RELAZIONE ANNUALE DOTTORATO DI RICERCA IN SCIENZE CHIMICHE DI FEDERICO LUCHI “TRATTAMENTO BIOLOGICO DI REFLUI CONTAMINATI PROVENIENTI DA ATTIVITA’ PRODUTTIVE” Tutor Prof.R.Basosi Anno I° - Ciclo XX La Natura è un sistema complesso dove operano cicli biogeochimici di riciclo dei materiali come, ad esempio, il ciclo dell’acqua e quello dell’azoto. Il continuo confrontarsi con le condizioni ambientali ha condotto ad un generale perfezionamento, sviluppatosi nell’arco evolutivo di migliaia di anni e frutto di un cammino continuamente costellato da errori di duplicazione cellulare (mutazioni), costantemente controllato dalla selezione naturale che ha premiato, fra gli altri, gli organismi utili al riciclo della materia. Questi cicli sono interconnessi mediante legami, talvolta evidenti, altre volte meno evidenti e tali che spesso una perturbazione su una fase di un ciclo si manifesta anche a notevoli distanze spaziotemporali su altri cicli. Quando una qualsiasi sostanza è introdotta nell’ambiente entra a far parte dei meccanismi di riciclo della materia. In particolare, una sostanza di sintesi, immessa nell’ambiente anche in piccola quantità, presenta spesso caratteristiche totalmente sconosciute alla natura, forse perché selezionata sfavorevolmente dai processi evolutivi oppure, più semplicemente, perché mai comparsa. In tal caso alla Natura difettano le chiavi evolutive per la sua “messa in sicurezza”; il contaminante può dunque rimanere inalterato ed esplicare tutto il suo potenziale sugli organismi viventi, oppure, essere “trattato” dai cicli biogeochimici, per similitudine con le sostanze che entrano a far parte di quel ciclo e trasformato in prodotti di tossicità diversa, talvolta maggiore. E’ quindi indispensabile effettuare trattamenti di depurazione, atti a diminuire l’impatto ambientale dei contaminanti, prima del loro rilascio nella biosfera. Particolarmente importante si rivela il trattamento per reflui contaminati provenienti da attività produttive sia agricole (pesticidi) che industriali (coloranti). E’ auspicabile, al fine di ridurre l’impatto ambientale del trattamento stesso, sia per il rilascio di eccesso di reattivi che per i loro costi economici e ambientali, percorrere vie alternative all’ossidazione chimica, la principale delle quali è costituita dalla degradazione biologica. Per sviluppare ed ottimizzare tale modalità di depurazione risulta di fondamentale importanza ampliare le scarse conoscenze disponibili sul funzionamento dei meccanismi naturali di degradazione biologica, ove interessati, in modo di sfruttare un’esperienza evolutiva maturata nel corso di migliaia di anni. Mentre sono sotto studio strategie per la ricerca di nuovi enzimi degradativi naturali, indicando le matrici ambientali ove vengono accumulati i contaminanti a seconda delle loro caratteristiche chimico-fisiche, è stato esaminato un agente biologico già conosciuto. L’agente biologico ossidativo prescelto è la laccasi da Trametes versicolor, enzima che svolge un ruolo fondamentale nella degradazione ambientale della cellulosa. In questa prima fase del lavoro è stata sperimentata l’azione dell’enzima laccasi su un erbicida triazinico, la terbutilazina, ampiamente utilizzato nel territorio senese, la cui molecola ed il suo metabolita (terbutilazina desetil) sono comunemente analiticamente riscontrati nelle acque superficiali dei laghi di Chiusi e Montepulciano. Nella ricerca delle migliori condizioni di lavoro per l’enzima, sono stati prelevati dei campioni reali, la cui matrice, diversamente fortificata, ha permesso, mediante studi di cinetica di reazione dell’enzima sul sopracitato substrato, la determinazione del range di concentrazione entro il quale l’enzima è efficiente. Sono in corso indagini volte a definire la struttura del prodotto di degradazione mediante diverse tecniche spettroscopiche (gas-massa, NMR), soprattutto al fine di stabilire la sua tossicità ed il suo impatto sull’ambiente, in relazione ai prodotti di partenza.