Descrizione del modulo "Impatto Antropogenico su ecosistemi marini: microbiologia ed biotecnologia ambientale (TA.P04.026.002)"

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  • Descrizione del modulo "Impatto Antropogenico su ecosistemi marini: microbiologia ed biotecnologia ambientale (TA.P04.026.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Gli scenari che strategicamente si possono individuare sono i prodotti o protocolli di intervento da applicare. 1) consorzi batterici attivi verso inquinanti specifici o famiglie di inquinanti applicabili a: • impianti di depurazione di acque di lavaggio provenienti da operazioni navali (interesse delle aree portuali, industrie navali). Gli end-user trarrebbero vantaggi per la possibilità di effettuare l'operazione di abbattimento delle sostanza inquinante durante navigazione con possibilità in taluni casi di scaricare direttamente in mare. • operazioni relative alla raffinazione (interesse delle industrie petrolifere, petrolchimiche etc.) I numerosi processi di raffinazione ed acque di lavaggio prodotte durante la lavorazione del greggio comportano la produzione di scarti non idonei allo smaltimento ordinario. • in mare: a seguito delle verifiche richieste dagli enti preposti (ISPRA, Ministero dell'Ambiente Enti preposti al monitoraggio e intervento ambientale) è possibile utilizzare il prodotto e/o la messa a punto di un protocollo ad alta efficienza da utilizzare per le diverse esigenze applicative. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Le tematiche di ricerca a cui il modulo afferisce sono relative a: - ecologia microbica; - biotecnologie; - bioremediation; - monitoraggio ambiente marino. (literal)
Competenze
  • Il gruppo ecologia microbica marina molecolare dell'IAMC U.O. di Messina, ha sviluppato dal 2001 ad oggi competenze sullo studio di batteri idrocarburoclastici marini obbligati (BIC) nei processi di bioremediation e bioaugmentation in situ ed ex situ Inoltre, grazie all'elevata specializzazione dei BIC si è voluta approfondire la conoscenza sui risvolti applicativi, ad esempio il loro uso bioindicatori ambientali di eventi di spill in atto o pregressi, in particolare la misura dell'espressione genica differenziale ha consentito di individuare una specifica relazione tra il tipo di substrato e il gene espresso. Le indagini molecolari riguardanti la filogenesi e le potenzialità funzionali delle popolazioni batteriche marine sono oggi potenziate da competenze bioinformatiche che aprono nuove prospettive verso lo studio dell'ecologia e la funzione dei BIC. Le competenze microbiologiche hanno consentito di isolare nuovi microrganismi e di valutarne l'efficacia in vitro. Inoltre la competenza che riguarda simulazioni in mesoscala di eventi di oil-spill offre l'occasione di testare, riproducendo le condizioni naturali, l'efficacia dei BIC. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • L'impiego dei microrganismi e della bioremediation in un processo produttivo esige un rapporto continuativo tra industria, ricerca e governance. La variabilità delle problematiche ambientali fa sì che i processi di disinquinamento debbano essere adattati alle condizioni specifiche in maniera mirata al tipo di inquinante , ciò rappresenta un vantaggio significativo rispetto all'impatto dell'intervento da eseguire (selezione del prodotto da applicare, rapidità del recupero). Su questa premessa si basa il processo produttivo: fase di osservazione del tipo di inquinamento e delle caratteristiche ambientali, fase di sperimentazione per il disegno del consorzio microbico e delle modalità per la applicazione in situ, fase di verifica del recupero. Il prodotto industriale potrà essere ottimizzato ed utilizzato per problematiche equivalenti. La prospettiva futura è quella di ottenere prodotti per applicazione ad ampio spettro. (literal)
Tecnologie
