BIORREMEDIACAOBiotecnologia, Notas de estudo de Biotecnologia. Universidade de São Paulo (USP)
Raimundo
Raimundo15 de Março de 2013

BIORREMEDIACAOBiotecnologia, Notas de estudo de Biotecnologia. Universidade de São Paulo (USP)

PPT (3.6 MB)
36 páginas
745Número de visitas
Descrição
Apostilas de Biotecnologia sobre o estudo da Biorremediação, história, definição, passiva, compostagem, landfarming, bioestimulação.
20pontos
Pontos de download necessários para baixar
este documento
baixar o documento
Pré-visualização3 páginas / 36
Esta é apenas uma pré-visualização
Consulte e baixe o documento completo
Esta é apenas uma pré-visualização
Consulte e baixe o documento completo
Pré-visualização finalizada
Consulte e baixe o documento completo
Esta é apenas uma pré-visualização
Consulte e baixe o documento completo
Esta é apenas uma pré-visualização
Consulte e baixe o documento completo
Pré-visualização finalizada
Consulte e baixe o documento completo
PowerPoint Presentation

BIORREMEDIAÇÃO

HISTÓRIA

Os microrganismos foram usados desde 600 aC pelo Romanos e outros para tratar seus efluentes.

A biorremediação se consolidou como líder no rol das tecnologias inovadora na remediação de áreas degradadas na década de 80.

Conforme relatório da Environmental Protection Agency (USEPA), cerca 80 aterros sanitários e controlados foram submetidos ao tratamento via biorremediação.  

O QUE É?

Tecnologia que utiliza agentes biotecnológicos, particularmente os microrganismos, para remover poluentes tóxicos do ambiente, principalmente do solo e da água.

O contaminante funciona como fonte de carbono para os microrganismos, sendo necessário o fornecimento de nutrientes como nitrogênio e fósforo, bem como um agente oxidante, que funcione como receptor de elétrons, além de outros nutrientes específicos para cada contaminante.  

Biorremediação Passiva

O princípio desta tecnologia é fazer uso de processos naturais para degradar os contaminantes e reduzir suas concentrações a níveis aceitáveis. Os referidos processos são a diluição, volatilização, biodegradação, adsorção e reações químicas com os materiais presentes em subsuperfície.

Compostagem A compostagem é o processo de transformação de materiais grosseiros, como palhada e estrume, em materiais orgânicos utilizáveis na agricultura

Landfarming Os microrganismos heterotróficos da camada superficial do solo são estimulados a degradar os contaminantes ali presentes, transformando-os em substâncias inertes como o material orgânico estabilizado, água e CO2

Fontes: • http://www.scielo.br/scielo • http://www.planetaorganico.com.br

Dinâmica ambiente-poluente-microrganismo. • Levantamento do local contamindado • Nível de biodegrabilidade do xenobiótico • Tempo requerido para a biorremediação • Fatores econômico

Isolamento de microrganismos em laboratório (fonte: e-escola.pt)

INVESTIGAÇÃO PARA BIORREMEDIAÇÃO

Bioestimulação, Bioadição e Fitorremediação • bioestimulação é a técnica que apresenta melhores resultados, uma

redução de cerca de 90% dos poluentes encontrados nos ambientes • a bioaumentação, ou também chamada de bioadição, pode

representar uma redução de até 100% para o emprego dessas técnicas é necessário que sejam realizados estudos dos componentes do solo para que a atividade competitiva seja mínina quando introduzimos algum outro microrganismo

• A umidade do solo é considerada o fator ambiental mais crítico na biodegradação, pois uma alta atividade microbiana somente ocorrerá se houver adequada disponibilidade de água aos microrganismos.

• o teor de água no solo tem relação inversa com a disponibilidade de oxigênio e, conseqüentemente, com a atividade dos microrganismos aeróbios

Bioestimulação • Técnica que visa aumentar a atividade microbiana da

população nativa do solo pela adição de nutrientes promovendo o crescimento e consequentemente o aumento da atividade metabólica na degradação de contaminantes.

• Carbono, Nitrogênio e Fósforo são os principais nutrientes utilizados.

• A bioestimulação pode ser utilizada como uma ferramenta a mais para auxiliar no tratamento de solos contaminados com petróleo.

