Il bioassorbimento è un processo tramite il quale le sostanze vengono assorbite da tessuti organici.
Il bioaccumulo si riferisce, invece all’accumulo di una sostanza tossica in un organismo, mentre la biomagnificazione, è la quantità di sostanza tossica che aumenta, risalendo la catena alimentare.
Nel campo dell’ecologia, per il recupero biologico dei metalli, si utilizzano diversi microorganismi attraverso un particolare processo chiamato bio-assorbimento.
Tra i vari microorganismi, ritroviamo batteri, funghi, alghe, lieviti.
I processi biologici basati sul bioassorbimento (biosorption) presentano importanti vantaggi rispetto ai metodi tradizionali: costi di gestione contenuti, volume ridotto al minimo di fanghi biologici o sostanze chimiche manipolate, elevata efficienza nella decontaminazione degli effluenti.
Possono essere utilizzati organismi sia viventi sia disattivati (in forma di biomassa).
Approfondiamo una materia di cui si parla poco e che, potenzialmente, può contribuire molto a bonificare l’ambiente contrastando l’inquinamento dell’ecosistema. Ci soffermeremo anche su altri due processi il bio-accumolo e la biomagnificazione, che interessano anche il mondo alimentare, oltre quello ambientale.
Che cosa è il bioassorbimento: definizione
Il bioassorbimento è la capacità dei materiali biologici di accumulare metalli pesanti dalle acque reflue tramite processi di assorbimento mediati a livello metabolico o fisico-chimico.
Si tratta di un processo che avviene in modo naturale in certe biomasse in grado di concentrare e legare passivamente i contaminanti sulla propria struttura cellulare.
L’idea di utilizzare la biomassa nella pulizia ambientale risale ai primi anni del 1900: Arden e Lockett scoprirono che certi batteri viventi recuperavano azoto e fosforo da liquami grezzi se mescolati in un serbatoio di aerazione (processo a fanghi attivi, un sistema di bioaccumulo tuttora utilizzato nel trattamento delle acque reflue).
A partire dagli anni ’70, l’interesse degli scienziati si è spostato dal bio accumulo al bio assorbimento. Ingegneri e scienziati sono convinti che tale processo possa fornire un’alternativa economica per rimuovere metalli pesanti tossici dalle acque reflue industriali bonificando l’ambiente.
Tra i contaminanti più problematici, troviamo metalli pesanti, pesticidi, idrocarburi, ed altri composti organici tossici per l’uomo e per la fauna selvatica.
Bioassorbimento bioaccumulo e biomagnificazione: differenze
Vedremo adesso dei processi, che spesso vengono utilizzati durante le attività di bonifiche ambientali, che possono provenire anche dopo degli accadimenti.
O che possono essere contemplati in un piano di emergenza di un’organizzazione. Oppure nelle fasi si valutazione dei rischi in ambito sicurezza alimentare.
Bioassorbimento, bioaccumulo e bio-magnificazione, vengono impropriamente usati come sinonimi. Tutti e tre i processi avvengono naturalmente in tutti gli organismi viventi ma si tratta di processi diversi in termini di modalità di assorbimento dei contaminanti.
Il bioassorbimento è metabolicamente passivo, non richiede energia: la quantità di contaminanti che un organismo assorbente riesce a rimuovere dipende dalla composizione della sua superficie cellulare.
Nell’ambito della bonifica ambientale, il bio assorbimento è da preferire: è un processo più rapido e può garantire concentrazioni più elevate.
Esistono, però, fattori che incidono sul processo di bioassorbimento: l’equilibrio (influenza del pH), la concentrazione di biomassa e l’interazione tra vari ioni metallici. La variabilità del sorbente può rappresentare uno svantaggio per il bioassorbimento: ci vorranno ulteriori ricerche per perfezionare il processo.
Il bioaccumulo, invece, è un processo metabolicamente attivo, necessita dell’energia di un organismo vivente e della respirazione. La valutazione di questo processo, come quello che vedremo sotto, deve essere fatta per quantificare la pericolosità di un alimento, al consumo umano.
