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)

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Apostilas de Biotecnologia sobre o estudo da Biorremediação, história, definição, passiva, compostagem, landfarming, bioestimulação.
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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

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