Processi di produzione di poliidrossialcanoati (PHA) da colture microbiche miste in fase di start-up: studio dell'acclimatazione intermedia

I fanghi biologici prodotti dagli impianti di trattamento acque reflue (Wastewater Treatment Plants; WWTPs) rappresentano un rifiuto organico putrescibile ad alto tenore acquoso, da trattare opportunamente prima dello smaltimento. L’obbiettivo della seguente tesi è valutare una possibile valorizzazione dei fanghi di depurazione (o fanghi attivi) per la produzione di polimeri intracellulari quali i poliidrossialcanoati (PHA). Lo scopo della sperimentazione è stato quello di studiare il potenziale di produzione dei PHA da parte dei fanghi attivi, utilizzati come coltura microbica mista, in processi aerobici caratterizzati da brevi tempi di acclimatazione. Parametri quali pH, ossigeno disciolto (OD), kLa, oxygen uptake rate (OUR), [NH4 +], acidi grassi volatili (VFA) e PHA sono stati monitorati per interpretare il comportamento dei fanghi attivi alle condizioni operative imposte: brevi cicli di acclimatazione feast-famine (eccesso e carenza di carbonio) e successiva fase di accumulo dei PHA in regime di permanent feast. L’effetto della salinità è stato investigato tramite l’aggiunta di una soluzione concentrata di NaCl, tale da ottenere un dato operativo di 10 g L−1 nella sola fase di accumulo (permanent feast). La concentrazione più elevata di PHA era pari a 2.57 g PHA L−1, corrispondente a circa il 20% in peso secco cellulare. Tale risultato è stato ottenuto sottoponendo i fanghi attivi a 3 cicli di feast-famine da 8 ore complessive in fase di acclimatazione intermedia con un tenore di nutrienti COD:N:P pari a 100:5:1 wt%, seguiti da 24 h di fase di accumulo PHA (permanent feast) con un tenore di nutrienti COD:N:P pari a 100:1:0.05. Gli andamenti delle concentrazioni di PHA e VFA testimonierebbero un adattamento fisiologico della biomassa iniziale (fango attivo) alle condizioni di acclimatazione imposte, le quali hanno favorito in diverse misure la capacità di accumulo di PHA intracellulare.