Prima che la crisi idrica di Toledo del 2014 lasciasse mezzo milione di residenti senza acqua potabile per tre giorni, La ricerca del Dr. Jason Huntley presso l'Università di Toledo si è concentrata sui batteri che causano la polmonite.

Dopo che la dannosa fioritura di alghe ha indotto la città di Toledo all'avviso "Non bere", il microbiologo ha ampliato i suoi progetti di ricerca per mirare alla microcistina.

"Vivo qui, e ho un figlio piccolo, " disse Huntley, professore associato presso il Dipartimento UT di Microbiologia Medica e Immunologia presso il College of Medicine and Life Sciences. "Non voglio tossine nell'acqua, e mi impegno ad aiutare l'impianto di trattamento delle acque a proteggere il pubblico".

Il laboratorio di ricerca di Huntley ha recentemente compiuto importanti progressi nella sua missione di creare un biofiltro che utilizza i batteri naturali del lago Erie per rimuovere la microcistina rilasciata dalle fioriture algali nocive dall'acqua potabile, ridurre o eliminare l'uso di cloro e altri prodotti chimici.

"Abbiamo identificato gruppi di batteri nel lago Erie che possono essere utilizzati per purificare l'acqua in modo naturale. Per quanto ne sappiamo, questi batteri non sono stati precedentemente utilizzati per combattere le fioriture algali dannose in altre parti del mondo, "Ha detto Huntley.

I microbiologi hanno isolato con successo i batteri del lago Erie che degradano la tossina microcistina nota come MC-LR, la più tossica, più comune e più strettamente legato al cancro del fegato e ad altre malattie, a una velocità giornaliera fino a 19 parti per miliardo (ppb).

Analisti e tossicologi dell'acqua misurano la microcistina e altri contaminanti utilizzando la metrica di ppb; un ppb è una parte su 1 miliardo. Questi numeri di ppb sono importanti per la salute umana perché l'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti raccomanda ai bambini piccoli di non bere acqua contenente più di 0,3 ppb di microcistina e agli adulti di non bere acqua contenente più di 1,6 ppb di microcistina.

"I batteri che abbiamo identificato possono degradare molte più tossine di quanto riportato nella crisi idrica del 2014, "Ha detto Huntley. "Sulla base dei livelli di tossine registrati nel Lago Erie negli ultimi anni, questi tassi sarebbero in grado di rimuovere efficacemente la microcistina dalle riserve idriche".

Nessuno dei 13 isolati batterici che degradano la microcistina è stato associato a malattie umane, quindi è improbabile che il loro uso in futuri biofiltri per la purificazione dell'acqua rappresenti un problema di salute pubblica. I batteri identificati includono Flectobacillus major, Pseudomonas lutea, Agrobacterium albertimagni, Leadbetterella byssophila, Pseudomonas putida, Flectobacillus major, Pseudomonas hunanensis, Runella slithyformis, Porphyrobacter sp., Pseudomonas parafulva, Sphingobium yanoikuyae, Pseudomonas fluorescens e Sphingobium yanoikuyae.

La ricerca è pubblicata nel numero di febbraio del Journal of Great Lakes Research .

Ricercatori in Australia, La Cina e altri paesi hanno anche identificato batteri che possono masticare e scomporre la microcistina dalle fioriture algali, però, Huntley ha affermato che quei tipi specifici di batteri non sono stati trovati in nessuno dei suoi studi sul Lago Erie.

Tredici campioni di acqua utilizzati per lo studio sono stati raccolti da fioriture algali visibili nelle estati del 2014 e del 2015 nel bacino occidentale del Lago Erie. Gli scienziati hanno aggiunto MC-LR a ciascun campione d'acqua ogni tre o quattro giorni per circa quattro settimane, insieme a un gruppo di controllo che non ha ricevuto ulteriori MC-LR.

Il laboratorio ha utilizzato diversi approcci per confermare i risultati della degradazione della microcistina, compresa la spettrometria di massa e il test ELISA, che è il metodo standard utilizzato dagli operatori degli impianti di trattamento delle acque per misurare la concentrazione di microcistina durante la stagione della fioritura algale.

Il suo laboratorio sta ora identificando i percorsi enzimatici che i batteri usano per abbattere la microcistina.

Attualmente, gli impianti di trattamento delle acque municipali rimuovono o degradano la microcistina usando metodi come la clorazione, ozonizzazione, adsorbimento e flocculazione di carbone attivo.

"Queste tecniche non sono ideali a causa dei costi elevati, efficienza di rimozione limitata, e portano alla produzione di sottoprodotti nocivi o rifiuti pericolosi, " Huntley ha detto. "I biofiltri sono un'alternativa sicura e conveniente all'uso di prodotti chimici e altre pratiche convenzionali di trattamento dell'acqua".

"Siamo molto entusiasti della ricerca e dei risultati, " ha detto Andrew McClure, amministratore per l'impianto di trattamento delle acque Collins Park della città di Toledo. "Abbiamo avuto colloqui preliminari con il Dr. Huntley sui modi in cui possiamo implementarlo come tecnica di trattamento nel processo del nostro impianto".

Il team di Huntley sta sviluppando e testando biofiltri, filtri per l'acqua contenenti i batteri specializzati che degradano le tossine della microcistina dall'acqua del lago mentre scorre attraverso il filtro. Huntley detiene un brevetto provvisorio su questa tecnologia.

La ricerca è stata supportata da sovvenzioni del Dipartimento dell'istruzione superiore dell'Ohio attraverso la Harmful Algal Bloom Research Initiative dello stato, che consiste di 54 squadre scientifiche nelle università di tutto lo stato alla ricerca di soluzioni per affrontare le alghe tossiche nel lago Erie.