Bonificare acque contaminate da cromo utilizzando una biomassa fungina

La classe di contaminanti maggiormente presente nelle acque di scarico industriale è quella degli elementi pesanti (metalli o semimetalli). I processi industriali responsabili della loro immissione in ambiente acquatico sono dei più svariati: dall’estrazione e la lavorazione mineraria, alla concia di pelli e colorazione tessile.

Gli elementi pesanti possono causare problematiche a livello di salute sia negli organismi viventi negli ecosistemi acquatici, come piante o animali, ma anche sull’uomo. Il cromo rappresenta uno dei metalli pesanti più importanti per il suo livello di tossicità. Esiste in natura con una valenza compresa tra +2 e +6 e le due specie stabili per stato di ossidazione sono il Cr (III) e il Cr (VI). Tra le due, il cromo con stato di ossidazione +6 (esavalente) risulta essere un catione ad elevata tossicità, con potere mutagenico, carcinogeno e teratogenico.

Esistono molte tecnologie per trattare le acque contaminate da elementi pesanti, che utilizzano sia processi fisici che chimici. Negli ultimi anni, una di quelle che ha preso – e sta prendendo – sempre più piede è quella della biosorption, intesa come l’assorbimento dei contaminanti da una soluzione utilizzando materiale biologico. I motivi dell’interesse da parte della comunità scientifica su queste tecniche è da ricondurre alla grande disponibilità di biomassa e quindi ad un conseguente basso costo, che si va a sommare ad un’alta qualità di assorbimento e versatilità di applicazione.

Il processo di biosorption dei metalli pesantiavviene grazie ai gruppi funzionali della superficie assorbente, come gruppi idrossilici, carbossilici o fosfato. Gli ioni metallici passano prima dalla soluzione alla superficie del sorbente, per poi in un secondo momento diffondersi all’interno dove avviene l’assorbimento vero e proprio. L’intero processo dipende fortemente dalle caratteristiche chimico-fisiche della soluzione, dalla temperatura, dal pH e dalla presenza di nutrienti.

In questo studio è stato utilizzato come materiale assorbente una biomassa fungina morta, appartenente a specie del genere Rhizopus, un tipo di muffa molto comune. I risultati mostrano come il bioassorbente riesca a rimuovere efficacemente il Cr (VI) dalla soluzione acquosa ad un pH basso, con un optimum a pH 2.0. Un’analisi della cinetica della reazione mostra come il modello che si adatta maggiormente sia quello di una cinetica dello pseudo-secondo ordine. Infine, i parametri termodinamici mostrano come il processo sia spontaneo ed endotermico.

I risultati di questo esperimento potranno essere utilizzati per simulazioni di modelli in futuro. Il prossimo passo – dicono gli autori – sarà quello di capire se questa tecnologia potrà essere effettivamente impiegata in ambito industriale e usata per azioni di bioremediation in siti contaminati da cromo.

Fonte:

Espinoza-Sánchez, M. A., Arévalo-Niño, K., Quintero-Zapata, I., Castro-González, I., & Almaguer-Cantú, V. (2019). Cr (VI) adsorption from aqueous solution by fungal bioremediation based using Rhizopus sp. Journal of environmental management251, 109595.

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