Biorremediação

1. Biorremediação • Biorremediação: É a aplicação (tecnológica) dos microrganismos para degradar compostos químicos ou reduzir sua concentração no ambiente (Eweiset al., 1998) Estratégia para a remediação de solos e águas subterrâneas. porque: • Beneficia-se dos processos biogeoquímicos que ocorrem naturalmente; • Destrói ou imobiliza contaminantes, ao invés de transferi-los de um meio para outro; e • Preserva os recursos financeiros se comparados a outras tecnologias de remediação. • É uma nova aplicação de umaantigatecnologiausada no tratamento de águasresiduárias (King et al., 1992)

2. Fatores que influenciam a biorremediação • Ambientais: Temperatura do solo (ou água subterrânea), pH, concentração de nutrientes (P e N), teor de umidade (solo saturado tem ^ umidade e baixa [O2]; • Físicos:biodisponibilidade dos compostos, presença de água, suprimento de aceptor de elétrons adequado; os hidrocarbonetos são geralmente apolares (baixa [] na fase líquida); • Químicos:estrutura molecular do contaminante, grau de saturação está relacionado com a volatilidade e solubilidade.

3. Tipos de Biorremediação • Biorremediação in situ: no local original, usando os microrganismos presentes. • Biorremediação ex situ : remove o solo do local e trata em reatores, fese líquida é bombeada também e ratada fora.

4. Biorremediaçãoin situ • Biorremediação ou Atenuação natural: • processo passivo no qual os microrganismos autóctones transformam os contaminantes alvos em produtos finais inócuos • Depende da tx de degradação dos contaminantes – muito lento • Condições de crescimento (e nutrientes) dos m.o. • Tecnologia relativamente simples se comparada com as outras; • Biorremediação in situ perturba menos o local

5. Biorremediação estimulada (acelerada) • Adição de O2; • Adição de NO3, SO4, ou doadores de elétrons; • Adição de nutrientes (ou surfactantes > disponibilidade) • Adição de bactérias (Bioaumentação)

6. Determinando a Atenuação Natural • Três linhas de evidência1: • 1-perda do contaminante no campo documentada; • 2- indicadores geoquímicos e biogeoquímicos demonstrando a ocorrência (e continuidade) do processo de AN; • 3-Dados microbiológicos para confirmar a ocorrência de biodegradação • Plano de monitoramento específico • - Localização dos poços de monitoramento • -Frequência das amostragens

7. Dados microbiológicos –Experimentos em batelada • Condições aeróbias • Condições anaeróbias • Análises de BTEX , O2, NO3, SO4, CH4 Experimentos com NO3

8. Biorremediaçãoin situ • 3-Bioaumentação: introduz misturas específicas de microrganismos no local contaminado ou em um biorreator para iniciar o processo da biorremediação. Em Indiana (EUA), injeção da bacteria Dehalococcoides ethenogenes (degrada PCE e TCE) em um tubo que penetra no solo .O frasco menor tem gás que ajuda a bactéria a ser empurrarda para dentro (empresa SiREM)

9. Vantagens da Biorremediação • < custo: $100 - 250/m3 de resíduo; T. convencional (incineração ou disposição em aterros): $250- 1000/ m3; (Eweis et al., 1998); • Objetivo é a biodegradação e detoxificação de contaminantes perigosos, e não a transferência para outro local ou meio (ar, carvão ativado, aterros); • Tecnologia relativamente simples se comparada com as outras; • Biorremediação in situ perturba menos o local;

10. Desvantagens da Biorremediação • Pode só ocorrer a degradação parcial do composto em outro composto mais tóxico. Exemplos: TCE levado a CV; fenol degradado a benzeno; • Dificuldade em prever o desempenho do tratamento e em escalonar a partir de ensaios em laboratório; • Depende das condições necessárias para o crescimento microbiano; se o m diminuir a tx. de degradação tb.diminuirá, então o tempo de tratamento ^; • A biorremediação é demorada já que depende da tx. de degradação dos contaminantes.