• Quando necessário, deve-se promover algumas alterações ambientais a fim de se obter melhores remoções dos poluentes:

• melhorar a aeração do solo, monitorar e corrigir a sua umidade, e o seu pH.

• Realizadas de forma equivocada essas alterações podem provocar um desequilíbrio ecológico ou em um agravamento da poluição.

• O uso do material estimulante representa numa maior capacidade de remoção do composto contaminante no solo, servindo, dessa forma, como potencializador para a bioestimulação.

Turfa (fonte: google imagens)

Bioaumentação • A bioaumentação consiste na adição de

microrganismos, crescidos em laboratório e com capacidade para degradar o contaminante

• É também a inoculação de microrganismos com alto potencial de degradação dos contaminantes em um local contaminado com xenobióticos

• Modifica-se o meio ambiente (melhorando a qualidade da água) visando eliminar fatores limitantes ao crescimento e desenvolvimento dos microrganismos

• Indicada quando não há ou é reduzido o número de microrganismos capazes de degradar o composto

• A bioadição foi utilizada com sucesso principalmente na degradação de pesticidas, de óleos, ou de hidrocarbonetos específicos constituintes dos óleos.

Biaumentação:

Fitorremediação • A fitorremediação é uma das ferramentas da

biotecnologia, que utiliza sistemas vegetais in situ para: degradar; extrair, conter, ou imobilizar contaminantes do solo e da água.

• Utiliza sistemas vegetais fotossintetizantes e sua microbiota.

• A composição da população de microrganismos é dependente do tipo de raiz, espécie e idade da planta, do tipo de solo.

• Existem poucos estudos sobre fitorremediação, não sendo uma tecnologia amplamente aceita pelos órgãos de controle ambiental.

• fornece subprodutos passíveis de comercialização como forrageiras, madeira e outros.

As substâncias alvos da fitorremediação incluem os: • metais (Pb, Zn, Cu, Ni,Hg, Se) • compostos inorgânicos (NO3-;NH4+; PO4 3-) • elementos químicos radioativos (U, Cs, Sr), • hidrocarbonetos derivados de petróleo (BTEX), • pesticidas e herbicidas (atrazine, bentazona) • compostos clorados e nitroaromáticos • explosivos (TNT) • solventes clorados (TCE, PCE) • resíduos orgânicos industriais

Está dividida em cinco mecanismos: – rizofiltração fitoextração fitotransformação fitoestimulação fitoestabilização

Rizofiltração • Técnica de tratamento de água em que os

contaminantes são removidos e retidos no sistema radicular

Fitoextração • os contaminantes absorvidos pela raiz ficam armazenados ou

são transportados para a parte aérea da planta

Fitotransformação • ocorre a degradação dos contaminantes através do

metabolismo da planta por enzimas específicas como as nitroredutases (degradação de nitroaromáticos), desalogenases (degradação de solventes clorados e pesticidas). Populus sp. e Myriophyllum spicatum são exemplos de plantas que possuem tais sistemas enzimáticos

• Fonte:wnmu.edu

Fitoestimulação • estimulação da atividade dos microrganismos

degradadores dos contaminantes pela rizosfera da planta

• O número de microrganismos na raiz e à sua volta é muito maior do que no solo livre; os tipos de microrganismos na rizosfera também diferem do solo livre de raiz

Fitoestabilização • as plantas são utilizadas para reduzir a migração

dos contaminantes no solo. • os contaminantes orgânicos ou inorgânicos são

incorporados à lignina da parede vegetal ou ao húmus do solo precipitando os metais sob formas insolúveis

ESPÉCIES VEGETAIS BRASILEIRAS UTILIZADAS NA FITORREMEDIAÇÃO

• Mucuna-preta (Estizolobium eterrinun) • Mucuna-nã (Estizolobium duringianum) • Milheto (Pennsetum glaucun) • Feijão-de-porco (Canavalia ensiformis) • Fonte:Instituto Agronômico – IAC-SP Fonte:globorural.globo.com

Vantagens • grandes áreas podem ser tratadas, com

baixo custo. • Investimento e custos de operação baixos • Aplicável em grande escala

Desvantagens • O crescimento das plantas depende: da

estação, clima e solo; • Resultados lentos(18-60 meses) • Aplica-se apenas à superfície do solo ou a

águas superficiais

Biossurfactantes • Composto caracterizado pela capacidade de alterar as

propriedades superficiais e interfaciais de um líquido reduzindo a tensão superficial e formando micelas

• Em função da presença de grupos hidrofílicos e hidrofóbicos na mesma molécula, os surfactantes tendem a se distribuir nas interfaces entre fases fluidas com diferentes graus de polaridade

• Os compostos de origem microbiana que exibem propriedades surfactantes são denominados biossurfactantes e consistem em subprodutos metabólicos de bactérias, fungos e leveduras.

