risanamento ambientale del glifosato: valutazione dell'utilizzo di approcci combinati chimico-biologici basati su consorzi di batteri e microalghe

Glyphosate is the active ingredient in many non-selective herbicides available on the market and is the most widely used worldwide due to its high effectiveness. Discovered in 1970 by Monsanto, this chemical compound can inhibit an essential enzyme for amino acid synthesis in plants, leading to their death. However, the intensive and often excessive use of glyphosate has raised significant concerns in numerous studies regarding its negative effects on the environment and living organisms. Studies have shown that glyphosate can contaminate soil and water resources, negatively affecting biodiversity and the health of ecosystems. Aquatic organisms, in particular, are vulnerable to glyphosate contamination, with documented harmful effects on fish, amphibians, and invertebrates. Additionally, the use of glyphosate has led to the development of resistant weeds, forcing farmers to use increasing amounts of herbicides to maintain effective weed control. The difficult challenge lies in demonstrating these negative environmental effects, and the lack of adequate public health policies stems from the complexity of detecting glyphosate in the environment. Currently available detection techniques are expensive and complex, making continuous large-scale monitoring difficult. Furthermore, the variability of environmental conditions and agricultural practices further complicates the assessment of exposure and risks associated with glyphosate. In this project, a methodology was analyzed for the removal and degradation of glyphosate using ferrous ferric oxide nanoparticles functionalized with Ti4+ and a consortium of bacteria and microalgae. Studies were conducted on the growth dynamics of microalgae and bacteria under conditions with and without glyphosate, maintaining a constant concentration of 50 µg/L of glyphosate to obtain more information about their development. To evaluate the effectiveness of the nanoparticles in adsorbing glyphosate, the experimental isotherm was determined and compared with the Freundlich and Langmuir models. Glyphosate concentrations ranging from 1 to 500 µg/L with a fixed nanoparticle concentration of 100 µg/L, and glyphosate concentrations ranging from 100 to 2000 µg/L with a fixed nanoparticle concentration of 1000 µg/L were tested. This project represents a preliminary study of a continuous system that could be used for environmental remediation of glyphosate.

Il glifosato è il principio attivo di molti erbicidi non selettivi disponibili sul mercato ed è il più utilizzato a livello mondiale grazie alla sua elevata efficacia. Scoperto nel 1970 dalla Monsanto, questo composto chimico è in grado di inibire un enzima essenziale per la sintesi degli amminoacidi nelle piante, portandole alla morte. Tuttavia, l'uso intensivo e spesso eccessivo del glifosato ha sollevato notevoli preoccupazioni in numerosi studi per gli effetti negativi sull'ambiente e sugli organismi viventi. I studi hanno dimostrato che il glifosato può contaminare il suolo e le risorse idriche, influenzando negativamente la biodiversità e la salute degli ecosistemi. Gli organismi acquatici, in particolare, sono vulnerabili alla contaminazione da glifosato, con effetti nocivi documentati su pesci, anfibi e invertebrati. Inoltre, l'uso del glifosato ha portato allo sviluppo di erbe infestanti resistenti, costringendo gli agricoltori ad utilizzare quantità sempre maggiori di erbicidi per mantenere l'efficacia del controllo delle infestanti. La sfida difficile consiste nel dimostrare questi effetti negativi sull'ambiente e la mancanza di politiche di sanità pubblica adeguate deriva dalla complessità nel rilevare il glifosato nell'ambiente. Le tecniche di rilevazione attualmente disponibili sono costose e complesse, rendendo difficile il monitoraggio continuo su larga scala. Inoltre, la variabilità delle condizioni ambientali e delle pratiche agricole complica ulteriormente la valutazione dell'esposizione e dei rischi associati al glifosato. Nel presente progetto è stata analizzata una metodologia per la rimozione e la degradazione del glifosato utilizzando nanoparticelle di ossido ferrico-ferroso funzionalizzate con Ti4+ e un consorzio di batteri e microalghe. Sono stati eseguiti studi sulle dinamiche di crescita delle microalghe e dei batteri in condizioni con e senza glifosato, mantenendo una concentrazione costante di 50 µg/L di glifosato, per ottenere maggiori informazioni sul loro sviluppo. Per valutare l'efficacia delle nanoparticelle nell'adsorbire il glifosato, è stata determinata l'isoterma sperimentale e confrontata con i modelli di Freundlich e Langmuir. Sono state testate concentrazioni di glifosato che vanno da 1 a 500 µg/L con una concentrazione fissa di 100 µg/L di nanoparticelle, e concentrazioni di glifosato che vanno da 100 a 2000 µg/L con una concentrazione fissa di 1000 µg/L di nanoparticelle. Questo progetto rappresenta uno studio preliminare di un sistema continuo che potrebbe essere utilizzato per il risanamento ambientale del glifosato.