Ambito di applicazioneContaminazione da petrolio nei sedimenti marini
Descrizione del prodotto:L'agente microbico è formulato utilizzando un consorzio di ceppi batterici autoctoni isolati da aree dell'Oceano Pacifico colpite da sversamenti di petrolio. I microrganismi vengono adsorbiti su un supporto e incapsulati con un agente filmogeno per produrre il preparato microbico. Tutti i ceppi sono stati sottoposti a valutazioni di biosicurezza. L'agente microbico è stato applicato con successo per la bonifica di sedimenti contaminati da idrocarburi in un sito marino colpito da sversamenti di petrolio.
Caso applicativo: Progetto dimostrativo per la bonifica microbica in situ dei sedimenti in acque pubbliche
È stato condotto un progetto dimostrativo di bonifica dei sedimenti in situ su circa 670.000 km² di acque marine colpite da una fuoriuscita di petrolio. Sono state impiegate oltre 360 tonnellate di agente microbico, seguite da un monitoraggio post-bonifica. Le concentrazioni di idrocarburi petroliferi nelle stazioni di monitoraggio intorno alla piattaforma petrolifera sono diminuite significativamente, con tassi di degradazione che hanno raggiunto il 90%.
(1) Area di bonifica
L'area di bonifica dei sedimenti si trova nella regione marina centrale, a una profondità di circa 28 metri. La velocità delle correnti in prossimità del fondale è di circa 2 nodi. I sedimenti del fondale marino sono costituiti principalmente da limo argilloso. Nelle vicinanze dell'area di bonifica sono presenti piattaforme offshore e condotte sottomarine.
(2) Sviluppo di agenti microbici sicuri ed altamente efficienti per la degradazione del petrolio
Lo sviluppo di agenti microbici privilegia i ceppi microbici autoctoni a basso rischio ambientale. I ceppi autoctoni isolati e selezionati dai sedimenti in aree marine colpite da sversamenti di petrolio possono prevenire efficacemente l'invasione di ceppi non autoctoni e minimizzare le alterazioni della struttura e delle funzioni ecologiche dell'area di bonifica.
Nei test di laboratorio, sono stati selezionati i ceppi che hanno raggiunto un'efficienza di degradazione del petrolio superiore all'80% entro 7 giorni. Tra questi figuravano Bacillus subtilis (ID ceppo: Bs), Bacillus amyloliquefaciens (ID ceppo: Ba), Bacillus safensis (ID ceppo: Bb), Bacillus cereus (ID ceppo: KF8), Acinetobacter calcoaceticus (ID ceppo: T32), Pseudomonas putida (ID ceppo: SP1), Acinetobacter sp. (ID ceppi: HC8-3 e LKG-A), Oceanimonas baumannii (ID ceppo: N6) e Bacillus pumilus (ID ceppo: BPL-1), tra gli altri.
Tenendo pienamente conto delle interazioni sinergiche tra le comunità microbiche, sono state valutate diverse combinazioni di ceppi per identificare quella con la maggiore efficienza di degradazione del petrolio. Sono stati quindi condotti test su scala di laboratorio e su scala pilota per determinare le prestazioni di degradazione del petrolio del consorzio microbico selezionato. È stata inoltre valutata la sicurezza dei ceppi, compresi test di tossicità acuta sui topi e test di tossicità acuta su organismi marini.
(3) Fermentazione della coltura microbica e trattamento dell'agente microbico
È stato studiato il processo di fermentazione microbica, prendendo in considerazione la composizione del terreno di coltura, il pH, la temperatura di fermentazione, l'aerazione e l'agitazione nel fermentatore, la concentrazione e le condizioni della coltura durante il trasferimento tra i serbatoi di fermentazione, la durata della fermentazione e la determinazione delle fasi chiave della fermentazione. Per la coltura microbica è stato condotto un processo di fermentazione a tre fasi.
Nell'area di bonifica interessata da questo progetto, la profondità media dell'acqua è di circa 25-30 metri. Se la coltura microbica venisse depositata direttamente sul fondale marino, solo una piccola parte dei microrganismi responsabili della bonifica raggiungerebbe i sedimenti. Per garantire che grandi quantità di ceppi altamente efficienti nella degradazione del petrolio raggiungano i sedimenti del fondale marino, la coltura microbica fermentata deve essere sottoposta a un ulteriore processo.
