Utilizzo di un MBR per il biorisanamento di acque di falda contaminate da composti organoclorurati

Il presente lavoro si inserisce nell’ambito del progetto P.R.I.N. (Programma di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale) dal titolo “Processi avanzati per il risanamento di acque sotterranee contaminate”.
La ricerca è stata effettuata presso il Dipartimento di Geoingegneria e Tecnologie Ambientali dell’Università degli Studi di Cagliari, allo scopo di dimostrare l’efficacia dell’applicazione della tecnologia dei bioreattori a membrana (MBR, Membrane Biological Reactor) al trattamento on-site delle acque di falda contaminate da composti organoclorurati.
Il vasto utilizzo di composti clorurati come solventi organici, additivi e pesticidi e la loro produzione come intermedi di realizzazione di prodotti plastici ha spesso causato il rilascio di tali sostanze tossiche nell’ambiente con il conseguente inquinamento di suoli e falde acquifere, fenomeno ampliato anche dall’utilizzo di tecniche non adeguate di stoccaggio e di smaltimento di tali sostanze.
L’emanazione di norme che regolamentano l’utilizzo e le concentrazioni di tali composti nei suoli e nei sottosuoli, tra cui in particolare il Decreto Legislativo 3 aprile 2006 n°152, denominato anche “Testo Unico”, ha reso necessario e di primaria importanza un efficiente e fattibile risanamento di questi contaminanti.
Per la decontaminazione delle acque di falda recentemente i trattamenti biologici stanno acquistando crescente attenzione poiché, rispetto ai trattamenti chimico-fisici, offrono il vantaggio di minori costi e l’assenza di sottoprodotti di degradazione, i quali implicherebbero la necessità di un ulteriore smaltimento e talvolta possono essere più tossici dei composti di partenza.
I composti clorurati sono spesso cancerogeni o nocivi, hanno natura xenobiotica, sono bioaccumulabili e difficilmente degradabili dalla popolazione batterica normalmente presente in un terreno, e pertanto per la loro biodegradazione si rende necessaria una preventiva acclimatazione della biomassa a tali composti. Inoltre, per assicurare l’efficacia del processo biodegradativo è necessario adottare nei reattori biologici un elevato tempo di residenza idraulico, per consentire ai microrganismi il tempo sufficiente a metabolizzare tali molecole.
Una tecnologia che meglio consente di soddisfare efficacemente queste caratteristiche, è quella degli MBR, che accoppiano a un reattore biologico a biomassa sospesa, una membrana a ultrafiltrazione, sommersa nel reattore o esterna ad esso.
Il principale obiettivo della presente ricerca è la verifica dell’efficacia dell’applicazione della tecnologia dei bioreattori a membrana nel trattamento di acque di falda sintetiche contaminate da composti organici clorurati quali 1,2-dicloroetano (1,2-DCA), 1,2-diclorobenzene (1,2-DCB), tricloroetilene (TCE) e 2-clorofenolo (2-CP).
Le prove sperimentali sono state effettuate su un fango biologico proveniente dalla vasca di ossidazione dell’impianto di depurazione di acque reflue civili di Is Arenas (Cagliari), già acclimatato a questi composti da circa un anno.
Durante la sperimentazione il reattore MBR e il fermentatore per l’acclimatazione della biomassa, sono stati alimentati con varie combinazioni dei composti oraganoclorurati, al fine di valutare la biodegradabilità di tali composti e eventuali fenomeni di inibizione della biomassa.
In particolare nell’MBR è stata valutata l’interazione del TCE, composto tossico che può creare fenomeni di inibizione della biomassa, in termini di diminuzione della velocità specifica di degradazione dell’1,2-DCA, dell’1,2-DCB e del 2-CP. Nel fermentatore si è invece valutato l’utilizzo di un cometabolita, il fenolo, per stabilire se con l’introduzione di esso si verificano dei miglioramenti nella biodegradazione dell’1,2-DCA e del 2-CP.