OECD 311 Biodegradabilità anaerobica dei composti organici nei fanghi digeriti: misurazione della produzione di gas

Lo standard “OECD 311 Biodegradabilità anaerobica dei composti organici nei fanghi digeriti: mediante misurazione della produzione di gas”, pubblicato nell’ambito delle linee guida OCSE sulla condotta aziendale responsabile per le imprese multinazionali (linee guida OCSE), descrive un metodo di screening per valutare la potenziale biodegradabilità anaerobica delle sostanze chimiche organiche in determinate condizioni.

I fanghi di digestato lavati contenenti basse concentrazioni di carbonio inorganico (fino a 10 mg/L) vengono diluiti circa dieci volte fino a una concentrazione di solidi totali compresa tra 1 g/L e 3 g/L e incubati con 20-100 mg C/L di sostanza in esame in contenitori chiusi a 35 °C ± 2 °C per un massimo di 60 giorni. L'attività dei fanghi viene misurata eseguendo controlli in bianco paralleli. Una sostanza di riferimento (fenolo, benzoato di sodio, polietilenglicole 400) viene testata in parallelo per controllare la procedura.

Vengono preparati almeno tre recipienti di prova per la sostanza in esame, i controlli in bianco, la sostanza di riferimento, i controlli di inibizione e le camere di controllo della pressione. Viene misurato l'aumento della pressione nello spazio di testa derivante dalla produzione di anidride carbonica e metano nei recipienti. Il carbonio inorganico viene misurato al termine del test. La quantità di carbonio (inorganico più metano) prodotta dalla biodegradazione della sostanza in esame viene calcolata in base alla produzione netta di gas e alla formazione netta di IC50 nella fase liquida, che superano i valori del controllo in bianco. La quantità di biodegradazione viene calcolata in base all'IC50 totale e al C50 di metano prodotti come percentuale della quantità misurata o calcolata di carbonio aggiunta come sostanza in esame.

Lo standard OCSE 311 valuta la potenziale biodegradabilità anaerobica delle sostanze chimiche organiche in condizioni simili a quelle dei digestori anaerobici, come quelli presenti negli impianti di trattamento delle acque reflue. Questo test è fondamentale per valutare l'impatto ambientale delle sostanze chimiche, in particolare dei tensioattivi utilizzati nei detergenti e nei prodotti per la pulizia, determinandone la capacità di biodegradarsi in un ambiente privo di ossigeno.

Questo test, un metodo standard sviluppato dall'Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico (OCSE), è progettato per valutare la degradabilità dei composti organici da parte di microrganismi in condizioni anaerobiche, come nei digestori di fanghi di depurazione, nei sedimenti o nelle acque sotterranee. A differenza dei test di biodegradazione aerobica (ad esempio, la serie OCSE 301), che valutano la degradazione in presenza di ossigeno, lo standard OCSE 311 si concentra sugli ambienti anaerobici, dove metano e anidride carbonica sono i principali prodotti finali della degradazione. Questo test è particolarmente importante per la conformità a normative come l'Ecolabel dell'Unione Europea, che richiede che i tensioattivi siano biodegradabili sia in condizioni aerobiche che anaerobiche.

Questo metodo di prova funge da strumento di screening per determinare la biodegradabilità anaerobica finale, ovvero la completa scomposizione di un composto in molecole più semplici come metano, anidride carbonica e acqua. È adatto a un'ampia gamma di composti organici, comprese sostanze idrosolubili e insolubili in acqua come detergenti, tensioattivi, prodotti chimici industriali e polimeri.