Ciò che in questo processo, l’assorbimento, da parte di un organismo, attraverso l’ambiente, di sostanze chimiche. Con il tempo questa sostanza raggiungerà una concentrazione più alta nell’ospite, rispetto all’ambiente che lo circonda, che potrebbe portarlo alla morte.
Per fare un esempio: un pesce, che viva in acque contaminate da metalli pesanti, può accumulare questi ultimi, e raggiungere i limiti di soglia identificati dal Reg CE 1881, diventando un pericolo per la salute del consumatore.
La biomagnificazione è invece, l’amento di una sostanza tossica lungo la catena alimentare. Facciamo un esempio: un organismo è contaminato da una sostanza chimica, per esempio un vegetale, diciamo delle culture spontanee nei pascoli.
Un’animale, diciamo un bovino, mangerà più volte questo organismo contaminato. E la concentrazione di contaminante aumenterà con il tempo. Un terzo animale, l’uomo, si nutrirà della carne di questo bovino, ricevendo un impatto importante dovuto a questo processo.
Bioassorbimento: campi di applicazione
Si possono distinguere usi ambientali, comuni e industriali del processo di bio assorbimento. In merito agli usi ambientali, alcuni ricercatori hanno scoperto che molti rifiuti abitualmente scartati (tra cui gusci d’uovo, funghi, torba, ossa, alghe, lievito, bucce di carota) sono in grado di rimuovere efficacemente dall’acqua contaminata sostanze tossiche, ioni di metalli pesanti come il mercurio che producono composti tossici per l’uomo (metilmercurio in primis).
Assorbendo biomasse, si possono rimuovere anche metalli dannosi come piombo, arsenico, cadmio, cromo, cobalto e uranio. Un bioassorbente biologico da utilizzare per rimuovere metalli pesanti ad impatto ambientale zero è il chitosano.
Il bioassorbimento è una tecnica di filtraggio che rispetta l’ambiente. Tra gli usi comuni, citiamo il più noto che riguarda i filtri a carbone attivo (trattato con ossigeno): i contaminanti si legano al carbone attivo grazie alla struttura porosa e ad alta superficie. Un altro mezzo di filtrazione è il carbone sequestrato che, al contrario, si ottiene riscaldando la biomassa in assenza di ossigeno.
In ambito industriale, molti effluenti contengono metalli tossici da rimuovere ed è possibile farlo con tecniche di bioassorbimento che, rispetto all’utilizzo di resine a scambio ionico artificiale, costano 10 volte meno.
Spesso, i biosorbenti utilizzati sono, ad esempio, i rifiuti delle aziende agricole oppure alghe ed altre biomasse non raccolte, facili da rigenerare: possono essere riutilizzati oppure eliminati e sostituiti. Per il processo di bioassorbimento industriale vengono utilizzate colonne di assorbimento.
Acque reflue colorate depurate con biomasse fungine inattivate
Industrie come quella tessile producono un’enorme quantità di reflui colorati, difficili da trattare con le tecniche convenzionali.
L’approccio innovativo, in termini di depurazione delle acque reflue, è il bioassorbimento per tre motivi: è efficace, ecosostenibile ed economico. E’ in grado di rimuovere inquinanti anche da grandi volumi di refluo.
Negli ultimi anni, diversi studi hanno dimostrato che il bio assorbimento rappresenta un’alternativa valida ai metodi classici ed alla biodegradazione enzimatica o microbica.
Tra i vari bioassorbenti testati per depurare acque reflue colorate, le biomasse fungine inattivate si sono rivelate particolarmente efficaci ed ecosostenibili: non rilasciano tossine nell’ambiente.
E’ possibile abbattere efficacemente la tossicità dei reflui colorati con questa tecnica innovativa ancora da perfezionare prima di poter essere implementata su larga scala.
A livello industriale ovviamente, oltre che mettere in atto delle attività per avere un basso impatto sull’ambiente, ci saranno da seguire i requisiti definiti dal Testo Unico Ambientale, dalle autorizzazioni AUA ed AIA, e dalle prescrizioni analitiche definite dall’ente ARPA di competenza locale.
Interessante, per esempio, sarebbe l’inserimento di questo parametro negli obiettivi aziendali, definiti in una organizzazione dove sia stato implementato un sistema di gestione ambientale, secondo le norme ISO 14001 ed EMAS.