Intervento Prof. Lallai - Consorzio UNO

XVIII Settimana della cultura scientifica e tecnologicaLE BIOTECNOLOGIE PER L’AMBIENTE E LA SALUTE,ATTORI DI UNO SVILUPPO SOSTENIBILEOristano, 15 Maggio 2008“Il ruolo delle Biotecnologie nellatutela ambientale”prof. Antonio LallaiDipartimento di Ingegneria chimica e materialiCorso di Laurea di Biotecnologie industrialiUniversità degli Studi di Cagliari

BIOTECNOLOGIE AMBIENTALIL’uso della Biotecnologia ambientale è iniziato ben prima che iltermine Biotecnologia ambientale venisse coniato.Sistemi di trattamento delle acque reflue dei centri abitatifurono sviluppati nella seconda metà del XIX secolo daingegneri civili, anche se i processi microbiologici non furonodiffusamente adottati fino al 1930.Gradualmente gli ingegneri meccanici presero a collaborare piùintensamente con i biologi per sviluppare sistemi di trattamentoadeguati alle crescenti quantità di acqua di scarico di fonteurbana e industriale.

Principali settori delle Biotecnologie ambientali12345678SETTOREEffluenti industriali e acque discarico urbaneRifiuti solidiEmissioni gassoseSuoli contaminatiAcqua per uso alimentareRilevamento e monitoraggio dicontaminantiMonitoraggio di microrganismi peril biorisanamentoIndustria chimicaContaminanti di origine industrialee scarti dell’agricolturaProtezione dell’agricolturaPROCESSOBIOTECNOLOGICOProcessi di biodegradazione,detossificazione, biofiltrazioneProcessi di biorisanamento in e ex situTrattamenti biologici (denitrificazione)BiosensoriSonde molecolariProcessi di chimica pulitaProcessi di bioconversione inprodotti ad alto valore aggiuntoBioinsetticidiBiofertilizzanti

Esempi di Processi biotecnologiciper alcuni Settori

Principali settori delle biotecnologie ambientali1SETTOREEffluenti industriali e acque discarico urbaneRifiuti solidiEmissioni gassoseSuoli contaminatiAcqua per uso alimentareRilevamento e monitoraggio dicontaminantiMonitoraggio di microrganismi peril biorisanamentoIndustria chimicaContaminanti di origine industrialee scarti dell’agricolturaProtezione dell’agricolturaPROCESSOBIOTECNOLOGICOProcessi di biodegradazione,detossificazione, biofiltrazioneProcessi di biorisanamento in e ex situTrattamenti biologici (denitrificazione)BiosensoriSonde molecolariProcessi di chimica pulitaProcessi di bioconversione inprodotti ad alto valore aggiuntoBioinsetticidiBiofertilizzanti

Trattamento biologico col Processo a fanghi attiviper l’abbattimento del carico organicodelle acque reflue urbane e degli effluenti industriali

Impianti di Digestione anaerobicaper il trattamento di liquami ad elevato carico organico estabilizzazione dei fanghi da impianti di depurazioneProduzione di biogas e quindi di energia rinnovabile- CH 4 : 60 ÷ 70%- CO 2 : 30 ÷ 40%

Processo di Compostaggio della componenteorganica dei Rifiuti Solidi UrbaniCompostaggio in aie ad aerazione forzata

Processo di Biofiltrazione di effluenti gassosicontenenti sostanze odorigeneMechanically Ventilated BuildingOdorous AirExhaust FanDust ImpactorReduced Odor AirBiofilterMediaPit Beneath BarnAir DuctMedia SupportAir Plenum

Principali settori delle biotecnologie ambientali2SETTOREEffluenti industriali e acque discarico urbaneRifiuti solidiEmissioni gassoseSuoli contaminatiAcqua per uso alimentareRilevamento e monitoraggio dicontaminantiMonitoraggio di microrganismi peril biorisanamentoIndustria chimicaContaminanti di origine industrialee scarti dell’agricolturaProtezione dell’agricolturaPROCESSOBIOTECNOLOGICOProcessi di biodegradazione,detossificazione, biofiltrazioneProcessi di biorisanamento in e ex situTrattamenti biologici (denitrificazione)BiosensoriSonde molecolariProcessi di chimica pulitaProcessi di bioconversione inprodotti ad alto valore aggiuntoBioinsetticidiBiofertilizzanti

Intervento di Bioventilazione per risanamento in situ diun suolo contaminato da sostanze organiche

Intervento di Biopile per risanamento ex-situ di unsuolo contaminato da sostanze organiche

Intervento di Fitorisanamentodi un suolo contaminatoaccumulo nei tessutivegetalizona di prelievo edegradazionerilascio dei compostichelanti e degli enzimiprelievo radicale

Un celebre esempio di applicazione delleBiotecnologie ambientali

Naufragio della Exxon Valdez24 Marzo 1989: la petroliera Exxon Valdez si schianta controle coste dell’Alaska (Baia di Prince William).Finiscono in mare più di 40 mila m 3 di petrolio.Alcuni giorni dopo una violenta tempesta sparge il petroliolungo la costa (un’area di grande importanza naturalistica),per una lunghezza totale di ca. 1500 km.