Il test OECD 311 si basa sullo standard “ISO 11734 Qualità dell'acqua - Valutazione della biodegradabilità anaerobica "definitiva" dei composti organici nei fanghi digeriti - Metodo per la misurazione della produzione di biogas” sviluppato dall'Organizzazione internazionale per la normazione (ISO) e comprende i seguenti passaggi fondamentali:

• Terreno di prova: come inoculo si utilizzano fanghi digeriti lavati provenienti da un impianto di trattamento delle acque reflue, utilizzato principalmente per il trattamento delle acque reflue urbane. I fanghi vengono diluiti fino a una concentrazione di solidi totali compresa tra 1 g/L e 3 g/L e contengono bassi livelli di carbonio inorganico (fino a 10 mg/L) per ridurre al minimo le interferenze.
• Condizioni di prova: i fanghi vengono incubati con la sostanza in esame a concentrazioni comprese tra 20 e 100 mg C/L in contenitori chiusi a una temperatura controllata di 35 °C più/meno 2 °C per un massimo di 60 giorni. Questo periodo simula le condizioni di un digestore anaerobico.
• Controlli e riferimenti: per garantire l'accuratezza, i test includono:
  • Controlli vuoti per misurare la produzione di gas di base dal fango.
  • Sostanze di riferimento (ad esempio fenolo, benzoato di sodio o polietilenglicole 400) per verificare l'attività dei fanghi.
  • Controlli di inibizione per valutare se la sostanza in esame inibisce l'attività microbica.
  • Sale di controllo della pressione per monitorare la produzione di gas.
• Misurazione: la biodegradazione viene misurata monitorando l'aumento della pressione interstiziale causato dalla produzione di anidride carbonica e metano. Al termine del test viene misurata anche la quantità di carbonio inorganico nella fase liquida. L'entità della biodegradazione viene calcolata come percentuale del carbonio totale prodotto (carbonio inorganico e metano) rispetto al contenuto di carbonio della sostanza in esame.

Il test OCSE 311 è ampiamente utilizzato nei quadri normativi per valutare il destino ambientale delle sostanze chimiche. È particolarmente importante per:

• Conformità normativa: nei paesi dell'Unione Europea, questo test è accettato per dimostrare la biodegradabilità anaerobica per le certificazioni di etichettatura ecologica, come i tensioattivi nei detergenti.
• Valutazione del rischio ambientale: aiuta a valutare la persistenza delle sostanze chimiche in ambienti anaerobici come sedimenti, acque sotterranee o digestori anaerobici.
• Sviluppo del prodotto: i produttori di prodotti chimici, detergenti e prodotti per la pulizia utilizzano questi test per garantire che i loro prodotti rispettino gli standard ambientali.

Sebbene il test OCSE 311 sia un potente strumento di screening, presenta alcune limitazioni:

• Durata del test: il periodo standard di 60 giorni potrebbe non cogliere il pieno potenziale di degradazione dei composti lentamente biodegradabili.
• Variabilità dell'inoculo: la composizione microbica dei fanghi può variare a seconda della fonte, il che può influire sulla riproducibilità.
• Nessun preadattamento: il test impedisce il preadattamento del vaccino alla sostanza in esame, il che potrebbe comportare fasi di latenza più lunghe (fino a 20 giorni o più) e potrebbe non riflettere scenari reali in cui sono presenti microbi adattati.
• Natura dello screening: in quanto test di screening, l'OCSE 311 potrebbe non simulare completamente condizioni ambientali complesse e potrebbero essere necessari ulteriori test per ottenere risultati definitivi.

Di conseguenza, lo standard OCSE 311 è uno strumento fondamentale per la valutazione della biodegradabilità anaerobica dei composti organici e fornisce dati essenziali per la valutazione del rischio ambientale e la conformità normativa. Simulando le condizioni dei digestori anaerobici, contribuisce a garantire che le sostanze chimiche, in particolare i tensioattivi, non persistano in ambienti anaerobici. Nonostante i suoi limiti, il test rimane un pilastro fondamentale dei test di sicurezza ambientale, con un lavoro continuo per sviluppare e migliorare le sue metodologie per soddisfare le moderne esigenze normative e scientifiche.

La nostra organizzazione, attiva da molti anni e attenta agli sviluppi scientifici e tecnologici a livello globale, si avvale di un team di professionisti esperti e di un'ampia infrastruttura per condurre test, misurazioni e analisi in un'ampia gamma di ambiti per aziende di tutti i settori. In questo contesto, forniamo anche servizi di test in conformità con la norma OCSE 311: "Biodegradabilità anaerobica dei composti organici nei fanghi digeriti: Misurazione della produzione di gas".