90027 - TECNICHE E MISURE PER IL BIORISANAMENTO DI AMBIENTI INQUINATI T

Conoscenze e abilità da conseguire

Conoscenze e abilità da conseguire: al termine del corso lo studente dovrà conoscere il ruolo della popolazione microbica nei diversi habitat naturali (con particolare riferimento a quelli contaminati) e gli aspetti microbiologici e biochimici annessi alla conduzione di processi biotecnologici di interesse ambientale per il biorisanamento di acque, sedimenti e suoli contaminati. Lo studente dovrà conoscere la teoria delle principali tecniche per il monitoraggio chimico in matrici ambientali contaminate di diverso stato fisico ed i principali processi metabolici associati alla biodegradazione di inquinanti organici.

Contenuti

Modulo 1

Trasformazione microbica dei composti chimici biogeni presenti nell'ambiente: vie anaboliche e cataboliche, energia libera e bioenergetica cellulare.

Metabolismo del materiale organico biogeno negli habitat e processi depurativi aerobici ed anaerobici. Metabolismo aerobico: vie glicolitiche, ciclo di Krebs e fosforilazione ossidativa. Metabolismo anaerobico: esempi di respirazione anaerobica e fermentazione. Metabolismo dei composti inorganici biogeni negli habitat naturali e processi aerobici ed anaerobici di interesse ambientale. Fissazione autotrofa della CO2.

Ecologia microbica: i microrganismi come componenti di comunità complesse (microbiomi), le comunità microbiche caratteristiche dei diversi ambienti (acqua, suolo, ambienti estremi), la caratterizzazione molecolare di ecosistemi microbici.

Origine e destino biologico dei principali composti organici ed inorganici xenobiotici in suoli, sedimenti ed acque contaminate. Microrganismi maggiormente coinvolti nella loro demolizione e meccanismi biologico-molecolari alla base della loro evoluzione in ambienti contaminati.

Meccanismi di demolizione microbica di idrocarburi alifatici e aromatici, clorurati e non, in ambienti aerobici ed anaerobici contaminati. Selezione e caratterizzazione dei microrganismi specializzati.

Biotecnologie per la decontaminazione dei siti contaminati: generalità ed aspetti specifici relativi alle tecnologie di bioremediation ex-situ ed in situ di suoli contaminati da inquinanti organici. Cenni alle potenzialità delle tecniche di myco- e phyto-remediation in questo ambito. Potenzialità delle biotecnologie nella bonifica dei sedimenti contaminati.

 

Modulo 2

Le misure dell'inquinamento da sostanze chimiche e da agenti fisici: criteri generali.

L'analisi chimica: elementare e strutturale, qualitativa e quantitativa.

Cenni ai metodi dell'analisi chimica gravimetrica e volumetrica: principi, applicazioni ed esempi.

Cenni ai metodi dell'analisi strumentale: caratteristiche, vantaggi e limiti.

Fasi del processo analitico (formulazione del quesito, selezione delle procedure analitiche, campionamento, preparazione del campione, analisi, resoconto e interpretazione). Metodi di calibrazione (standard esterno, standard interno, addizione standard). Misure dell’incertezza, assicurazione di qualità e carte di controllo.

Cenni ai metodi di analisi spettroscopici ed elettrochimici. Cenni alla spettrometria di massa.

Principi e metodi cromatografici. Gas-cromatografia e cromatografia liquida ad alta prestazione:

componenti principali del sistema cromatografico, processo di eluizione e sua ottimizzazione, principali rilevatori. Esempi di metodi normalizzati per l’analisi di inquinanti organici in matrici ambientali (acqua e suolo).

Cenni alle fasi principali di caratterizzazione di un sito contaminato.

Testi/Bibliografia

Madigan MT, Bender KS, Stahl DA, Sattley WM. Brock - Biologia dei microrganismi. Microbiologia generale, ambientale e industriale. Pearson.

Metodi didattici

Lezioni frontali. Saranno inoltre svolte alcune visite al laboratorio di Biotecnologie Industriali e Ambientali del DICAM durante le quali saranno visionati e illustrati strumenti analitici e test di biodegradazione di inquinanti.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso un esame finale orale, tramite il quale viene valutato il grado di conoscenza acquisito dallo studente sugli argomenti trattati a lezione, la capacità di presentarli in modo chiaro e con proprietà di linguaggio e di discuterli in modo critico.

Strumenti a supporto della didattica

Le slide utilizzate durante le lezioni saranno pubblicate su Virtuale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Elena Biagi

Consulta il sito web di Giulio Zanaroli