SUSANA AURORA PIMENTA DA SILVA - Faculdade de Ciências · A dizer coisas tão triviais como ontem,...

Susana Aurora Pimenta da Silva

BIORREMEDIAÇÃO EM ÁGUAS RESIDUAIS: remoção de fosfatos utilizando

microalgas Chlorella vulgaris imobilizadas em meio de alginato de sódio

Dissertação de Mestrado em Hidrobiologia, apresentado à Faculdade de Ciências da

Universidade do Porto, para obtenção do grau de Mestre.

Departamento de Zoologia e Antropologia

Faculdade e Ciências da Universidade do Porto, 2007

AGRADECIMENTOS:

Quero manifestar os meus mais sinceros agradecimentos às pessoas que

contribuíram para que eu alcançasse este patamar.

Á Professora Natividade, minha Orientadora e Coordenadora de Mestrado,

que me apoiou nos momentos mais difíceis, na minha convalescença e na minha

ausência do país.

Sem o seu apoio teria sido impossível concretizar a Tese e, ao mesmo tempo,

concretizar o projecto em Angola.

Ao meu co-Orientador, Amigo, segundo Pai, Mestre José Lopes, que tanto me

apoiou com um carinho e paciência que não poderia ter encontrado em mais

ninguém, um ser humano excepcional.

À minha Directora e grande Amiga Dra. Eugénia Lobo, que sempre acreditou

em mim e me incentivou continuamente no meu crescimento profissional e pessoal.

Ao Dr. Rui Pinto, por quem tenho uma grande admiração, Administrador da

Clínica Sagrada Esperança, e meu Chefe no Projecto em Angola, que me facultou

as amostras e me deu todo o apoio para concretizar este estudo.

À Técnica de Laboratório do Departamento de Antropologia e Zoologia, Maria

Helena Moreira, que pacientemente preparou as soluções-padrão e ajudou na

realização dos ensaios para a detecção dos fosfatos nas minhas amostras

Ao meu grande Amigo Prof. Brandão, que sempre foi um grande entusiasta

em relação ao meu trabalho.

Aos meus colegas do hospital, e aos Amigos que sempre me apoiaram e

incentivaram a progredir na carreira.

Finalmente, à minha Família, a quem eu prezo mais na Vida, e que sempre

me apoiaram, ajudando-me a seguir em frente e a nunca olhar para trás, senão para

aprender, pois me ensinaram que os erros podem ser, quando os encaramos com

humildade, alguns dos melhores Mestres para o nosso crescimento como Pessoas.

Muito obrigada por fazerem parte do meu percurso....

E deste percurso fez parte, inopinadamente, um poema que, enquanto me

debruçava sobre esta investigação e subsequente escrita, me surgia em mente, sem

qualquer esforço da minha parte. Talvez porque, a par das algas que ajudam a

purificar não podemos deixar de pensar na existência de muitas outras. Que nos

atraem o olhar pela sua beleza aparente mas que matam e asfixiam. Estas, pois, as

palavras que mo diziam:

Eu preciso de palavras novas...

Eu preciso de palavras novas

Porque estas com que falo e comunico

Estão velhas, sujas e cansadas.

Envelheceram na monótona rotina,

Dos desencantos do nosso dia-a-dia

A dizer coisas tão triviais como ontem, hoje e amanhã,

Tão triviais que nem existem sequer, como sempre e

nunca,

Pois ontem já foi hoje e amanhã, e vice-versa, é claro.

Estão sujas, poluídas pelas mentiras com que

mascaramos

As falsidades das pontes de contacto.

São elas que servem de lianas e seguram as tábuas

Que nos ligam aos outros

Sobre o vazio da Vida.

Só as limpamos dolorosamente

Na nossa mais profunda intimidade,

Dentro de nós mesmos,

Quando já nos sentimos sufocar,

Como peixes em águas contaminadas

Pelos desperdícios necessários,

Mas que nem por isso perdem a sua condição de lixo.

