Ossidazione biologica dell’arsenico in accoppiamento con materiali adsorbenti in azioni di decontaminazione delle acque

In diverse regioni italiane, tra cui la Lombardia, vi sono zone che, in conseguenza di particolari condizioni geopedologiche, presentano acque di falda con concentrazioni di arsenico superiori a 10 μg/L, limite per le acque ad uso potabile ai sensi della vigente normativa italiana (D.Lgs 152/2006). L’arsenico può essere presente nelle acque di falda in forma di arsenito e arsenato, quest’ultimo più facilmente sequestrabile dalle superfici minerali adsorbenti. Per la rimozione dell’arsenito, è spesso necessaria una fase di pre-ossidazione che lo converte nella forma di arsenato. L’ossidazione biologica, promossa da microrganismi arsenito-ossidanti, rappresenta un’interessante alternativa all’utilizzo di ossidanti chimici. Nell’ambito di un progetto finanziato da Fondazione Cariplo sono state caratterizzate le popolazioni microbiche di acque di falda lombarde a concentrazioni di arsenico comprese tra 0,7 e 171 μg/L, la cui forma dominante era l’arsenito. Sono stati inoltre ricercati ceppi microbici arsenito-ossidanti e testate le capacità adsorbenti di diversi materiali a base di ferro, tra cui goethite e nanoferro caricato su proteina ingegnerizzata (Pf-ferritina) in acqua artificialmente contaminata con arsenito (200 μg/L). I materiali sono stati poi saggiati in accoppiamento con l’ossidazione biologica, al fine di valutare l’efficienza del trattamento combinato per la rimozione dell’arsenico da un’acqua di falda contaminata (171 μg/L di arsenico). L’analisi delle comunità microbiche mediante pirosequenziamento dell’rRNA del 16S ha rivelato la presenza di microrganismi coinvolti direttamente, quali ad esempio Beta-proteobatteri, e indirettamente nel ciclo dell’arsenico (batteri ferro-riduttori, ferro-manganese-ossidanti). Mediante l’allestimento di colture microbiche sono stati isolati batteri capaci di trasformare l’arsenico. Tra di essi, il microrganismo Aliihoeflea sp. ceppo 2WW, per la sua capacità di ossidare l’arsenito in diverse condizioni ambientali, è stato scelto per la fase di ossidazione biologica nel processo di rimozione dell’arsenico. I diversi materiali adsorbenti hanno dimostrato un’efficienza di rimozione dell’arsenito pari al 70% (Pf-ferritina) e all’80% (goethite), quando sperimentati in sistema artificiale, mentre nelle acque di falda tale efficienza è scesa a 40% per Pf-ferritina e 75% per goethite. Sebbene in generale l’introduzione della fase di ossidazione biologica abbia incrementato di circa 20% le efficienze di rimozione, solo l’ossidazione biologica accoppiata a goethite ha portato ad un abbattimento significativo del contenuto di arsenito sotto il limite di legge (6 μg/L in soluzione). I risultati sino ad ora ottenuti dimostrano la potenzialità dell’accoppiamento dell’ossidazione biologica con l’adsorbimento su un materiale a base ferrosa nella rimozione dell’arsenico e saranno utilizzati nello scale-up di un processo di trattamento di acque contaminate.