Enzimi e Batteri nella degradazione della materia organica

La natura sembra aver fornito tutti gli enzimi di cui il nostro mondo sembra aver bisogno, letteralmente milioni, ciascuno con uno specifico ruolo in natura. Isolandoli e producendoli su larga scala, possono essere utilizzati al servizio dell'uomo per una vasta gamma di applicazioni.
Come altre proteine, gli enzimi consistono in lunghe catene di amminoacidi unite da legami peptidici. Sono presenti in tutte le cellule viventi, dove danno una funzione vitale controllando i processi metabolici per mezzo dei quali i nutrienti sono convertiti in energia e nuovo materiale cellulare. Inoltre, gli enzimi prendono parte nella distruzione di materia organica in composti più semplici.
Gli enzimi sono capaci di ottenere questi risultati poiché, contrariamente alle proteine del cibo, essi sono catalizzatori. Contrariamente ai catalizzatori inorganici come acidi, basi, metalli e ossidi di metalli, gli enzimi sono molto specifici. In altri termini, ogni enzima può spaccare o sintetizzare un determinato composto. In qualche caso, essi limitano la loro azione a specifici legami nei composti con i quali reagiscono.

Come menzionato, gli enzimi sono presenti in tutti i sistemi biologici. Derivano da sistemi naturali, e quando sono degradati gli amminoacidi dei quali sono composti possono facilmente essere assorbiti nella natura. Gli enzimi lavorano solo su frutta, cereali, latte, grassi, carni, cotone, pelle e legno, candidati tipici per la conversione enzimatica nell'industria. Sia i prodotti utilizzabili che i residui di molte delle reazioni enzimatiche non sono tossici e sono prontamente demoliti. Infine, gli enzimi industriali possono essere prodotti ecologicamente ed i fanghi residui possono essere riciclati come fertilizzanti.

 

I batteri sono la classe di microrganismi che riveste la maggiore importanza nei processi di depurazione. I batteri sono organismi monocellulari eterotrofi, che vivono cioè a spese delle sostanze organiche in quanto, in altre parole, devono assumere dall'esterno le sostanze organiche che non sono in grado di sintetizzare da soli.

Possono essere classificati in aerobi (se per la loro sopravvivenza è necessaria la presenza di ossigeno), anaerobici (se per la loro sopravvivenza è necessaria l'assenza di ossigeno) e facoltativi (quando possono vivere in entrambi le condizioni precedenti). Tutti i microrganismi come ogni specie vivente, hanno bisogno di nutrimento per la crescita e la moltiplicazione. Lo svolgimento di queste funzioni comporta un consumo di energia. I processi depurativi per via biologica sfruttano proprio le necessità dei batteri di utilizzare sostanze organiche nutritive e sostanze organiche energetiche per soddisfare le loro esigenze.

La trasformazione delle sostanze presenti negli scarichi porta alla formazione di materia vivente (rappresentata dai batteri in crescita e moltiplicazione) e di materiali generalmente gassosi, prodotti dal metabolismo dei microrganismi. Considerando un sistema chiuso, l'aumento del numero di microrganismi segue un andamento caratterizzato da diverse fasi. Le prime due fasi consistono nell'attivazione degli enzimi da parte dei microrganismi; gli enzimi, definiti anche biocatalizzatori servono per l'attacco alle sostanze organiche. La terza fase, detta d'accrescimento esponenziale, è caratterizzata da un'enorme moltiplicazione di individui dovuta all'elevata concentrazione di nutrimento. Nella quarta fase si assiste dapprima ad un rallentamento e in seguito ad un arresto della crescita della colonia dovuto all'esaurimento del materiale nutritizio.