Mesmo que o rio esteja enfeitado

Com as algas prolíficas,

Verdes mas falsas, que não deixam chegar lá baixo,

A luz do sol que vivifica.

Estão cansadas de serem outra coisa, múltiplas quase

sempre,

De funcionarem como flores ou outros ornamentos,

A cobrirem sentimentos frios como a indiferença

Ou a preencher os vazios, aqueles espaços incómodos,

Quando o nosso coração está morto

E já não há mais nada para dizer,

E o silêncio grita e diz da nossa morte e da nossa solidão.

Essas palavras que já não dizem nada, recuso-as.

Quero palavras novas, claras e precisas,

Transparentes e límpidas,

Que não precisem de nenhum dicionário,

Valiosas em si mesmas.

Palavras novas, talhadas na Verdade, como um cristal,

Tão nítidas que nunca ofereçam dúvidas

Nem alimentem segundas intenções.

Mas se um dia tivermos essas palavras novas

Não será tudo ainda mais difícil?

(Citação de Maria do Carmo Cruz)

Biorremediação em águas residuais:remoção de fosfatos utilizando microalgas Chlorella vulgaris imobilizadas em meio de

alginato de sódio

RESUMO

A eutrofização de ecossistemas aquáticos é, cada vez mais, uma

problemática no nosso planeta. Nos processos de eutrofização existe um grande

aumento de nutrientes, que provocam uma degradação de meios aquáticos, sendo

que os nitritos e os fosfatos se contam entre os principais nutrientes. Com o

aumento do crescimento populacional e da sua concentração em grandes

superfícies industriais, houve necessidade de se definirem novas estratégias para

remover os poluentes dos ecossistemas, pois que o uso de técnicas químicas de

remoção daqueles nutrientes tem provocado diversos tipos de poluição

Actualmente, e tendo como base o principio de que os ecossistemas reagem

a alterações, quer antropogénicas quer de outra natureza, através dos

microrganismos, tem-se recorrido à biodegradação pelo recurso à metodologia de

biorremediação. Esta é uma técnica que utiliza microrganismos para promover a

degradação de poluentes com intenção de diminuir ou eliminar contaminantes

ambientais.

O estudo efectuado foi baseado na técnica de biorremediação aplicada ao

tratamento de águas residuais de uma Clínica Hospitalar em Luanda (Angola).

Procedeu-se à remoção de fosfatos das águas residuais (amostra em estudo) por

imobilização da microalga Clorella vulgaris em meio de alginato de sódio.

Consideramos que seria de interesse realizar um novo estudo, com um

controlo mais estreito das variáveis que possam ou não alterar o comportamento das

microalgas e, consequentemente, a concentração de fosfatos na amostra de águas

residuais.

Susana Silva – Faculdade de Ciências do Porto Pág. 5


alginato de sódio

ABSTRACT

Eutrofization of aquatic ecosytems is more and more a problematic of our planet to

be considered. In the eutrofization processes there have been a great increase of

nutients, which causes degradation of aquatic means, the nitrites and fosphastes

being among the principal nutrients. As long as there has been an increased

population growth and their concentration in large industrial areas, it was felt as

necessary to define new approaches to remove polluantes from the ecosystems,

since the use of chemical technics to remove those nutrients has been the cause of

several different types of pollution.

Nowadays and ased on the principle that ecosystems react to changes, either

atropogenic or of any other nature, through mirorganisms, biodegradation has been

being used by means of the bio-remediation methodology. This is an approach that

uses microorganisms to promote polluents degradation, aiming at reducing or even

eliminating environmental contaminants.

This research was based on the bio-remediation apprach apllied to the treatment of

residual waters of a Clinic in Luanda (Angola) and it consisted of fosphates remotion

from the residual waters (sample study) by iobilization of the microalga Clorella

vulgaris in sodium alginato medium.

