La depurazione di acque sfruttando il metabolismo dei batteri e’ un procedimento piuttosto vecchio: i primi esperimenti al riguardo avvennero in America alla fine del secolo scorso ed in Inghilterra alla vigilia del primo conflitto mondiale.
Tutto quello che e’ stato fatto successivamente e’ stato rendere tali processi sempre più redditizi in termini didepurazione e di costi di gestione. Ovviamente per far questo era necessaria una migliore comprensione dei fenomeni che sono all’origine di tali processi; ovvero del metabolismo dei microrganismi. Giornalmente ogni insediamento urbano, dalle grosse città ai piccoli paesi, riversa nelle fognature una gran quantità di liquami.
Tali acque nere contengono una varietà incredibile di molecole organiche e numerosi microrganismi. Tra i principali microrganismi devono essere citati: protozoi, miceti e batteri. Questi microrganismi nei loro cicli vitali di accrescimento e riproduzione utilizzano tutte le sostanze organiche presenti: in particolare catabolizzano la sostanza organica trasformandola in sostanze semplici con produzione di energia e utilizzano l’energia per accrescersi e moltiplicarsi.
Metabolismo aerobio – protozoi, miceti e batteri aerobi, in presenza di ossigeno, degradano le molecole organiche con reazioni di ossidoriduzione e di fermentazione riducendole a molecole inorganiche contenenti atomi di ossigeno e traendone grandi quantità di energia.
Metabolismo anaerobio – quando il contenuto di ossigeno è basso oppure è stato tutto consumato gli organismi aerobi cominciano a morire e diventano essi stessi sostanza organica da degradare. A questo punto sono i batteri anaerobi ad avere il sopravvento nella popolazione microbica: crescono e si riproducono sfruttando l’ossigeno dei nitrati, solfati e fosfati.
- Partendo da acidi organici batteri del tipo: Escherichia, Salmonella, Shigella e Proteus, con reazioni di fermentazione, ottengono acido acetico, acido formico, alcool etilico, anidride carbonica.
- Da acido propionico alcune specie di Neisseria producono acido acetico e anidride carbonica.
- Alcuni funghi (lieviti) fermentano gli zuccheri producendo alcool etilico (come accade nella produzione di vino).
- I Clostridi (anaerobi), compresi gli agenti del tetano e del botulismo, fermentano alanina e glicina producendo acido acetico, ammoniaca e anidride carbonica.
La finalità di una analisi di acqua consiste proprio nell’accertarsi di quanti e quali microrganismi sono in essa presenti. Per fare questo si fanno sviluppare le colonie di microrganismi su terreni selettivi in modo di isolare i diversi microrganismi e quindi identificarli. Se abbiamo una acqua di scarico (acque nere) i più importanti microrganismi che potremmo cercare sono i seguenti:
- Streptococchi
- Stafilococchi
- Escherichie
- Pseudomonas
- Salmonelle
- Shigelle
- Clostridi
- Miceti
e questo elenco potrebbe essere molto più lungo. Ognuno di questi batteri predilige specifiche sostanze nutritive, adeguata temperatura, presenza o assenza di ossigeno, per crescere e riprodursi; e proprio usando questi fattori che siamo in grado di far crescere questi batteri in vitro ed identificarli.
Seminando il campione di acqua su una piastra di Petri che contiene un terreno al Sale Mannite (di colore rosso) e vedendo dopo 48 ore la crescita di colonie gialle che fanno virare anche il colore del terreno al giallo siamo quasi certi di avere a che fare con uno Stafilococco Aureo.
La crescita di colonie verdi fluorescenti su un terreno EMB (terreno di colore viola scuro) depone per la presenza di Escherichia Coli.
Un terreno contenente bile-esculina (colore grigio chiaro) che diventa di colore nero rivela la presenza di enterococchi.
Un elenco completo di terreni di coltura e tecniche potrà essere reperito con facilità in qualunque libro di batteriologia.