• As bactérias juntamente com as arqueobactérias são as maiores responsáveis pela produção destes compostos.

• aceleram a degradação de vários óleos por microrganismos e promovem a biorremediação de águas e solos

• O processo de biodegradação dos componentes do petróleo ocorre na interface óleo/água

• Os microrganismos biodegradadores aderem à superfície do óleo e exploram esse microambiente rico em compostos orgânicos e nutrientes inorgânicos da água do mar

• Úteis tanto no tratamento de derrames de petróleo como no tratamento de metais pesados

• Os biossurfactantes são usados na agricultura especialmente em formulações de herbicidas e pesticidas.

Propriedades: • emulsificação e solubilização de hidrocarbonetos ou

compostos insolúveis em água, facilitando o crescimento de microrganismos nestes substratos

• atividade antibiótica • tolerância à temperatura, pH e força iônica • baixa toxicidade • podem ser sintetizados a partir de substratos

renováveis • grande diversidade química, possibilitando aplicações

específicas para cada caso particular

Biossurfactantes

• Fonte: Quím. Nova vol.25 no.5 São Paulo Sept./Oct. 2002

VANTAGENS • Mais barato que os tratamentos convencionais(ate

85%).

• Aplicável a uma grande variedade de contaminantes

• Os produtos utilizados não apresentam risco ao meio ambiente e não são toxicos

• De grande aceitação pública .

• Não interfere nas operações que já estão sendo realizadas, podendo ser utilizado em locais de difícil acesso.

• Pode ser usada (in situ) reduzindo possibilidades de contaminação para os trabalhadores.

DESVANTAGENS • Os locais a serem tratados devem

estar preparados para suportar a ação dos microrganismos.

• Não é uma solução imediata.

• Método pouco evoluído no Brasil.

substâncias tóxicas ao microorganismo inviabiliza o tratamento

uso em áreas de proteção ambiental, indústria de alimentos, entre outras

muitas moléculas não são biodegradáveistratamento de resíduos considerados de difícil degradação

acompanhamento durante o processoprodutos utilizados não apresentam risco ao meio ambiente e não são tóxicos

método pouco evoluído no Brasilpossível tratamento in situ

necessidade de maior entendimento de seu funcionamento e qualificação profissionalbaixo custo (até 85%)

não é uma solução imediata biodegrada substâncias perigosas ao invés de apenas transferir o contaminante de um meio para outro

LimitaçõesVantagens

Biorremediação

BIORREATORES

Biorreatores são, em termos gerais, dispositivos ou sistemas onde são realizados processos químicos que envolvem substâncias quimicamente ativas ou organismos. São preferencialmente cilíndricos, de modo a facilitar a limpeza e evitar a incrustação, mas a natureza abrangente de sua função permite uma grande variedade na concepção de seu design. Podem ser utilizados no cultivo de células, produtos derivados do metabolismo celular, engenharia de tecidos, tratamento de água e esgoto etc.

TIPOS DE BIORREATORES Os biorretores são tipicamente categorizados entre Reatores por Batelada Reatores Contínuos

A principal diferença entre os dois é que o Reator por Batelada opera com todo o lote de material disponível num ciclo. Já o Reator Contínuo opera sem intermitências, com a constante inserção de reagentes e retirada do produto num fluxo contínuo.

PROCESSO EM BATELADA

Uma alternativa seria a Batelada Alimentada, que consiste na adição de mosto ao Reator, seja intermitente ou continuamente. As vantagens disso são: - Manter baixos níveis de nutrientes para minimizar a repressão catabólica; - Adicionar precursores para os produtos desejados; - Adicionar componentes regulatórios, como indutores, em alguma etapa; - Estender a fase estacionária, pela adição de nutrientes.