11. Bioremediação“ex-situ” • 1-Compostagem: microrganismos convertem a parte orgânica dos resíduos em material estável tipo húmus. Importância: aumenta a disponibilidade dos nutrientes; promove o aproveitamento dos resíduos; despoluição • A compostagem vem sendo incentivada para a biodegradação de compostos nitrogenados explosivos: estudos demonstraram a transformação de 90% dos explosivos após 80 dias de compostagem a 55°C. Após 150 dias a concentração diminuiu de 18.000 mg/g solo para 74 mg/g.

12. Bioremediação“ex-situ” • 2-Reatores “above-ground”: reatores biológicos adaptados ao tratamento de solo ou água (fase líquida, bombeada do solo) contendo altos níveis de contaminantes. Controle das condições (T, pH, nutrientes) durante o processo. • O solo contaminado é misturado com água e introduzido no reator, enchido com carvão, plástico, esferas de vidro para permitir a formação de biofilme responsável pela biodegradação. O inóculo pode vir do próprio ambiente contaminado; de lodos ativados, ou de cultura pura de microrganismos degradadores. Podem ser operados em série em condições aeróbias ou anaeróbias. Fonte: Sassim, 2001 EESC/USP

13. Distribuição taxonômica das bactérias que catabolizam alguma reação de biodegradação • Gram-positivas com alto G+C:Arthrobacter, Brevibacterium, Clavibacter, Corynebacterium, Dehalobacter, Nocardia, Rhodococcus, Streptomyces, Terrabacter • Gram-positivas com baixo G+C:Bacillus, Clostridium, Desulfitobacterium, Eubacterium, Staphylococcus • Proteobacteria: • α:Agrobacterium, Ancylobacter, Brevundimonas, Chelatobacter, Hyphomicrobium, Methylobacterium, Paracoccus, Rhodobacter, Sphingomonas; • β:Achromobacter, Alcaligenes, Azoarcus, Burkholderia, Comamonas, Hydrogenophaga, Ralstonia, Thauera, Thiobacillus • γ: Acinetobacter, Aeromonas, Azotobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebsiella, Methylobacter, Methylococcus, Moraxella, Pseudomonas; • δ/ε: Desulfovibrio; • Citofagales-verdes sulfurosas: Flavobacterium; • Verdes não-sulfurosas: Dehalococcoides

14. Referências Bibliográficas • Wackett, L.P. & Hershberger, C.D. (2001) Biocatalysis and Biodegradation: microbial transformation of organic compounds. ASM Press, Washington, D.C., USA; • King, B.R.; Long, G.M.; Sheldon, J.K. (1992) Practical Environmental Bioremediation. Lewis Publishers, USA; • Eweis, J.; Ergas, S.; Chang, D.; Schroeder, E. (1998) Bioremediation Principles. McGraw-Hill, Inc., USA; • Martins, T. (1994) Curso de Biorremediação : Roteiro de aula. CETESB, SP. • Montenegro, M. (2001) Avaliação da Performance de um reator anaeróbio híbrido (RAH) e da atividade das populações de microrganismos anaeróbios na ausência e na presença de pentaclorofenol (PCP). Tese de Doutorado. EESC/USP, 222p. • Remediation Technologies for soils and ground water. Bhandari et al. Environmental and water resources institute, ASCE, 2003. • Madigan, M., Martinko, J., Parker, J. Microbiologia de Brock. São Paulo: Prentice Hall, 2004, 608p. • Hendrickson, E.R. et al. Molecular analysis of Dehalococcoides 16S Ribosomal DNA from chloroethene-contaminated sites throughout North America and Europe. Applied and Environmental Microbiology68, 485-495 (February 2002). • Major, D. W. et al. Field demonstration of successful bioaugmentation to achieve dechlorination of tetrachloroethene to ethene. Environmental Science and Technology36, 5106-5116 (November 2002). • Maymo-Gatell, X. et al. Isolation of a bacterium that reductively dechlorinates tetrachloroethene to ethene. Science276, 1568-1571 (June 6, 1997).