L’elettrochimica combinata con i microorganismi nei cosiddetti sistemi bioelettrochimici microbici può certamente essere un potente strumento per degradare i composti organici nei terreni contaminati e trasformare vari inquinanti in composti innocui. Infatti, la degradazione microbica degli inquinanti può essere potenziata se combinata con metodi elettrochimici. L'applicazione di potenziali esterni può certamente aumentare il degrado accorciando il tempo operativo. Sebbene molti esperimenti siano stati condotti su piccola scala a livello di laboratorio, espandere il sistema su larga scala con metri quadrati di elettrodi è piuttosto impegnativo e complicato.
Con particolare attenzione alle acque sotterranee, uno dei principali colli di bottiglia di questa tecnologia è la scarsa conducibilità ionica ed elettronica delle acque sotterranee che abbassano l’efficienza dei metodi elettrochimici nonché l’attività microbica combinata con i metodi elettrochimici.
La revisione si compone di molti argomenti che includono la descrizione delle reazioni bioelettrochimiche microbiche, l'interazione batterio-elettrodo e le loro interfacce, la discussione sui meccanismi di trasferimento degli elettroni (diretto, indiretto e mediato), la discussione sulle differenze tra conducibilità ionica ed elettronica. Inoltre, viene discussa la conduttività elettronica e il suo aumento nelle acque sotterranee con l'intrigante miglioramento mediante l'iniezione di materiali conduttivi nelle acque sotterranee per migliorare la conduttività. Vengono introdotte e discusse le nanoparticelle conduttive, gli ossidi, i materiali a base di carbonio e vengono discussi anche i diversi metodi iniettivi.
Infine, un'approfondita discussione è dedicata ai metodi esistenti per misurare la conducibilità del suolo e delle acque sotterranee che sono in grado di determinare e dimensionare la cosiddetta “zona elettro-conduttiva diffusa (DECZ). Questi metodi includono metodi di resistenza elettrica, spettroscopia di impedenza elettrochimica, tomografia di resistività elettrica, metodi di polarizzazione indotta e altri metodi geofisici.
Questo lavoro comprensivo di review è stato condotto attraverso una collaborazione tra un team di ricercatori dell’Università degli Studi di Milano Bicocca (prof. R. Ruffo e prof. C. Santoro) insieme con il Water Research Institute (IRSA), National Research Council (CNR), Roma, Italia (CNR-IRSA; F. Aulenta, M. Tucci, C. Cruz Viggi), Institute for Environmental Geology and Geoengineering (IGAG), National Research Council (CNR), Cagliari, Italia (CNR-IGAG; S. Milia) Department of Civil, Environmental Engineering and Architecture, Università di Cagliari, Cagliari, Italia (S. Hosseini, G. Farru), Department of Environment, Land and Infrastructure Engineering & Clean Water Center, CWC, Politecnico di Torino, Torino, Italia (R. Sethi, C. Bianco, T. Tosco, M. Ioannidis), Department of Civil, Chemical, Environmental and Materials Engineering, Alma Mater Studiorum Università di Bologna, Bologna, Italia (G. Zanaroli), Department of Biology, Aarhus University, Aarhus, Denmark (U. Marzocchi) e il Department of Geosciences, Università di Padova, Padova, Italia (G. Cassiani, L. Peruzzo)
I risultati dello studio sono riportati nel documento “Groundwater Electro-Bioremediation via Diffuse Electro-Conductive Zones: A Critical Review " (DOI: 10.1016/j.ese.2024.100516) pubblicato sulla rivista Environmental Science and Ecotechnology (Impact Factor 14.0 - Clarivate 2023)