At the end of this research we think that it must be of interest to make further studies,

then in conditions of a narrower control of the variables which may or may not alter

the behaviour of the microalgae and, as a consequence, the concentration of

phosfates in residual waters sample.



alginato de sódio

RÉSUMÉ

L'eutrofisation des écosystèmes aquatiques est l’une des questions les plus

problématiques auxquelles notre planète doit faire face actuellement. Dans les

processus d'eutrofisation on vérifie une grande augmentation des nutrients, en

particulier des nitrites et des phosphates, ce qui provoque une dégradation des

milieux aquatiques. Avec l'augmentation de la population et de sa concentration dans

les grandes zones industrielles, il a fallu definir de nouvelles stratégies pour retirer

les polluants des écosystèmes, vu que l'utilisation des techniques chimiques du

déplacement de ces nutrients a provoqué des différents types de pollution.

Actuellement, et ayant comme base le principe que les écosystèmes

réagissent aux changements, soit antropogéniques soit de toute autre nature, à

travers les microrganismes, on fait appel à la biodégradation utilisant la

méthodologie de la biorremédiation. C'est une technique qui emploie des

microrganismes pour favoriser la dégradation des polluants avec l'intention de

diminuer ou éliminer les contaminants de l’environnement.

L'étude realisée s’appuie sur la technique de la biorremédiation appliquée au

traitement de l'eau résiduelle d'une clinique d'hôpital à Luanda (Angola). On a

déplacé des phosphates des eaux résiduelles (échantillon en étude) pour

l'immobilisation de la microalgue Clorella vulgaris dans un milieu d'alginat de

sodium.

Nous trouvons qu'il serait intéressant de réaliser une nouvelle étude, avec un

contrôle plus étroit des variables qui peuvent ou non modifier le comportement des

microalgues et, par conséquent, la concentration de phosphates dans l'échantillon

d'eau résiduelle



alginato de sódio

ÍNDICE

1-INTRODUÇÃO………………………………….......................13

1.1-Eutrofização……………….………......................……………….......16

1.1.1- Fósforo e Fosfatos……......…………………………………..................18

1.1.2-Concentrações de fósforo em ecossistemas aquáticos..................20

1.1.3- Remoção do fósforo………………………………................................21

1.1.3.1- Remoção de fósforo por precipitação química……...........21

1.2-Biorremediação…………................……………………………….…22

1.2.1-Condições da biorremediação…….................…………………...........24

1.2.1.1- Oxidação e redução de contaminantes..........……..............25

1.2.2- Processos de biorremediação………........…………………...........….25

1.2.2.1- Biorremediação dos solos…………..............……............….27

1.2.2.2- Fitorremediação………………….......…..........................…....28

1.3-Águas residuais versus tratamentos físicos e químicos…........29

1.3.1-Remoção biológica do fósforo……………………………................….32

1.4-Remoção do fósforo de águas residuais por meio de

algas imobilizadas…..........…......................................................34

1.4.1-Imobilização de algas………………....................……………………….29

1.4.2-Requisitos básicos para um útil e eficiente sistema de

algas imobilizadas.........................................................................................36



alginato de sódio

1.4.3-Métodos de Imobilização celular……………….................……………41

1.4.4-Chlorella vulgaris e a remoção de fósforo…………..........…….........46

1.5-Objectivos…………….................……………………………………..49

2-MATERIAL E MÉTODOS……..................…………………...50

2.1-Algas usados neste estudo……………............…………………....50

2.2-Amostragem de água residual………………………..............….…51

2.2.1-Frequência de colheitas de amostra, acondicionamento

e transporte....................................................................................................51

2.2.2-Equipamento laboratorial...................................................................52

3-IMOBILIZAÇÃO..................................................................................52

A-Preparação das microalgas para a imobilização...................................52

B-Matriz de gel utilizada...............................................................................53

C-Técnica de imobilização da Chlorella vulgaris.......................................54

D-Adição das esferas de microalgas à água residual...............................55

3.1-Princípio da detecção dos fosfatos..............................................57