  • Le tecnologie –omics (metagenomica, proteomica etc.) verranno applicate in collaborazione con i partner dei progetti che afferiscono al modulo. La complessità delle comunità microbiche marine richiede indagini accurate al fine di determinare la composizione ma soprattutto la funzione di microrganismi marini esposti a stress ambientali. Le biotecnologie ambientali legate alla applicazione dei processi di bioremediation in ambiente marino. In particolare l'uso di consorzi microbici naturali per il recupero di aree marine contaminate esige nuove informazioni che riguardano le interazioni con la comunità microbica del sito trattato, effetti sull'ambiente , ottimizzazione del processo di degradazione. Tecnologie applicate all'isolamento e caratterizzazione di sostanze di interesse applicativo verranno associate allo studio sulla funzione dei Batteri idrocarburo-clastici. In particolare la produzione di siderofori e biosurfattanti o lipidi di interesse industriale. Tecnologie ingegneristiche, in particolare in mesocosmi, per lo studio dell'ambiente marino e l'osservazione degli effetti della contaminazione da petrolio e delle relative azioni di intervento. (literal)
Obiettivi
  • (i) individuare diversità microbica e adattamenti molecolari importanti per la rimozione degli agenti inquinanti idrocarburi policiclici aromatici (IPA) dai sedimenti marini (ii) identificare candidati microbici di interesse industriale (processi produttivi). (iii) Incrementare il potenziale di biodegradazione in siti contaminati IPA sulla base di conoscenze raccolte. (iv) Ottenere una collezione di ceppi con speciali proprietà (con particolare attenzione al mar Mediterraneo) sia nei processi di degradazione in situ che per la produzione di sostanze specifiche, quali biosurfattanti o esopolissaccaridi per la produzione di biofilm, siderofori. (v) Sperimentare modelli di biorisanamento mediante simulazione in mesoscala. (vi) Verificare l'influenza dei metalli nei processi di biodegradazione. (literal)
Stato dell'arte
  • L'uso sostenibile delle fonti energetiche è una delle più grandi sfide della società moderna. Il disastro causato dalla piattaforma petrolifera Deepwater Horizon in Messico ha rivelato enormi lacune sulle modalità di intervento, sia in occasione di eventi straordinari, ma anche per l'ordinaria gestione degli idrocarburi (in prevalenza raffinazione e trasporto), che genera inquinamento sistematico, talvolta cronico a cui la naturale resilienza del mare non riesce a far fronte. Questo scenario è particolarmente grave nel mar Mediterraneo dove all'intenso traffico marittimo si aggiungono forti pressioni antropiche ed industriali che nell'ultimo cinquantennio hanno fortemente impattato alcuni siti (oggi definiti di interesse nazionale) soprattutto mediante accumulo di inquinanti (IPA, metalli pesanti, PCB) nei sedimenti marini. In tale sede, il contaminante biodisponibile viene magnificato e ridistribuito nella catena alimentare. Sebbene negli ultimi anni siano state sviluppate nuove metodologie di intervento (di tipo fisico o chimico) nessuna di queste ha dimostrato particolare efficacia soprattutto sotto il profilo della salvaguardia ambientale. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche di indagine sono Molecolari: estrazioni di acidi nucleici da campioni naturali (acqua, sedimenti, tessuti animali), PCR, RtPCR e Real time PCR, sequenziamento, costruzione di librerie di cloni, DGGE, clonaggio in vettori di sequenziamento, espressione, vettori contenenti cassette con trasposoni. Microbiologiche: Ottimizzazione di terreni di coltura minimi, ricchi, selettivi per arricchimenti efficaci per la biodegradazione di specifici contaminanti. Isolamento di ceppi microbici idrocarburo-degradanti. Determinazione del titolo di una coltura batterica. Osservazione di colonie di microrganismi al microscopio. Uso di terreni differenziali per evidenziare alcune attività microbiche (produzione di proteasi, produzione di siderofori). Antibiogramma (test di diffusione in agar) su ceppi batterici. Biochimiche: l'intento del gruppo, grazie al supporto di collaborazioni esterne, è quello di associare tecniche biochimiche per lo studio di prodotti specifici da parte dei BIC : biosurfattanti, AHL, siderofori. (literal)
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