I metodi di lavorazione includono l'adsorbimento su supporto, l'aggregazione e l'incapsulamento. Queste tecniche possono ridurre efficacemente la dispersione e la perdita di agenti microbici durante l'impiego, minimizzando al contempo l'impatto dei ceppi microbici introdotti sulle aree marine non contaminate.
(4) Distribuzione di agenti microbici
L'elevato costo delle operazioni offshore e il margine di errore limitato rappresentano sfide significative per la ricerca, l'applicazione e lo sviluppo di tecnologie per la bonifica dell'inquinamento marino da sversamenti di petrolio.
Prima di impiegare gli agenti microbici, è necessario condurre test di simulazione completi, che includano simulazioni numeriche e simulazioni di impiego su scala di laboratorio. Sulla base dei risultati delle simulazioni, è possibile determinare le dimensioni di confezionamento e l'area di copertura di impiego più appropriate, massimizzando così la sicurezza e la fattibilità delle operazioni offshore.
Per garantire un'efficace implementazione degli agenti microbici e una bonifica petrolifera di successo, l'intero processo, comprese le operazioni di implementazione, la quantità di agenti microbici applicati e le prestazioni di bonifica, può essere monitorato attraverso molteplici metodi, come il telerilevamento aereo, la videosorveglianza di superficie e il monitoraggio subacqueo. Queste misure di monitoraggio contribuiscono a garantire la corretta implementazione del progetto, fornendo al contempo preziosi riferimenti tecnici e metodologie per futuri progetti di natura simile.
Operazioni offshore
Apparecchiature di monitoraggio subacqueo sviluppate in modo indipendente
(5) Valutazione dell'efficacia della bonifica
La valutazione dell'efficacia della bonifica ha incluso un'indagine di base prima dell'impiego dell'agente microbico e due indagini di monitoraggio successive all'impiego.
I principali parametri di monitoraggio includevano indicatori convenzionali di qualità dell'acqua (ossigeno disciolto, fosfati, fosforo totale, azoto inorganico, azoto totale, ecc.); concentrazioni di petrolio nelle acque superficiali e nei sedimenti; conta batterica totale nelle acque di formazione e nei sedimenti; abbondanza relativa di ceppi in grado di degradare il petrolio prima e dopo la bonifica; e variazioni nella diversità e abbondanza della comunità microbica prima e dopo la bonifica.
A seguito della bonifica, la concentrazione di petrolio è diminuita da un valore di riferimento di 1.260 × 10⁻⁶ a 210 × 10⁻⁶ nella prima indagine di follow-up condotta 70 giorni dopo l'installazione. Nella seconda indagine di follow-up, condotta 210 giorni dopo l'installazione, la concentrazione di petrolio è ulteriormente diminuita a 155 × 10⁻⁶. Presso le stazioni di monitoraggio vicine alla piattaforma di sversamento del petrolio, il tasso medio di degradazione del petrolio è stato del 56,34% dopo 70 giorni e del 70,14% dopo 210 giorni.
La struttura delle comunità di organismi macrobentonici e meiobentonici non ha mostrato differenze sostanziali prima e dopo la bonifica. In seguito alla bonifica, la biomassa, la diversità e l'abbondanza bentoniche sono leggermente aumentate e le comunità biologiche nelle stazioni bonificate hanno mostrato una maggiore somiglianza con quelle presenti nelle aree marine non contaminate.
L'implementazione di questo progetto ha contribuito ad affrontare la contaminazione da idrocarburi nei sedimenti della regione marina centrale di [Località]. Ha inoltre affrontato diverse sfide legate alla traduzione dei risultati e delle tecnologie della ricerca scientifica in applicazioni ingegneristiche pratiche. Infine, sono stati esplorati nuovi approcci nella progettazione e nell'applicazione di apparecchiature di simulazione di laboratorio per le operazioni offshore.
Per supportare l'impiego di agenti microbici in acqua di mare e il successivo monitoraggio, sono state progettate e installate autonomamente apparecchiature di monitoraggio di superficie e subacquee. Durante le operazioni in mare aperto, il team di progetto ha inoltre analizzato i limiti esistenti delle apparecchiature di monitoraggio e ha esplorato possibili soluzioni per superarli.
A seguito dell'attuazione del progetto, le concentrazioni di petrolio nei sedimenti nell'area interessata sono diminuite significativamente, accompagnate da un certo grado di recupero ecologico. Il progetto rappresenta una dimostrazione di successo del ripristino ecologico marino, apportando notevoli benefici sociali ed ecologici.
Data di pubblicazione: 12 ottobre 2026