Biorremediação Biorremediação: É a aplicação (tecnológica) dos

microrganismos para degradar compostos químicos ou reduzir sua concentração no ambiente (Eweis et al., 1998) Estratégia para a remediação de solos e águas subterrâneas. porque:

a) Beneficia-se dos processos biogeoquímicos que ocorrem naturalmente;

b) Destrói ou imobiliza contaminantes, ao invés de transferi-los de um meio para outro; e

c) Preserva os recursos financeiros se comparados a outras tecnologias de remediação.

d) É uma nova aplicação de uma antiga tecnologia usada no tratamento de águas residuárias (King et al., 1992)

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.

• 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.

Tipos de Biorremediação

Biorremediação in 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

Biorremediação estimulada (acelerada)• Adição de O2;

• Adição de NO3, SO4, ou doadores de elétrons;

• Adição de nutrientes (ou surfactantes > disponibilidade)• Adição de bactérias (Bioaumentação)

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

Dados microbiológicos –Experimentos em batelada

• Condições aeróbias

• Condições anaeróbias

• Análises de BTEX , O2, NO3, SO4, CH4

Experimentos com NO3

Biorremediação in 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)

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;

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 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.

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.

• 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.

Bioremediação “ex-situ”

Fonte: Sassim, 2001EESC/USP

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

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 Microbiology 68, 485-495 (February 2002).

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• Maymo-Gatell, X. et al. Isolation of a bacterium that reductively dechlorinates tetrachloroethene to ethene. Science 276, 1568-1571 (June 6, 1997).