biodegradazione

In chimica, la trasformazione demolitiva operata da microrganismi su sostanze organiche, con formazione di composti stabili, quali l’anidride carbonica e l’acqua, non ulteriormente suscettibili di fermentazione e non inquinanti. Pertanto costituisce un processo di grande importanza per il mantenimento degli equilibri ecologici del pianeta, poiché permette il riutilizzo delle risorse naturali tramite la scissione del materiale organico in composti inorganici semplici. I processi biologici coinvolti avvengono per azione di particolari microrganismi presenti nelle acque e hanno luogo in condizioni aerobiche o anaerobiche. Nel primo caso i prodotti finali sono anche i nitrati e i fosfati, di per sé non pericolosi ma che, in particolari condizioni, possono svolgere funzioni fertilizzanti agevolando la crescita di alghe e altri organismi. Nel secondo caso si produce metano, oltre a sostanze altamente tossiche e maleodoranti quali l’idrogeno solforato, l’ammoniaca, la fosfina e altre.

La b. delle sostanze organiche prodotte dalle attività industriali richiede conoscenze sempre più approfondite dei meccanismi e dei processi coinvolti. Il crescente impatto negativo che tali sostanze esercitano sull’ambiente è confermato dal fatto che la produzione mondiale annuale dei composti chimici di sintesi è intorno a 150 milioni di tonnellate. Molti di tali composti hanno strutture chimiche che, non essendo conosciute in natura, presentano notevole resistenza all’attacco microbico biodegradativo e sono caratterizzate da notevole persistenza negli ambienti naturali. In particolare per le molecole organiche nuove prodotte artificialmente non esiste in natura un enzima degradatore come accade per le molecole naturali. Le materie plastiche per es., benché formate da carbonio, idrogeno e ossigeno, spesso non sono biodegradabili. Ancora più pericolose sono le molecole che contengono cloro, quali gli idrocarburi clorurati.

Di conseguenza è necessario depurare, nella misura più completa possibile, le acque di scarico industriali, associando ai trattamenti depurativi di tipo chimico e fisico i processi depurativi biologici. L’approfondimento delle conoscenze sui meccanismi della b. consente di individuare le condizioni ottimali nelle quali fare avvenire l’attacco microbico. Al riguardo, molti composti chimici di sintesi contengono una molteplicità di gruppi funzionali che richiedono differenti sistemi enzimatici difficilmente presenti in un unico microrganismo. Pertanto, conviene effettuare il trattamento biodegradativo in presenza di un consorzio appropriato; per es., le colture pure raramente sono capaci di degradare sia la parte idrofila sia quella idrofoba di un tensioattivo, la cui b. completa richiede, perciò, il concorso delle capacità metaboliche provenienti da vari tipi di microrganismi. Occorre, altresì, mantenere su valori sufficientemente bassi i livelli di concentrazione delle sostanze da biodegradare per minimizzare gli effetti tossici sulle popolazioni microbiche. È molto importante, infine, controllare il processo di b. per evitare la formazione di composti intermedi più tossici (per gli stessi consorzi depuranti e per gli ambienti naturali che costituiscono il ricettore finale) rispetto a quelli di partenza.