In qualità di professionisti del settore, ci capita spesso di imbatterci in impianti di irrigazione che presentano gravi problemi a causa della presenza nella rete e nelle attrezzature di ciò che comunemente viene chiamato “oba”, alghe, melma, sporcizia… che provoca l’ostruzione degli emettitori, la perdita di efficienza dell’impianto e l’aumento della frequenza e dell’intensità degli interventi di manutenzione.
Il biofilm si forma a causa della tendenza dei microrganismi a raggrupparsi e, se non si interviene tempestivamente e con competenza, può causare un problema molto grave quando parte dello strato formatosi si stacca sotto forma di lamine o grumi in grado di ostruire l’interno delle condutture, arrivando a intasare un’intera rete di emettitori in modo definitivo e irreversibile nella maggior parte dei casi, mettendo a rischio la coltura. A quel punto scattano tutti gli allarmi e l’agricoltore inizia a rendersi conto della gravità del problema.
Ma… cos’è il biofilm?
Il biofilm è uno strato di materia organica, solitamente di colore scuro e dalla consistenza gelatinosa, costituito da colonie di microrganismi associati e organizzati che ricoprono le superfici, generalmente a contatto con l’acqua o caratterizzate da un elevato grado di umidità. Spesso queste colonie catturano sedimenti minerali e sali disciolti che ne integrano la struttura.
Secondo la Agenzia spagnola per la sicurezza alimentare e la nutrizione (AESAN), i biofilm sono definiti come «Comunità complesse di microrganismi che crescono immersi in una matrice polimerica organica autoprodotta e aderente a una superficie, viva (biofilm mucosale) o inerte, e che possono essere costituite da un’unica specie microbica o da una varietà di specie diverse.»
Non bisogna confondere il biofilm con il briozoo. Il biofilm è costituito principalmente da colonie di batteri associati tra loro. Il briozoo si forma dall’aggregazione di organismi più complessi e di dimensioni maggiori (fino a 0,5 mm) che si insediano in colonie formando stoloni ramificati che spesso superano i 30 cm, potendo ostruire grandi infrastrutture di irrigazione.
È possibile trovare il biofilm negli impianti e nelle attrezzature industriali, nelle nostre abitazioni, sulla superficie degli alimenti, nel nostro organismo e, naturalmente, negli impianti di irrigazione.
Fasi di sviluppo del biofilm
Il processo di formazione del biofilm è complesso, ma può essere riassunto in quattro fasi:
- Fissaggio. Adesione dei microrganismi liberi a una superficie.
- Divisione. Una volta avvenuta l’adesione irreversibile alla superficie, ha inizio un processo di maturazione, crescita e divisione.
- Produzione di esopolimeri. L’esopolimero è uno strato mucoso protettivo che ricopre la massa, riducendo il rischio di disidratazione e garantendo ai microrganismi un habitat confortevole e protetto dagli agenti esterni.
- Dispersione. Il ciclo biologico si conclude con un’ultima fase di diffusione, che consiste nel rilascio e nella dispersione di cellule colonizzatrici che si fisseranno su nuove superfici per dare inizio a un nuovo ciclo.
Quali fattori favoriscono la formazione del biofilm?
Una condizione necessaria per lo sviluppo del biofilm è la presenza di acqua, che fornisce umidità, nutrienti e ossigeno, oltre a fungere da veicolo per la diffusione dei microrganismi colonizzatori che vivono in forma libera.
In condizioni favorevoli, questi organismi proliferano aumentando la loro concentrazione e, di conseguenza, la necessità di organizzarsi per colonizzare nuove aree. Le acque reflue non disinfettate, le acque stagnanti o quelle provenienti dalle industrie sono generalmente acque che contengono batteri e, pertanto, costituiscono focolai di proliferazione e sono soggette alla formazione di biofilm.
Queste sono le condizioni che favoriscono la moltiplicazione dei microrganismi nel nostro impianto:
Alte temperature: Il biofilm può formarsi a temperature vicine allo zero, tuttavia il suo sviluppo è notevolmente favorito da temperature superiori ai 25-30 ºC. Per questo motivo, nei mesi primaverili ed estivi è più probabile che si verifichino problemi derivanti dalla presenza di biofilm negli impianti di irrigazione.
pH neutro: L’acqua di irrigazione con valori di pH neutri o leggermente acidi (6,5 – 7) favorisce lo sviluppo di questo tipo di microrganismi.
Elevata ossigenazione: Il biofilm è costituito sia da batteri aerobici che anaerobici. I primi necessitano di ossigeno per il loro sviluppo e si trovano negli strati esterni del biofilm, dove il contatto con il flusso è maggiore. Un buon contenuto di ossigeno disciolto nell’acqua favorisce lo sviluppo dei batteri aerobici.
Sostanze nutritive: La materia organica contenuta nell’acqua di irrigazione funge da nutriente per i microrganismi e contribuisce quindi direttamente alla loro proliferazione.
Composizione e rugosità delle superfici: La composizione chimica dei materiali a contatto con l’acqua è un fattore determinante per la formazione del biofilm. I composti organici rilasciati da alcuni materiali plastici favoriscono la crescita dei microrganismi, mentre i materiali metallici come l’acciaio inossidabile offrono una maggiore resistenza.
Una maggiore rugosità favorisce l’adesione, l’insediamento e la permanenza di questi microrganismi.
Bassa portata: Un’elevata velocità dell’acqua all’interno della conduttura ostacola l’adesione e l’insediamento dei microrganismi sulla superficie e aumenta il tasso di erosione dello strato di biofilm, riducendone lo spessore fino a raggiungere un punto di equilibrio. Al contrario, basse velocità di flusso favoriscono l’adesione, l’insediamento e la permanenza dei microrganismi, aumentando lo spessore del biofilm.
D’altra parte, un aumento occasionale della velocità del fluido può generare un maggiore tasso di erosione e favorire la dispersione delle cellule, che colonizzano nuove superfici.
Quali sono le conseguenze del biofilm sull’impianto di irrigazione?
Se il tuo impianto di irrigazione soddisfa queste condizioni, devi prestare particolare attenzione alla presenza di biofilm e adottare le misure necessarie affinché il problema non comporti una spesa aggiuntiva significativa né rappresenti un rischio per la tua coltura.
Le ostruzioni sono la conseguenza ultima e più grave, ma occorre tenere presente che il biofilm è anche responsabile della riduzione della durata di vita degli impianti di irrigazione, comporta una maggiore necessità di manutenzione delle attrezzature, genera un consumo aggiuntivo di fertilizzanti e ossigeno, accelera la corrosione e, inoltre, costituisce una fonte di agenti patogeni per il suolo, la coltura e i lavoratori.
Nei prossimi articoli tratteremo più nel dettaglio questa problematica e le sue possibili soluzioni.
