato, mentre il caratteristico odore di creosoto era scomparso. Dopo circa 45 gg tutti i parametri rientravano nei limiti di legge. Tabella 5 UNITA' PARAMETRO DI MISURA Fenoli Benzo(A)pirene 27-apr ,40 9,70 19-mag ,10 8,00 9-giu ,60 1,80 ABBATTIMENTO % 57,14 81,44 Pagina 4 di 5

5 Abbattimento dei Fenoli e del Benzo(A)pirene nei residui di traversine 12,00 10,00 8,00 8,40 9,70 8,10 8,00 6,00 4,00 3,60 2,00 1,80 0,00 Fenoli Benzo(A)pirene 27-apr mag-04 9-giu-04 4) Degradazione enzimatica degli IPA su particolato Per circa un mese EUROVIX ha effettuato una sperimentazione a Milano e precisamente nel tunnel che collega viale Brianza con Viale Lunigiana nei pressi della Stazione Centrale finalizzata alla riduzione della concentrazione di particolato sottile (PM 10 ) tramite un processo di biofissagio al suolo. Nel corso di tale sperimentazione, è stato aggiunto un pool enzimatico al prodotto che è stato nebulizzato sul particolato depositato al suolo che è stato a sua volta analizzato dai laboratori di chimica della Facoltà di Scienze Ambientali dell Università di Milano. Le determinazione delle classi di IPA (Idrocarburi Policiclici Aromatici) ricercate sul particolato presente nel tunnel e oggetto del trattamento enzimatico sono state comparate con il particolato presente nella città. I dati riportati riguardano il rapporto tra le concentrazioni medie di IPA rilevate all interno del tunnel e quelle rilevate nell adiacente via Messina (presa come riferimento). I dati, seppur ancora limitati, evidenziano su diverse famiglie di IPA una sensibile riduzione della loro concentrazione adsorbita sul particolato grazie a reazioni di degradazione enzimatica. Tale Rapporto Tunnel / Via Messina valutazione offre la possibilità, 9,00 contestualizzando il processo di 8,00 biofissaggio quantitativo (brevetto EUROVIX), di ridurre il rischio 7,00 epidemiologico rappresentato dalla 6,00 presenza sulla superficie delle polveri 5,00 fini di sensibili quantità di IPA (che 4,00 rappresentano la vera causa del rischio 3,00 sanitario nelle grandi città). Nei prossimi mesi è previsto il 2,00 proseguimento di tale attività 1,00 sperimentale che verrà estesa a diversi 0,00 contesti urbani anche nell ambito di un progetto Life Ambiente Commissione Europea. Pirene Benzo(a)antracene Crisene Benzo(b)fluorantene Benzo(k)fluorantene Benzo(a)pirene Benzo(g)peritene Indeneo pirene CONCLUSIONI Le esperienze riportate nel presente lavoro, unitamente a molte altre effettuate in questi anni, hanno mostrato interessanti prospettive applicative dando modo di affermare che le biotecnologie possono rappresentare nei prossimi anni una validissima alternativa alle metodiche tradizionali in un contesto di sviluppo che non potrà prescindere dall utilizzo di tecnologie il più possibile eco-compatibili oltre che economicamente sostenibili. Pagina 5 di 5