Tecniche di monitoraggio dei processi biologici

di ossidazione dei solfuri

Claudia Vannini

Dipartimento di Biologia – Università di Pisa

(UNIPI)

Direttore: Prof. Roberto Lorenzi

Unità di Ricerca:

� Dr.ssa Claudia Vannini

Prof. Franco Verni� Prof. Franco Verni

� Dr. Giulio Petroni

� Dr.ssa Letizia Modeo (Dottore di Ricerca)

� Dr.ssa Carolina Chiellini (dottoranda)

� Dr. Vittorio Boscaro (dottorando)

� 5 studenti

Ambito di competenza: microbiologia ambientale applicata.

Dipartimento di Biologia – Università di Pisa

(UNIPI)

Collaborazioni italiane:

Cuoio-Depur S.p.A.

Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale (Università di Firenze)

Dipartimento di Ingegneria (Università di Pisa)Dipartimento di Ingegneria (Università di Pisa)

Istituto per lo Studio degli Ecosistemi (CNR)

Publiacqua S.p.A.

Sofidel S.p.A.

RA.RI S.r.l.

Acque S.p.A.

Caratterizzazione e monitoraggio di biomasse responsabili

di processi di bonifica o di depurazione.

Action B.3:

Characterization of the process and

development of tools for ecosystem and biomass control.

� I microrganismi costituiscono una componente invisibile ad occhio

nudo, ma fondamentale, di tutti gli ecosistemi (inclusi quelli artificiali).

� I microorganismi sono responsabili dei principali processi di

degradazione di sostanze inquinanti in ambiente acquatico e terrestre.degradazione di sostanze inquinanti in ambiente acquatico e terrestre.

� I microbi sono quindi efficacemente utilizzati in molti processi diversi

di bonifica ambientale e di depurazione di reflui civili ed industriali.

Batteri solfuro-ossidanti.

Batteri fotoautotrofi:

Solfo-batteri verdi (gruppo Chlorobi)

Solfo-batteri purpurei (gruppo Gammaproteobacteria)

Batteri chemolitotrofi o chemolitoeterotrofi:

Solfo-batteri incolori (gruppi Alpha-, Beta-, Gamma-, Deltaproteobacteria, Archaea)Solfo-batteri incolori (gruppi Alpha-, Beta-, Gamma-, Deltaproteobacteria, Archaea)

Possono vivere a valori di pH tra 1 e 9, e a temperature comprese tra i 4°C ed i 90°C.

Nota Bene: Molti batteri solfuro-ossidanti sono ancora

sconosciuti (cfr. Vannini et al., 2008).

Perchè studiare la comunità microbica?

1) per fare luce sul ruolo delle diverse componenti microbiche nel

processo;

2) per individuare le condizioni ottimali per una resa efficiente e stabile

del processo.

Come si studia la comunità microbica?

Utilizzando tecniche di biologia molecolare,

che consentono di studiare anche

microorganismi sconosciuti e non coltivabili.

Tecniche di monitoraggio I.

Tecniche di fingerprinting molecolare: consentono una caratterizzazione

rapida, sia qualitativa che quantitativa della biomassa.

Tecniche di monitoraggio II.

Clonaggio genico, costruzione di librerie geniche

e sequenziamento del DNA consentono una

identificazione precisa dei microbi presenti.

Tecniche di monitoraggio III.

Metodi come la Ibridazione In Situ Fluorescente e la Microscopia

Elettronica a Scansione consentono di vedere i microorganismi

presenti nella biomassa e di rilevarne la presenza direttamente

nel campione.

Risultati attesi.

Le tecniche applicate ci consentiranno di:

1) studiare l'evoluzione della biomassa nel tempo e valutare l'influenza delle

variazioni delle condizioni sperimentali nel tempo;

2) individuare i parametri sperimentali maggiormente influenti sia sulla 2) individuare i parametri sperimentali maggiormente influenti sia sulla

struttura della biomassa, sia sulle singole specie microbiche;

3) fare luce sulla relazione esistente tra l'efficienza dei processi sperimentati e

i) la struttura della biomassa, ii) la presenza o la dominanza relativa di alcune

singole componenti microbiche.

Grazie per l'attenzione!