Degradazione di nonilfenoli polietossilati in un bioreattore aerobico a cellule immobilizzate su una schiuma ceramica (Vukopor® S10)

I nonilfenoli polietossilati (NPnEO, n è il numero di unità etossiliche) sono tensioattivi non ionici sintetici, largamente utilizzati come detergenti nelle industrie tessile e conciaria e come emulsionanti in diversi prodotti per l’igiene personale. I reflui acquosi contenenti NPnEO sono generalmente inviati ad impianti di trattamento a fanghi attivi, in cui i NPnEO sono bioconvertiti in molecole a più basso grado di etossilazione (n=1,2 e 3) e 4-nonilfenolo (4-NP) [1]. Queste molecole tendono a persistere in diversi comparti ambientali, in particolare nelle acque reflue e superficiali, attraverso le quali si accumulano nei tessuti adiposi della fauna ittica esercitando effetti tossici dovuti al loro potere estrogeno-mimetico. Si rende, quindi, necessaria l’adozione di un trattamento terziario attraverso il quale abbattere completamente i NPnEO ed i loro prodotti di degradazione. Ad oggi, tale trattamento consiste in uno stadio di ozonizzazione, che è efficace ma ha alti costi di gestione e presenta problemi a causa della produzione di intermedi altamente reattivi. La presente ricerca si inserisce in un progetto mirato a mettere a punto un trattamento terziario alternativo più economico e che non porti alla formazione di intermedi tossici. In studi precedenti sono stati allestiti dei bioreattori aerobici a letto fisso impaccati con due diversi supporti, Carbone Attivo Granulare (GAC) e Silice Manville (SM). Tali sperimentazioni hanno fornito buoni risultati in termini di rimozione dei NPnEO da un’acqua contaminata artificialmente da miscele commerciali di NPnEO, ma si è osservato un parziale sgretolamento dei supporti utilizzati. In questo lavoro è stato testato, in un sistema analogo, un nuovo supporto di immobilizzazione, il Vukopor® S10, una schiuma ceramica a base di SiC ed Al2O3, caratterizzata da elevata resistenza meccanica e termica ed utilizzata generalmente come materiale filtrante. Tale schiuma si è prestata molto bene alla funzione di materiale di riempimento del bioreattore, presentando valori di biomassa adesa, per unità di peso secco di supporto, molto più elevati rispetto a quelli riscontrati con l’uso di altri supporti (circa 12 mg/g di supporto secco vs 0,4 e 1,5 mg/g di GAC e SM rispettivamente). Come biocatalizzatore del sistema è stato utilizzato un consorzio microbico (Consorzio A) isolato da acque reflue contaminate da NPnEO in presenza di 4-NP come substrato di selezione ed in grado di utilizzare l’Igepal CO-520 (miscela commerciale di NPnEO con grado di etossilazione medio pari a 5) come fonte di carbonio ed energia. Il sistema è stato avviato in regime batch, prima in presenza di 4-NP e poi di Igepal CO-520, e successivamente forzato ad operare in regime continuo in presenza di Igepal CO-520 come fonte di carbonio. Durante la sperimentazione è stata monitorata sia la rimozione dell’inquinante, mediante analisi HPLC dei tensioattivi presenti nel brodo colturale, sia la sua mineralizzazione, determinata in base alla quantità di CO2 prodotta e misurata attraverso la titolazione di una soluzione di NaOH posta sulla linea di sfiato dei gas. I risultati ottenuti mostrano che il processo sviluppato è in grado di degradare l’Igepal CO-520 sia in regime batch, ottenendo una elevata percentuale di rimozione globale (75% dei tensioattivi immessi nel sistema), sia in regime continuo (48%). Il dato di maggiore interesse riguarda la percentuale di mineralizzazione dell’inquinante (95% in regime batch e 96% in regime continuo, con riferimento all’Igepal rimosso). In conclusione, il supporto utilizzato in questo studio ha evidenziato un’elevata capacità di immobilizzare biomassa, superiore ai supporti precedentemente utilizzati senza subire alterazioni meccaniche nel corso della sperimentazione, ed il reattore allestito ha presentato un’attività di rimozione e mineralizzazione elevata, confrontabile con quella presentata dagli altri materiali sperimentati. [1] Terzic S, Matosic M, Ahel M, Mijatovic I, 2005...