Naufragio della Exxon ValdezA causa della fuoriuscita di greggio morirono migliaia di animali;si stimò: 250·000 uccelli marini, 2·800 lontre, 300 foche, 250 aquile dimare testabianca e circa 22 orche.Altissimo rischio di mettere a repentaglio la vita dinumerose specie marine e di compromettere l’economia diquelle terre basata sulla pesca.

Naufragio della Exxon ValdezDate le gravissime condizioniambientali, il governo degli USA(con l’approvazione dell’EPA)decise di finanziare un vero eproprio esperimento su campo ditipo biotecnologico:utilizzo di batteri per risanare l’areainquinata dal petrolio, grazie allaloro capacità di degradare icomposti in esso contenuti.Il primo biorisanamento con batteri condottoper bonificare un’area così vasta.

Naufragio della Exxon Valdez

Naufragio della Exxon ValdezBiorisanamento con batteri

Naufragio della Exxon ValdezBiorisanamento con batteriprimadopoIn soli 3 anni l’area è stata bonificata!I metodi tradizionali avrebbero richiesto 15-20 anni

Naufragio della Exxon ValdezBiorisanamento con batteriGRANDE RISONANZA DELL'IMPRESA

Futuro delle Biotecnologie ambientali- Le Biotecnologie ambientali sono un settore innovativoed in rapida crescita soprattutto per l’interesse sempremaggiore verso i problemi dell’inquinamento dei varicomparti ambientali e la conseguente necessità di nuovetecniche di risanamento che possano unire all’efficienzala sostenibilità economica e la compatibilità ambientale- Le Biotecnologie ambientali sono infatti consideratesempre di più una valida alternativa rispetto ai tradizionalisistemi chimico-fisici di disinquinamento dei vari compartiambientali.

N° di digestori industriali, ad alltaefficienza negli USAFuturo delle Biotecnologie ambientaliAd es. : interesse per la Digestione Anaerobica12001000800600400200019781981198419871990199319961999

Futuro delle Biotecnologie ambientaliAd es. : interesse per la Digestione Anaerobica, perché?• risolve il problema di trattamento di uno scarico liquidomolto inquinante• produrre un digestato che si può stabilizzare ed utilizzareper ottenere compost (vendibile)• riduce la carica di organismi patogeni nel digestato• produce biogas, quindi c’è la possibilità di produrreenergia elettrica, e...quindi di realizzare profitti• riduce le emissioni di sostanze odorigene• riduce le emissioni di metano (gas serra)

Prospettive di applicazione delleBiotecnologie ambientali in Sardegna 1/2I casi reali di applicazione di Biotecnologie ambientali inSardegna sono focalizzati su due principali settori:- settore produttivo: trattamento di reflui liquidi (es. scarichi daallevamenti, acque di vegetazione) e solidi (es. letame epollina, sanse) da attività agro-alimentari e zootecniche,finalizzato alla riduzione del carico inquinante sull’ambienteed alla contemporanea produzione di energie rinnovabiliattraverso l’ottenimento di biogas da digestione anaerobica- settore ambientale: finalizzato al risanamento e allasalvaguardia dell’acqua di falda in aree vulnerabili ai nitrati diorigine agricola e zootecnica mediante processi biologici didenitrificazione

Prospettive di applicazione delleBiotecnologie ambientali in Sardegna 2/2Altri casi di potenziale applicazione delle Biotecnologieambientali in Sardegna:- bonifiche di siti inquinati, mediante bioventing,fitoremediation, ecc.Altri casi di applicazione legati all’effetto trascinamento:- bonifiche di siti inquinati => biosensori, sonde molecolari- digestione anaerobica => impianti compostaggio => impiantidi biofiltrazione

Diffusione delle Biotecnologie ambientali inSardegna e opportunità di lavoro per i laureati inBiotecnologie industriali- ruolo dei laureati nelle imprese che già fanno ricorso allebiotecnologie ambientali- ruolo nelle future applicazioni- vantaggi per le imprese

FINE