Il trattamento e la bonifica delle acque di falda costituisce uno degli obiettivi principali nel campo dell'ingegneria ambientale e sanitaria, questo perchè l'utilizzo e lo smaltimento di composti tossici senza appropriate metodologie nei passati decenni ha lasciato in eredità un elevato numero di siti contaminati in molti paesi del mondo. I composti clorurati alifatici, per anni impiegati in vari settori dell¿industria pesante e tessile per le loro ottime proprietà sgrassanti e smacchianti, costituiscono la classe di contaminanti più diffusa negli scenari di contaminazione di acque sotterranee. La loro tossicità e cancerogenicità unita alla loro estrema persistenza e scarsa solubilità fa sì che costituiscano sorgenti di contaminazione secondarie capaci di contaminare per decenni quantità enormi di acqua sotterranee potabili. Alcuni microrganismi, chiamati decloranti per questa ragione, sono capaci di degradare i composti clorurati in composti innocui quale l'etilene mediante la reazione di declorazione riduttiva. Questa reazione necessita di una fonte di potere riducente come l'idrogeno molecolare che può essere fornito mediante l'utilizzo di substrati fermentabili che lo producono In Situ. Un approccio innovativo alla stimolazione dei metabolismi di microrganismi è quello dell'utilizzo di sistemi bioelettrochimici, ovvero sistemi dove avviene un¿interazione tra microrganismi ed un elettrodo polarizzato, che può svolgere la funzione di donatore o accettore di elettroni per il metabolismo microbico. In questi sistemi i microrganismi colonizzando la superficie elettrodica vanno a costituire una vera e propria interfase bio-elettrochimica definita appunto bio-elettrodo. L'obiettivo del seguente progetto di ricerca è quello di utilizzare un innovativo processo bioelettrochimico sequenziale riduttivo/ossidativo per la degradazione di percloroetilene e di investigarne la risposta ad un tipo di alimentazione sintetica che simuli un¿acqua di falda sotterranea reale.
La possibilità di effettuare la riduzione bioelettrochimica dei composti clorurati alifatici è una tematica nota nella letteratura scientifica, dove diversi gruppi di ricerca hanno adottato diverse strategie per effettuare la degradazione di tali composti. Il principale elemento di innovazione della ricerca proposta sta nell¿utilizzo di un¿acqua costituita solamente da contaminanti ed anioni che simuli un¿acqua reale cosi da poter prevedere un utilizzo su campo del reattore. Un ulteriore elemento innovativo è l¿utilizzo di un processo bioelettrochimico sequenziale riduttivo ed ossidativo in cui, di fatto, sono presenti due reattori a controelettrodo interno in serie. La complessità reattoristica e l'elevato costo delle membrane a scambio ionico sono due dei principali limiti che hanno finora influenzato negativamente lo scale-up del processo bioelettrochimico di riduzione dei composti clorurati, per tale ragione l'adozione di una configurazione ad elettrodo interno, accoppiata con una caratterizzazione accurata sugli effetti di condizioni pseudoreali potrebbe contribuire positivamente allo sviluppo in piena scala di questa tecnologia emergente. L'adozione di una configurazione tubolare infatti inoltre consente una facile scalabilità diretta della tecnologia mediante l'utilizzo di moduli di reattore identici per l'incremento di volume del reattore, tali moduli infatti potrebbero facilmente incrementare sia il tempo di residenza idraulico (connessione in serie dei moduli), sia aumentare il carico volumetrico giornaliero di contaminante degradato (connessione in parallelo dei moduli).