La depurazione di acque sfruttando il
metabolismo dei batteri e’ un procedimento piuttosto
vecchio: i primi esperimenti al riguardo avvennero in
America alla fine del secolo scorso ed in Inghilterra
alla vigilia del primo conflitto mondiale. Tutto quello
che e’ stato fatto successivamente e’ stato
rendere tali processi sempre più redditizi in termini di
depurazione e di costi di gestione. Ovviamente per far
questo era necessaria una migliore comprensione dei
fenomeni che sono all’origine di tali processi;
ovvero del metabolismo dei microrganismi.
Giornalmente ogni insediamento urbano,
dalle grosse città ai piccoli paesi, riversa nelle
fognature una gran quantità di liquami. Tali acque nere
contengono una varietà incredibile di molecole organiche
e numerosi microrganismi. Tra i principali microrganismi
devono essere citati: protozoi, miceti e batteri.
Questi microrganismi nei loro cicli vitali di
accrescimento e riproduzione utilizzano tutte le sostanze
organiche presenti: in particolare catabolizzano la
sostanza organica trasformandola in sostanze semplici con
produzione di energia e utilizzano l’energia per
accrescersi e moltiplicarsi.
Metabolismo aerobio –
protozoi, miceti e batteri aerobi, in presenza di
ossigeno, degradano le molecole organiche con reazioni di
ossidoriduzione e di fermentazione riducendole a molecole
inorganiche contenenti atomi di ossigeno e traendone
grandi quantità di energia.
Metabolismo anaerobio –
quando il contenuto di ossigeno è basso oppure è stato
tutto consumato gli organismi aerobi cominciano a morire
e diventano essi stessi sostanza organica da degradare. A
questo punto sono i batteri anaerobi ad avere il
sopravvento nella popolazione microbica: crescono e si
riproducono sfruttando l’ossigeno dei nitrati,
solfati e fosfati.
| Elementi costituenti le sostanze organiche |
Molecole finali nel metabolismo aerobio |
Molecole finali nel metabolismo anaerobio |
| Carbonio
Idrogeno Azoto Zolfo Fosforo |
Anidride carbonica + Carbonati e Acqua Acido nitroso e nitrico Acido solforico Acido fosforico |
Metano + anidride carbonica + acidi organici Composti idrogenati Ammoniaca + ammine + Amminoacidi Idrogeno solforato + composti Fosfina + composti organici |
A titolo di esempio vediamo ora alcuni
microrganismi da quali sostanze partono e cosa producono
(per un elenco esaustivo si rimanda ad un trattato di
microbiologia).
- Partendo da acidi organici batteri
del tipo: Escherichia, Salmonella, Shigella e
Proteus, con reazioni di fermentazione, ottengono
acido acetico, acido formico, alcool etilico,
anidride carbonica. - Da acido propionico alcune specie
di Neisseria producono acido acetico e anidride
carbonica. - Alcuni funghi (lieviti) fermentano
gli zuccheri producendo alcool etilico (come
accade nella produzione di vino). - I Clostridi (anaerobi), compresi
gli agenti del tetano e del botulismo, fermentano
alanina e glicina producendo acido acetico,
ammoniaca e anidride carbonica.
La finalità di una analisi di acqua
consiste proprio nell’accertarsi di quanti e quali
microrganismi sono in essa presenti. Per fare questo si
fanno sviluppare le colonie di microrganismi su terreni
selettivi in modo di isolare i diversi microrganismi e
quindi identificarli. Se abbiamo una acqua di scarico
(acque nere) i più importanti microrganismi che potremmo
cercare sono i seguenti:
- Streptococchi
- Stafilococchi
- Escherichie
- Pseudomonas
- Salmonelle
- Shigelle
- Clostridi
- Miceti
- …………
e questo elenco potrebbe essere molto
più lungo.
Ognuno di questi batteri predilige
specifiche sostanze nutritive, adeguata temperatura,
presenza o assenza di ossigeno, per crescere e
riprodursi; e proprio usando questi fattori che siamo in
grado di far crescere questi batteri in vitro ed
identificarli.
Seminando il campione di acqua su una
piastra di Petri che contiene un terreno al Sale Mannite
(di colore rosso) e vedendo dopo 48 ore la crescita di
colonie gialle che fanno virare anche il colore del
terreno al giallo siamo quasi certi di avere a che fare
con uno Stafilococco Aureo.
La crescita di colonie verdi
fluorescenti su un terreno EMB (terreno di colore viola
scuro) depone per la presenza di Escherichia Coli.
Un terreno contenente bile-esculina
(colore grigio chiaro) che diventa di colore nero rivela
la presenza di enterococchi.
Un elenco completo di terreni di
coltura e tecniche potrà essere reperito con facilità
in qualunque libro di batteriologia.