Risorse microbiche per il trattamento delle acque reflue agricole ed alimentari

Negli ultimi decenni la domanda di acqua dolce è aumentata drasticamente per diverse ragioni, e si prevede che aumenterà a causa della crescita della popolazione, che si prevede aumenti del 20-30% entro il 2050. Quindi, Sia massicci corpi idrici che sfruttamenti del territorio devono essere rivisti per evitare fenomeni di desertificazione. Il consumo totale di acqua è dovuto principalmente alle pratiche agricole (per quasi il 50%), all'industria ed alle città. In questo contesto, le tecnologie per il trattamento delle acque reflue rappresentano un’importante strategia per ottenere acqua depurata che potrebbe svolgere un ruolo chiave nelle pratiche agricole o nella produzione alimentare. Le biotecnologie possono fornire una soluzione ecosostenibile per ottenerne maggiori quantità. Batteri, lieviti, muffe e microalghe sono in grado di valorizzare i rifiuti, come sottoprodotti agroalimentari, le acque reflue urbane e industriali ottenendo acque depurate e contemporaneamente composti ad alto valore. In particolare, le microalghe hanno un grande potenziale, essendo in grado di sfruttare terreni non coltivabili, acqua non potabile, catturando CO2 ed energia solare utili a combattere i problemi dei gas serra e del riscaldamento globale e grazie al loro alto contenuto di molecole bioattive, le microalghe sono considerate come una potenziale fonte rinnovabile e come un efficace sistema biologico per il trattamento di diverse varietà di acque reflue. La presente tesi di dottorato ha avuto lo scopo di esplorare l'applicazione di biotecnologie per l’ottenimento di acque reflue trattate, come la ficodepurazione e/o la fitodepurazione, o tecnologie industriali, come sistemi di filtrazione a membrana tangenziale. Attraverso le attività di ricerca riportate nella presente tesi, è stata valutata l’efficacia dell’applicazione di microrganismi utili in tre tipologie di acque reflue di particolare interesse, soprattutto nelle regioni mediterranee. Il primo capitolo comprende due articoli riguardanti uno dei più importanti sottoprodotti dell'industria agroalimentare mediterranea, le acque reflue di frantoio. Nel primo articolo le acque di vegetazione sono state trattate per ottenere una nuova bevanda funzionale con effetto benefico, mediante filtrazione e/o microfiltrazione e fermentazione, utilizzando ceppi appartenenti a Lactiplantibacillus plantarum, Candida boidinii e Wickerhamomyces anomalus. Nel secondo lavoro è stato ottenuto il recupero del fenolo dalle acque di scarico attraverso un sistema di filtrazione a membrana tangenziale e i concentrati, caratterizzati da attività antiossidante ed effetti antimicrobici, sono stati aggiunti in un succo di arancia rossa commerciale come fortificante. Inoltre, i permeati del sistema di filtrazione sono stati valutati come acqua di irrigazione. Nel secondo capitolo, le acque reflue urbane di un'azienda agricola siciliana sono state trattate con un sistema di fitodepurazione e utilizzate per irrigare colture ortive (lattuga e pomodori) ed è stato valutato l'effetto esclusivo di tale trattamento, combinato con UV e con diverse ali gocciolanti nella rimozione dei microbi caricare in RW. Inoltre, i tratti microbiologici delle colture irrigate e dei campioni di terreno sono stati rilevati mediante approcci coltivabili e non coltivabili. Il terzo capitolo riporta una revisitazione della letteratura sulle microalghe per evidenziare le applicazioni biotecnologiche delle microalghe evidenziando i tratti di forza, così come i punti di debolezza, di ogni singolo campo di applicazione, come l'industria alimentare, dei mangimi, nutraceutica, cosmetica, dei biocarburanti e del trattamento delle acque reflue. Anche il sistema produttivo è stato approfondito. Nel quarto capitolo vengono riportati due casi di studio sul trattamento delle acque reflue a base di microalghe a fini irrigui. Nel primo caso di studio il trattamento era basato su un pool di microalghe autoctono, confrontato con Chlorella vulgaris e Scenedesmus quadricauda per l'efficacia nella rimozione di Escherichia coli. Nel secondo caso studio il trattamento delle acque reflue è stato eseguito da una specie di microalga autoctona, Klebsormidium sp. K39, e il suo effetto rispetto a quelli di C. vulgaris e S. quadricauda riguardo all'efficacia di rimozione di BOD, COD, azoto, fosforo ed E. coli. Infine, il quinto capitolo si concentra sulla specie di microalga poliestremofila Galdieria sulphuraria, al fine di valutare la sua capacità di crescere su diversi terreni a base di latticello per la produzione di biomassa e per l'accumulo di pigmenti naturali.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2023

Author dc:creator

• OCCHIPINTI, PARIDE SALVATORE

Contributors dc:contributor

• CAGGIA, Cinzia

• Biotechnology
• Water management
• Microalgae
• Crop irrigation
• Wastewater
• Reclaimed water
• Biotecnologie
• Gestione dell'acqua
• Microalghe
• Irrigazione delle colture agricole
• Acque reflue
• Acque reflue depurate

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/597799

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/597799