Sistemi bio-elettrochimici per la rimozione del cromo esavalente

Hexavalent chromium is a heavy metal, which is present in many contaminated sites: the main causes of Cr (VI) contamination are related to industrial activities and to an incorrect waste management. In the literature is documented the existence of microorganisms, which is resistant to chromium and, in some cases, some microorganisms able to reduce it. In this paper, it was be studied the possibility to remove Cr(VI) biologically, in particular using a bioelectrochemical system. These systems use the activity of microorganisms as a catalyst for redox reactions, occurring in proximity of two electrodes (anode and cathode). In this paper, a first approach to the study of these systems for Cr (VI) removal was carried out. Specifically, attention has been paid to the development of an appropriate method of testing, in terms of required instrumentation and analysis for monitoring and control; in particular a potentiostat was assembled to control the potential at the cathode. After excluding the possibility of chromium losses by absorption on the walls of the reactor and on the electrode surface, some tests were carried out under aerobic and anaerobic conditions, by selecting a biomass, which is used into the cathode chamber (the anode compartment was kept abiotic), in some different way, depending on the working conditions. Alongside evidence of removal, some controls were set up in order to distinguish the electrochemical removal from the biological removal. From the tests, it was found that using a bioelectrochemical system ensures higher efficiencies, compared a purely chemical process. More favourable conditions for the removal of Cr(VI) turn out to be the anaerobic conditions, both from an electrochemical point of view and in terms of selection of a suitable biomass. This study wants to be a basis for continuing research on the application of this technology to bioremediation, with the ultimate goal of getting to study for its application in situ.

Il cromo esavalente è un metallo pesante, presente in molti siti contaminati: le principali cause della presenza del Cr(VI) sono legate ad attività industriali e ad un’errata gestione dei rifiuti. In letteratura viene documentata l’esistenza di microrganismi resistenti al cromo e, in alcuni casi, di microrganismi in grado di ridurlo. In questo elaborato, è stata studiata la possibilità di rimuovere il Cr(VI) per via biologica, in particolare sfruttando un sistema bioelettrochimico. Questi sistemi sfruttano l’azione di un inoculo batterico come catalizzatore per le reazioni di ossido-riduzione, che avvengono in prossimità di due elettrodi (anodo e catodo). Nello specifico, è stata posta l’attenzione sulla messa a punto di un’adeguata modalità di allestimento delle prove, in termini di strumentazione necessaria e di analisi per il monitoraggio ed il controllo; in particolare è stato assemblato un potenziostato per poter fissare il potenziale al catodo. Per quanto riguarda le prove di rimozione, dopo aver escluso possibili perdite di cromo per adsorbimento sulle pareti del reattore e sulla superficie dell’elettrodo, sono stati allestiti dei test in condizioni aerobiche ed in condizioni anaerobiche, selezionando con modalità diverse, in funzione delle condizioni di lavoro stabilite, un inoculo da utilizzare al catodo (lasciando abiotico il comparto anodico). Sono stati allestiti, in parallelo alle prove di rimozione, dei controlli per poter distinguere la rimozione di tipo prettamente elettrochimico da quella per via biologica. Dalle prove effettuate, è stato evidenziato come l’utilizzo di un sistema bioelettrochimico garantisca maggiori efficienze di rimozione, rispetto ad un processo puramente chimico. Le condizioni maggiormente favorevoli per la rimozione del Cr(VI) risultano essere quelle anaerobiche, sia da un punto di vista elettrochimico, sia per quanto riguarda la selezione di una biomassa adatta allo scopo. Questo elaborato vuole essere una base su cui proseguire la ricerca sull’ applicazione di questa tecnologia al biorisanamento, con l’obiettivo ultimo di arrivare allo studio per una sua applicazione sul campo.