Descrizione previsione attività della commessa "Risanamento in situ mediante processi microbici e chimico-fisici di acquiferi contaminati (TA.P07.017)"

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  • Descrizione previsione attività della commessa "Risanamento in situ mediante processi microbici e chimico-fisici di acquiferi contaminati (TA.P07.017)" (literal)
Iniziative per acquisizione entrate
  • Al fine di reperire i fondi necessari allo studio della tematiche di cui sopra si intende partecipare a bandi nazionali ed internazionali (ad es. Horizon 2020). Si svilupperanno inoltre i contatti con le industrie e soggetti pubblici e privati con i quali sono in corso ampie collaborazioni. Si prevede inoltre di partecipare a progetti ERC (scadenza primavera 2015) ed ERANETMED (scadenza febbraio 2015). (literal)
Punti critici
  • Modulo TA.P07.017.001: Nello studio della microbiologia ambientale negli ultimi anni stanno prendendo piede metodiche di analisi genomica, basate sul sequenziamento del DNA totale delle comunità microbiche presenti nella matrice oggetto dello studio. Tale approccio rappresenta uno strumento eccezionale sia nell'analisi della composizione e funzioni metaboliche della comunità microbica nel suo insieme che nella valutazione della carica patogena e dell'eventuale rischio per la salute umana associato al riuso di reflui e fanghi trattati. L'acquisizione di strumentazioni e metodiche necessarie per l'analisi genomica delle comunità ambientali ancora ad oggi rappresenta un obbiettivo primario dell'unità di ricerca al fine di poter mantenere all'avanguardia il livello della ricerca effettuata. Le metodiche tradizionali di estrazione di DNA da campioni ambientali non consentono di differenziare il DNA intracellulare da quello extracellulare. Nello studio della diffusione dell'antibiotico resistenza però tale distinzione sarebbe estremamente utile in quanto consentirebbe di valutare esattamente la frazione dei geni presenti nell'ambiente come DNA libero e perciò più proni ad un trasferimento orizzontale tra specie microbiche ed eventualmente patogene. Al fine di superare tali limitazioni verranno valutate nuove metodiche mirate alla separazione delle diverse frazioni del DNA presente nell'ambiente. Modulo TA.P07.017.002: Per quanto riguarda il progetto Kill-Spill, un possibile elemento di criticità è legato ai possibili fenomeni di corrosione dovuti all'applicazione di tecnologie (bio)elettrochimiche in ambiente marino. Per quanto riguarda il Progetto SusBioRem, un possibile elemento di criticità è legato alla effettiva sostenibilità economica del processo bioelettrochimico alla scala di campo. (literal)
Attività da svolgere
  • Modulo TA.P07.017.001: A) Progetto EU \"Water4Crops\" (W4Cs). Proseguirà lo studio del destino dell'antibiotico resistenza e della carica patogena in processi innovativi per la depurazione di reflui domestici per uso irriguo. Sarà ampliato lo spettro di geni da monitorare nell'ambito del progetto e proseguirà l'attività di monitoraggio mediante qPCR dell'abbondanza di ARG in sistemi secondari (SBBGR e wetland) e terziari di trattamento. Sarà inoltre valutata la presenza e rimozione di cisti ed oocisti di Giardia e Criptosporidium durante i processi di trattamento oggetto dello studio, prendendo anche in esame protocolli di analisi della vitalità di questi microrganismi. B) PRIN 2010. Verranno effettuati studi cinetici dell'ossidazione dell'arsenico su ceppi di arsenito ossidanti selezionati al fine di comprendere i trend di As-resistenza ed ossidazione in diverse condizioni ambientali. Verrà condotto uno studio su lungo termine dell'impianto pilota a ferro zero valente con i parametri così come ottimizzati nelle fasi iniziali del PRIN. Il confronto con un trattamento chimico-fisico ed uno che utilizzata un biofiltro arricchito di ceppi batterici As(III) ossidanti selezionati verrà introdotto nel sistema sperimentale C) Collaborazione con la prof. Elisabeth Grohmann. E' prevista un'attività di ricerca in collaborazione con la Prof. Elisabeth Grohmann mirata allo studio della distribuzione di ARG nelle diverse frazioni del DNA ambientale (cellulare ed extracellulare) e contestualmente alla valutazione della compresenza di ARG e batteri patogeni. D) Collaborazione Prof. L. Serafim, Univ.di Aveiro (Portogallo). Le attività in collaborazione riguardano lo studio di produzione di bioplastiche a partire da prodotti di scarto delle cartiere. E' previsto lo stage di una studentessa Erasmus (Catarina Rangel) e dello studente PhD (Diogo Queiros) per un periodo complessivo di sei mesi E) Collaborazione con il gruppo di ricerca del