Generalità sulle biotecnologie microbiche. Trattamento delle acque
reflue, compostaggio, biorimediazione, microrganismi e degradazione
della plastica, biofissazione della CO2, biomineralizzazione e sua
applicazione, microrganismi per la biofertilizzazione e la biostimolazione
in campo agrario.
Il docente fornirà lavori scientifici di rilievo di recente pubblicazione,
soprattutto review, indicando, ove necessario, le parti di interesse per lo
studio.
Obiettivi Formativi
Obiettivo formativo del corso è quello di sviluppare conoscenze e
competenze in merito alle biotecnologie microbiche utilizzate per la
protezione dei suoli e dell’ambiente in generale. In particolare saranno
considerate sia tecnologie mirate a prevenire un inquinamento o una
perdita di funzione degli ecosistemi sia tecnologie per il ripristino di aree
degradate e/o inquinate, con particolare riferimento al suolo e al suo
utilizzo agricolo. Saranno anche sviluppate conoscenze in merito a quelle
biotecnologie microbiche atte a monitorare lo status degli ecosistemi.
La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte
dal corso (lezioni frontali, analisi di casi studio, problem solving) e lo
studio individuale consentiranno allo studente di:
-comprendere il ruolo funzionale dei microrganismi nei diversi ecosistemi
per comprendere il loro utilizzo nella prevenzione e protezione degli
ecosistemi stessi;
-comprendere i processi microbici alla base delle diverse biotecnologie
proposte e analizzare i fattori che influenzano l’attività dei microrganismi
nei diversi processi, sulla base delle loro caratteristiche fisiologiche e
funzionali;
-acquisire la capacità di valutare i processi più adatti da applicare per
raggiungere un determinato obiettivo di prevenzione di
inquinamento/degradazione o di risanamento di un ecosistema,
basandosi sulle conoscenze acquisite in merito alle caratteristiche dei
singoli gruppi microbici e delle tecnologie applicabili.Per quanto riguarda le competenze trasversali lo studente sarà in grado
di organizzare un lavoro di gruppo, analizzare un problema e individuarne
la soluzione, valutare criticamente e presentare con adeguate
argomentazioni e collegamenti quanto appreso.
Prerequisiti
Il corso richiede che lo studente abbia acquisito conoscenze generali e sul ruolo dei micrrognaismi nei cicli
biogeochimici di azoto e carbonio. E' necessario inoltre avere acquisito conoscenze di microbiologia
generale (caratteristiche dei principali gruppi microbici, metabolismo microbico).
Metodi Didattici
Il corso si svilupperà in lezioni frontali approntate all’interattività che
comportano la partecipazione attiva degli studenti. Inoltre saranno
proposti approfondimenti per esemplificare e discutere su dati concreti
alcuni contenuti. Sarà anche proposto lavoro di gruppo per l’analisi e
soluzione di problemi individuati nell’ambito dei contenuti delle lezioni.
Infine, saranno svolte esercitazioni in laboratorio applicando un approccio
"imparare facendo" per alcuni dei concetti trattati nel corso delle lezioni
teroriche.
Altre Informazioni
Materiale supplementare per approfondire gli argomenti del corso è
proposto su MOODLE per gli studenti interessati.
Modalità di verifica apprendimento
I metodi previsti per l’accertamento delle conoscenze e competenze
acquisite consisteranno nella discussione di una relazione redatta dallo
studente su argomenti oggetto del corso (fino a 10 punti) e in una
discussione orale generale riguardante i contenuti del corso (fino a 20
punti). Sono previste domande puntuali su aspetti specifici dei contenuti
proposti, domande per valutare la capacità di problem solving, domande
per valutare la capacità di effettuare collegamenti e comparazioni fra i
diversi contenuti trattati. Viene inoltre valutata la proprietà di linguaggio.
Programma del corso
•Inquadramento del concetto di protezione ambientale nelle policy
europee e globali.
•Relazione fra ecologia microbica e biotecnologie ambientali. Impatto
dell'antroposfera sull'ecosfera e in particolare sui microrganismi.
•Concetto di scarto e di riciclo nell'ambito dell'economia circolare.
Trattamento delle acque reflue nell'ottica dell'economia circolare.
Definizioni relative alle acque reflue e cenni di legislazione italiana.
Caratteristiche delle acque reflue e dei parametri usati per
caratterizzarle. Trattamento primario, secondario e terziario. Tipologie di
trattamenti secondari e tecnologie adottate: trattamenti anaerobici
(digestori) e trattamenti aerobici (vasche, filtri, biodischi, vasche e SBR a
fanghi attivi). Biologia di biofilm e fanghi attivi. Microrganismi per la
rimozione dell'azoto (nitrificanti AOB, AOA, NOB e comammox;
denitrificanti; batteri anammox; batteri DNRA; archaea e batteri n-DAMO)
e combinazione dei processi per ridurre l'impatto ambientale. Rimozione
biologica del fosforo (PAO).
•Compostaggio, definizione. Materiali compostabili. Tecniche di
compostaggio. Fasi del processo, loro caratteristiche, fattori che
influenzano i microrganismi presenti in ciascuna fase e i loro processi
fisiologici. Caratteristiche del compost maturo e suo utilizzo.
•Biorimediazione, definizione. Tecniche di biorimediazione. Tipologie di
inquinanti da rimuovere, microrganismi e processi microbici coinvolti.
•Impatto della plastica sulle comunità microbiche naturali. Stato dell'arte
sulla capacità di degradazione della plastica da parte dei microrganismi.
Potenziale sviluppo di processi biotecnologici volti a mitigare il problema
dell'accumulo di plastica.
•Biomonitoraggio ambientale mediante microrganismi per valutare gli
effetti dell'inquinamento e dei cambiamenti climatici. Fitoplancton come
sentinella dell'acidificazione degli oceani.
•Microrganismi per un'agricoltura sostenibile. Batteri PGPR.
Microrganismi e loro derivati come biofertilizzanti e biostimolanti. La
nuova legislazione europea.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Il corso tratterà argomenti che rientrano in diversi obiettivi dell'Agenda
2030 per lo sviluppo sostenibile. In particolare l'obiettivo 13 sulla lotta ai
cambiamenti climatici, e gli obiettivi 14 e 15 che riguardano la
salvaguardia degli ecosistemi marini e terrestri. Altri obiettivi che sono
toccati dagli argomenti del corso: obiettivo 6.3 (rimuovere gli inquinanti
dall'acqua).