Riduzione in situ del cromo esavalente mediante iniezione di substrati organici in acquifero

L’elaborato di tesi valuta la riduzione del cromo esavalente alla sua forma trivalente meno tossica. La tecnologia innovativa indagata prende il nome di riduzione bio-indotta (o biodegradazione indiretta), ossia processi ove viene promossa la riduzione del Cr(VI) mediante la generazione di un ambiente fortemente riducente tramite l’iniezione di substrati organici carboniosi che vengono degradati dai microrganismi eterotrofi autoctoni presenti nell'acquifero. Questo meccanismo innesca il completo consumo di tutti gli accettori di elettroni, dall’ossigeno ai solfati, promovendo condizioni per la riduzione del Cr(VI) a Cr(III). Per la riproduzione di sistemi naturali in laboratorio, sono stati allestiti microcosmi batch (1.25L) artificialmente contaminati da cromo esavalente tramite aggiunta di bicromato di potassio, in differenti concentrazioni (5 – 10 mg Cr(VI)/L). I substrati addizionati sono provenienti dagli scarti dell’industria alimentare quali permeato di siero di latte ad una concentrazione di 5mL/L e una matrice proveniente dal processo di birrificazione per ottenere un valore di COD prossimo a 300mgCOD/L. Per la valutazione dell'applicabilità dell’intervento in diverse condizioni ambientali, sono state indagate due differenti matrici solide, di differente origine e composizione (sabbia e terreno da acquifero). Si è utilizzato un rapporto solido liquido pari al 50%. A valle di prove preliminari, sono stati realizzati test mirati alla valutazione della cinetica di riduzione del Cr(VI). Le prove, sono state condotte ad una temperatura controllata di 17±1°C per simulare al meglio le condizione di una falda reale. Le condizioni riducenti stabili (potenziale redox negativo) sono state raggiunte in tutti i microcosmi entro circa 10d di incubazione; il valore redox dei sistemi ha raggiunto valori fino a -500mV. In tutte le bottiglie, l'ossigeno disciolto è passato da un valore iniziale di 6,5 mg/L a valori inferiori a 0,5 mg/L entro 2d dall’inizio della prova. I microcosmi allestiti con terreno d’acquifero hanno mostrato una riduzione del contaminante maggiore del 99.9% ad esclusione dei replicati realizzati con permeato di siero di latte ad una concentrazione iniziale di 10mgCr(VI)/L (80%). Per quanto riguarda i microcosmi con sabbia si è osservato abbattimento significativo solo con l’additivazione di substrato da birrificazione e una concentrazione iniziale di 5mgCr(VI)/L; con questa configurazione si è raggiunta una riduzione maggiore del 99.9%. In molti dei replicati si riescono ad ottenere delle concentrazioni, dopo 36 giorni, inferiori ai limiti normativi relativi al Cr(VI) previsti dal D.Lgs 152/06 per le acque sotterrane (5 µgCr(VI)/L). Il pH iniziale di tutti i sistemi, prossimo a 7.2 non ha subito significative variazioni anche al termine della prova. Nel presente elaborato si sottolinea l’importanza della presenza di Fe(II), naturalmente rilasciato dalla matrice solida, il quale consente l’ossidazione e la precipitazione dei composti del cromo. L'approccio si colloca in una posizione innovativa nel panorama delle soluzioni di biorimedio, con prospettive interessanti in termini di ridotti costi e impatti ambientali complessivi.