Preparo do Inóculo

Separação de Células

Recuperação do Produto

Fermentação

Sobrenadante

Células

MATEMÁTICA DOS BIORREATORES

Aqui temos alguns exemplos da matemática usada nos biorreatores. Agradecimentos ao departamento de engenharia química da UFRGS

MERCADO DE TRABALHO

Empresas: - A MS Cruz  Produtos e Serviços - COMAM Indústria, Comercio e Serviços de Biorremediação Ltda. - Sapotec  

ENTREVISTA

A biorremediação,é  uma área de pesquisa que envolve variada gama de profissionais. A farmacêutica Julieta Ueta, da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo (USP) é uma das que já se envolveu em estudos nessa área. Ela conta pra gente como é essa tecnologia.   Biotec pra Galera - O que é biorremediação? Julieta - É o emprego de tecnologias que envolvem células - ou porções da célula - usadas para remediar locais que têm problemas de contaminação com produtos orgânicos, ou seja, locais poluídos.   Biotec pra Galera - Como é esse trabalho? Julieta - O melhor exemplo é a biorremediação mais empregada: nos derramamentos de petróleo em alto mar. A tecnologia de biorremediação envolvida nesses casos é uma das que mais deram resultados. Uma população de microorganismos é jogada no local do vazamento. Eles são capazes de digerir esses compostos presentes no petróleo (transformando-os em CO²). Há uma proliferação microbiana, o local é descontaminado. Depois, sem comida, os microrganismos morrem.   Biotec pra Galera - É descontaminado por completo? Julieta - Sim. Hoje temos microorganismos extremamente poderosos, produzidos por meio de engenharia genética e totalmente desenhados para se fazer esse processo de biorremediação.

http://www.biotecpragalera.org.br

ENTREVISTA Biotec pra Galera - E para obter esses microorganismos a biotecnologia é essencial? Julieta - Sim, entendendo como biotecnologia o emprego de organismos vivos ou parte deles para a obtenção de bens úteis ao homem. Por exemplo, o trabalho que desenvolvi nessa área envolvia a procura de microorganismos do próprio solo onde havia problemas devido ao emprego de agrotóxicos, principalmente herbicidas (que são compostos orgânicos), mas não apenas eles. No próprio local encontrávamos microorganismos capazes de fazerem a biodegradação. Na seqüência, processávamos tais microorganismos por meio de um método farmacêutico para o lançamento de volta ao ambiente a fim de captar as moléculas poluentes específicas e biodegradá-las. Assim ocorre a despoluição   Biotec pra Galera - É possível imaginar no futuro a aplicação em grande escala dessa ferramenta de despoluição? E de uma maneira eficiente? Julieta - É o que estamos tentando, é a meta. Mas, veja bem, quando falamos em biorremediação do meio ambiente sempre devemos lembrar que isso é uma estratégia de remediação. Mas a melhor estratégia é a de promoção e de prevenção. É como um organismo doente. Você sabe que para evitar ficar doente tem que levar uma vida saudável, ter cuidados. Com o solo e o meio ambiente é a mesma coisa.   Biotec pra Galera - As empresas já descobriram a importância dessa técnica?  Julieta - Eu acho até que há o interesse do empresariado. O problema ainda é que esse interesse é muito tímido. Mas podemos ver com o pessoal que estuda o genoma, com empresas como a Votorantim, por exemplo, que essa mentalidade está mudando. Acho que a biotecnologia traz uma revolução, porque ela muda o panorama do conhecimento. O conhecimento que você adquire hoje tem preço. Os estudos e as descobertas agora têm um valor monetário. O valor de mercado é grande. Já passamos da fase da inocência das descobertas. Essa é a questão que a biotecnologia nos traz hoje. Acho que o jovem tem de perceber essa realidade, pois é a herança que eles vão receber

comentários (0)
Até o momento nenhum comentário
Seja o primeiro a comentar!
Esta é apenas uma pré-visualização
Consulte e baixe o documento completo
Docsity is not optimized for the browser you're using. In order to have a better experience we suggest you to use Internet Explorer 9+, Chrome, Firefox or Safari! Download Google Chrome