Prof. Yang Min, Deputy Director of Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences nell'ambito del progetto bilaterale CNR/CAS \"The Research for sludge bulking causing and control strategy in sewage treatment plants located in high latitude in China\". Le attività riguarderanno l'isolamento di batteri filamnetosi, la messa a punto di un \"catalogo\" contenente le principali specie filamentosi negli impianti di trattamento in Cina e l'organizzazione di workshops bilaterali Modulo TA.P07.017.002: Nell'ambito del progetto Kill-Spill, si proseguirà con il monitoraggio dei test bioelettrochimici alla scala di laboratorio attualmente in corso. Verrà anche condotta una sperimentazione in scala pilota, utlizzando le strutture messe a disposizione dall'IAMC-CNR, anch'esso partner del progetto Kill-Spill. Verranno inoltre messe a punto metodologie di indagine biomolecolari per la rilevazione in situ di geni funzionali coinvolti nel processo di degradazione aerobica di idrocarburi e caratterizzate le biomasse presenti nei campioni di sedimento e sulla superficie degli elettrodi dei sistemi bioelettrochimici. Nell'ambito del progetto SusBioRem, verrà condotta una sperimentazione su campo, presso un sito contaminato da idrocarburi clorurati situato in Provincia di Milano, al fine di valutare l'efficacia del processo bioelettrochimico in condizioni più rappresentative di uno scenario di contaminazione reale. Verranno monitorate le comunità microbiche decloranti presenti nell'acquifero e nell'impianto pilota. Il monitoraggio biomolecolare riguarderà specifici biomarcatori di contaminazione (microrganismi decloranti e/o geni funzionali). Quest'ultimi verranno quantificati mediante qPCR e ne verrà valutata la specifica attività di declorazione riduttiva mediante saggio di RT-qPCR. (literal)
Risultati attesi
  • Modulo TA.P07.017.001: A) Progetto EU \"Water for Crops\" (W4Cs): Proseguirà lo studio del destino dell'antibiotico resistenza e della carica patogena in processi innovativi per la depurazione di reflui domestici per uso irriguo. Sarà ampliato lo spettro di geni da monitorare nell'ambito del progetto e proseguirà l'attività di monitoraggio mediante qPCR l'abbondanza di ARG in sistemi secondari (SBBGR e wetland) e terziari ( UV, peracetico e lagunaggio) di trattamento. Sarà inoltre valutata la presenza e rimozione di cisti ed oocisti di Giardia e Criptosporidium durante i processi oggetto dello studio, prendendo anche in esame protocolli di analisi della vitalità di questi microrganismi. B) PRIN 2010: Verranno effettuati studi cinetici dell'ossidazione dell'arsenico su ceppi di arsenito ossidanti selezionati al fine di comprendere i trend di As-resistenza ed ossidazione in diverse condizioni ambientali. Verrà condotto uno studio su lungo termine dell'impianto pilota a ferro zero valente con i parametri così come ottimizzati nelle fasi iniziali del PRIN. Il confronto con un trattamento chimico-fisico ed uno che utilizzata un biofiltro arricchito di ceppi batterici As(III) ossidanti selezionati verrà introdotto nel sistema sperimentale C) Collaborazione con la prof. Elisabeth Grohmann: E' prevista un'attività di ricerca in collaborazione con la Prof. Elisabeth Grohmann mirata allo studio della distribuzione di ARG nelle diverse frazioni del DNA ambientale (cellulare ed extracellulare) e contestualmente alla valutazione della compresenza di ARG e batteri patogeni nell'ambiente. D) Collaborazione con la Prof. L. Serafim. Continuerà l'attività di ricerca in collaborazione sulla produzione di bioplastiche da materiali di scarto. E' previsto lo stage di ricerca di uno studente portoghese Erasmus e di D. Queiros (PhD) per un periodo complessivo di sei mesi presso il laboratorio di microbiologia ambientale IRSA-CNR. Modulo TA.P07.017.002: Sono previste per quanto riguarda il progetto SusBioRem: A. Verifica della fattibilità del processo bioelettrochimico alla scala di campo B. caratterizzazione biomolecolare delle popolazioni microbiche decloranti nel sito contaminato oggetto di studio e nell'impianto pilota che verrà allestito per lo studio del processo bioelettrochimico di declorazione riduttiva Per quanto riguarda il progetto Kill-Spill: C. Identificazione delle condizioni ottimali per l'impiego di processi bioelettrochimici in ambiente marino D. Struttura delle comunità microbiche coinvolte nei processi di biodegradazione nel sedimento e sulla superficie degli elettrodi F. Definizione di saggi gene CARD-FISH per la rilevazione in situ di geni catabolici coinvolti nella biodegradazione aerobica di idrocarburi (literal)
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