Applicazione di un metodo di PCR Real-Time nello studio delle comunità metanogene durante processi di digestione anaerobica di rifiuti organici

Le situazioni produttive dell'odierna società industriale hanno comportato l'infrangersi degli equilibri naturali. Per questa ragione ed in virtù delle sempre maggiori quantità di rifiuti urbani ed industriali prodotte, si sono generati i ben noti problemi di inquinamento ambientale legati alle concentrazioni di rifiuti urbani ed industriali da smaltire. È nata a tal punto l'esigenza del recupero di detti prodotti, utilizzando la componente energetica residua ancora presente in questi materiali, sia per ragioni di difesa dell'ambiente che per motivazioni di carattere energetico. Tra i rifiuti organici sono le biomasse a rivestire una particolare importanza . Esse sono costituite da materia organica non fossile, di origine biologica, che può essere in parte sfruttata come risorsa di energia. Tutto ciò ha portato ad un incremento delle tecnologie atte al riciclaggio indiretto dei rifiuti con una forte espansione della digestione anaerobica. La degradazione biologica della sostanza organica in condizione di anaerobiosi (in assenza, cioè, di O2 ), determina la formazione di diversi prodotti, i più abbondanti dei quali sono due gas: il metano ed il biossido di carbonio. Essa coinvolge diversi gruppi microbici interagenti tra loro: i batteri idrolitici, i batteri acidificanti ed i batteri metanogeni, quelli cioè responsabili della produzione di metano e CO2. I Metanogeni sono molto diversi tra loro per quanto riguarda la filogenesi e l' ecologia. Nel nostro studio abbiamo rilevato la presenza di metanogeni durante un processo di digestione anaerobica alimentata da rifiuti urbani pre-trattati e fanghi biologici di acque reflue ed il quesito principale al quale abbiamo cercato di rispondere è il seguente: ¿la quantificazione dei metanogeni totali è un indicatore microbiologico sufficientemente sensibile da evidenziare situazioni di sofferenza del digestore anticipatamente rispetto ai parametri di processo fisici e chimici?¿. Attraverso, la quantificazione dei metanogeni e l'analisi delle rese di biogas ottenute, abbiamo cercato di rispondere a tale quesito. Il lavoro di tesi si è sviluppato sulla definizione di un protocollo di ricerca atto alla quantificazione dei metanogeni totali a partire da aliquote di digestato provenienti da diversi stadi di digestione. Per la determinazione dei metanogeni totali è stata utilizzata una metodica PCR Real-Time quantitativa con gene target mcrA, che codifica per la subunità &#945; del metil-coenzima M (MCR), enzima chiave della metanogenesi. I risultati mostrano che è possibile raggiungere una quantificazione per i campioni di digestato; purchè la quantità di DNA di partenza, estratta dal campione, sia almeno di 1 &#956;g/ml. L'attività sperimentale condotta durante il processo di digestione nei reattori mostra una correlazione positiva e significativa tra il tasso di produzione di biogas e l'abbondanza metanogeni (r = 0,498, p <0,001).