I microbi sono organismi microscopici classificati all'interno di due importanti domini della vita: Archea ed Eubatteri. Comprendono una vasta gamma di forme di vita, inclusi produttori primari che convertono la luce o composti chimici in energia, così come eterotrofi e decompositori che dipendono da fonti esterne per il sostentamento. Ubiquitari in natura, i microbi si trovano praticamente in ogni ambiente sulla Terra.

Questi minuscoli organismi svolgono un ruolo significativo nella vita umana. Aiutano a ripulire gli inquinanti, arricchiscono la fertilità del suolo, contribuiscono ai progressi nella tecnologia alimentare e sintetizzano nutrienti essenziali che supportano la nostra salute. Nella maggior parte dei casi, coesistiamo con i microbi senza essere consapevoli della loro presenza.
Mentre molti microbi forniscono funzioni protettive, come proteggerci da patogeni dannosi, altri possono avere effetti negativi. Possono causare epidemie di malattie, deteriorare gli alimenti o contribuire al decadimento e alla decomposizione dei materiali (Postgate, 2003).

  • Strategie e tecnologie di biorisanamento microbico

Il biorisanamento microbico è un tipo di metodo di bonifica che utilizza le funzioni naturali dei microbi nel suolo per rendere gli inquinanti non tossici, e tipicamente coinvolge la bioaumentazione e la biostimolazione. A causa della loro piccola quantità e della bassa capacità degradativa, i microbi autoctoni
sono costantemente limitati dalla tossicità degli inquinanti in un ambiente co-contaminato. La bioaumentazione consiste nel combinare batteri degradatori obbligati con ceppi in grado di resistere a diversi metalli pesanti (HMs) per eliminare gli inquinanti target (Fig. 3). La biostimolazione migliora la qualità del suolo introducendo ormoni della crescita e nutrienti per promuovere lo sviluppo della microflora locale. Tuttavia, varie tecnologie microbiche per il risanamento sono discusse di seguito.

Figura 3 - Meccanismi in vitro della biorisanamento batterico in ambiente inquinato, fonte: Sharma et al., 2022

  • Tecniche in situ per il biorisanamento

Questa bonifica elimina la necessità di estrarre il suolo inquinato e trasportarlo verso impianti di trattamento esterni, riducendo così il disturbo al suolo, minimizzando l’esposizione alle tossine per gli operatori e la comunità, e potenzialmente abbassando i costi di trattamento. La permeabilità del suolo, la profondità dell’inquinamento, la temperatura e la possibile lisciviazione chimica profonda sono tutte caratteristiche di campo importanti da considerare (Fasani et al., 2018). La bonifica in situ degli inquinanti è illustrata nella Figura 4.

Figura 4. Biorisanamento microbico per il ripristino dei siti contaminati tramite bonifica in-situ ed ex-situ, fonte: Sharma et al., 2022

I microbi non degradano gli inquinanti significativi, ma ne influenzano invece le caratteristiche fisico-chimiche (Sharma et al., 2021f; Sharma et al., 2021g). La componente di bonifica include accumulo intracellulare, ulteriore formazione di complessi cellulari e calcoli di ossido-riduzione o precipitazione. I metalli pesanti pericolosi sono ampiamente presenti nei processi industriali e sono importanti inquinanti ambientali. La filtrazione molecolare per l’estrazione dei metalli da materiali a basso tenore era semplice ed efficace (Dhaliwal et al., 2020). Pseudomonas sp., Bacillus sp., Torulopsis bombicola, Desulfuromonas palmitatis e altri microrganismi possono detossificare rifiuti meccanici, fanghi di depurazione e bonificare residui e suoli contaminati da metalli pesanti (HMs) (Priya e Nagan, 2015). La biomassa microbica possiede diverse capacità di biosorbimento e si verificano alterazioni fondamentali tra le specie. La loro straordinaria capacità di biosorbimento è attribuita a un rapporto volume/superficie maggiore e ai probabili siti di adsorbimento chimico complesso, principalmente sulle membrane cellulari (Li et al., 2019). I microrganismi sono spesso più resilienti e durano più a lungo in colture miste. I consorzi di colture sono quindi metabolicamente dominanti per la biosorbimento dei metalli e sono quindi adatti per applicazioni su larga scala. Tuttavia, poiché la capacità di biosorbimento di ogni cellula microbica varia, essa dipende dalle specifiche condizioni di trattamento e di prova (Dhaliwal et al., 2020).