Biologia  |  Ambiente

 

Aline Togni, 2005 | Cassina d’Agno, TI
Noah Weibel, 2005 | Rivera , TI

 

I batteri nitrificanti sono di fondamentale importanza in quanto permettono di rimuovere l’azoto in eccesso trasformandolo in nitriti e poi in nitrati senza creare danni all’ambiente. Dato che le temperature globali sono in continuo aumento la domanda che ci siamo posti era la seguente: In che modo le condizioni ambientali, come la variazione della temperatura e del pH, compromettono il funzionamento dei batteri nitrificanti? Per rispondere a questa domanda abbiamo eseguito un esperimento in laboratorio utilizzando il fango attivo. Tramite questo esperimento abbiamo scoperto che i batteri lavorano molto bene alla temperatura di 30°C, ma se la temperatura dell’acqua aumenta ulteriormente l’efficacia diminuisce.

Argomento

Con un esperimento in laboratorio abbiamo voluto verificare l’efficacia dei batteri nitrificanti di trasformare l’azoto ammoniacale in azoto nitrico sottoponendoli a temperature maggiori rispetto ai loro standard (25°C). Nello specifico l’obbiettivo era quello di simulare un possibile habitat futuro per i batteri nel caso in cui le temperature delle acquee dovessero aumentare.

Metodologia

Inizialmente abbiamo preparato una soluzione di solfato di ammonio con una concentrazione di 2g/L di azoto ammoniacale. Dopodiché abbiamo inserito 500mL di fango attivo in 4 becher e impostato le temperature a 25°C, 30°C, 40°C e 45°C per il primo campione. I becher venivano ossigenati mediante dei tubi e rimescolati grazie alle piastre che fungevano anche da oscillatori magnetici. Lo stesso procedimento è stato eseguito per il secondo campione impostando però le temperature a 33°C e 36°C. Abbiamo eseguito le misurazioni delle concentrazioni di azoto ammoniacale e di azoto nitrico a 0 minuti (dopo l’aggiunta della soluzione) a 60 minuti e a 140 minuti. Inoltre per il secondo campione abbiamo misurato il pH a intervalli di 10 minuti a ogni temperatura.

Risultati

Con il primo campione abbiamo osservato che a 30°C l’azoto ammoniacale degradato e la produzione di azoto nitrico nell’arco dei 140 minuti era molto maggiore rispetto alle altre temperature. Inoltre abbiamo potuto notare che indipendentemente dalla temperatura la produzione di azoto nitrico è maggiore rispetto alla degradazione di azoto ammoniacale. Per quanto riguarda il secondo campione abbiamo notato un andamento molto simile a quello del primo campione solo più costante. Inoltre per il secondo campione abbiamo osservato che a ogni temperatura il pH finale (dopo 140 minuti) era minore rispetto a quello iniziale.

Discussione

Svolgendo l’esperimento in laboratorio siamo riusciti a capire che a 30°C i batteri nitrificanti sono più efficaci rispetto alle altre temperature. La nitrificazione funziona bene anche ad una temperatura di 25°C, mentre a 40°C e a 45°C le concentrazioni sono variate di poco. La principale motivazione è dovuta dal fatto che i batteri non sono abituati a stare a delle temperature così alte, perché l’enzima coinvolto AMO viene influenzato, andando a inibire le reazioni e dunque tutto il processo.
Alla fine dell’esperimento abbiamo notato che le soluzioni risultavano più torbide alle temperature più alte e che in tutti i campioni è maggiore la produzione totale di azoto nitrico rispetto alla diminuzione totale dell’azoto ammoniacale. Possiamo quindi dedurre che siano intervenute altre reazioni portando alla degradazione di alcuni composti all’interno del fango attivo. Per quanto riguarda il secondo campione i grafici sono abbastanza costanti. Questi risultati sono ricollegabili ai fattori meteorologici, in quanto al depuratore viene eseguita una denitrificazione. Infine con il passare del tempo si è assistito ad un abbassamento del pH e di conseguenza ad una diminuzione della nitrificazione.

Conclusioni

Siamo giunti alla conclusione che sia la temperatura che il pH influiscono sul corretto funzionamento dei batteri e dunque sulla buona riuscita della nitrificazione. Inizialmente a 30°C l’efficacia dei batteri è aumentata rispetto a 25 °C. Tuttavia, continuando ad aumentare la temperatura fino a 45°C l’efficacia è diminuita, come da nostra ipotesi. A 25°C, 30°C, 33°C e 36°C il pH finale risulta inferiore rispetto a quello iniziale. Dunque, si può dire che a queste temperature diminuendo il pH il processo viene inibito leggermente e ciò potrebbe rappresentare un problema in caso di un aumento delle piogge acide. Mentre a 40°C e 45°C avviene il contrario di quanto abbiamo ipotizzato, il pH finale risulta maggiore di quello iniziale e, nonostante ciò, la nitrificazione è stata notevolmente compromessa. Infatti in questo caso riteniamo che abbia influito maggiormente la temperatura e non tanto il pH.

 

 

Valutazione del lavoro espressa dall’esperto

Dipl.-Ing. Roger König

I due studenti hanno mostrato una grande disponibilità e responsabilità personale. Hanno analizzato approfonditamente un argomento molto attuale, il cambiamento climatico, concentrandosi su un importante aspetto. Hanno inoltre sviluppato autonomamente l’approccio e lo hanno seguito con coerenza. Hanno dimostrato di essere in grado di accettare feedback e di integrarli nella propria idea. Ciò ha portato a un risultato positivo del loro lavoro. Naturalmente le risorse temporali erano limitate e ulteriori tentativi dovrebbero seguire, ma sono riusciti a ottenere interessanti primi spunti. I risultati sono stati riassunti scientificamente in un rapporto ben strutturato e sono state elaborate conclusioni.

Menzione:

buono

 

 

 

Liceo cantonale di Lugano 2, Lugano-Savosa
Docente: Prof. Annamaria Scacchi-Bottini