4-RESULTADOS......................................................................57

5-DISCUSSÃO.........................................................................60Susana Silva – Faculdade de Ciências do Porto Pág. 9


alginato de sódio

6-CONCLUSÃO.......................................................................53

7-BIBLIOGRAFIA....................................................................62



alginato de sódio

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1......................................................................................................................44

Figura 2......................................................................................................................47

Figura 3......................................................................................................................55

Figura 4......................................................................................................................58

Figura 5......................................................................................................................59

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1.....................................................................................................................37

Tabela 2.....................................................................................................................40

Tabela 3.....................................................................................................................57

Tabela 4.....................................................................................................................58



alginato de sódio

1- INTRODUÇÃO

O grande crescimento da população humana e a sua concentração em

determinadas áreas constitui, directa ou indirectamente, um dos principais factores

responsáveis pelo fenómeno da contaminação ambiental. Directamente, em função

da produção de quantidades cada vez maiores de resíduos (lixos domésticos e

industriais, esgotos, etc.) e, indirectamente, em função do aumento do consumo

(Vidotti & Rollemberg, 2004).

Tem-se observado que o próprio meio ambiente reage a cada intervenção,

quer benéfica quer maligna, provocada pelo Homem. Assim, e tendo em vista o

objecto concreto da nossa investigação, verifica-se que são principalmente os

microrganismos que, nos ecossistemas aquáticos, reagem contra os agentes

agressores degradando-os, constituindo-se assim como uma arma de defesa

ambiental, passível de ser potencializada. A utilização e potencialização desta

capacidade microbiana de degradação de agentes contaminantes denomina-se

biodegradação, e a metodologia de utilização desta capacidade para remediação

ambiental designa-se por biorremediação (Korda, 1997; Martins et al., 2003;).

A biodegradação e a biorremediação estão a ser utilizadas como meios de

enfrentar e responder à crescente preocupação, tanto a nível social como

económico e político, com o meio ambiente e com o impacto causado a este pela

poluição. E dentro deste vasto campo que é a relação Terra-Desenvolvimento-

Poluição, uma das vertentes que mais atenção tem merecido é a que decorre da



alginato de sódio

deposição inadequada de resíduos domésticos e industriais, principalmente de

resíduos perigosos, por implicar a contaminação dos solos e dos meios hídricos,

conduzindo à eutrofização de ecossistemas aquáticos (Imbelloni, 2004).

Já há muitos anos que os métodos de depuração de águas residuais

dependiam apenas de mecanismos naturais de auto-depuração (lagos, rios,

ribeiros), para um adequado tratamento e dispersão dos agentes poluentes, dado

que, comparativamente, se verificavam baixas concentrações de desperdícios.

Actualmente, e pelas razões já apontadas (concentrações humanas e industriais de

grande porte) tanto a concentração de poluentes como o volume dos esgotos de

águas residuais descarregados atingem volumes demasiadamente elevados para

serem tratados apenas por ecossistemas naturais (Vidotti & Rollemberg, 2004).

O tratamento de águas residuais, apesar da sua extrema e directa

importância na saúde pública e ainda do significado de que se reveste sob o ponto

de vista ecológico, e mesmo estético, entre outros, é, geralmente, visto como uma

prioridade de menor escala, especialmente em países em desenvolvimento. Este

facto leva a que a maior parte das águas residuais sejam muito frequentemente

lançadas próximo de aquíferos, o que vai conduzir à alteração do ecossistema

aquático, traduzido em eutrofização.

Os esgotos municipais são os que mais contribuem para a poluição da água natural

e consequente eutrofização dos aquíferos, pois a maior parte destes esgotos contém

uma concentração excessiva de fósforo, elemento fundamental nos processos de

eutrofização, (Shiny et al., 2004).



alginato de sódio

De entre as metodologias de remoção de fósforo que têm sido estudadas, no

âmbito da biorremediação, destaca-se a técnica que faz uso de algas imobilizadas.

Uma dessas algas, a microalga Chlorella vulgaris, tem sido largamente utilizada em

muitos estudos no campo do tratamento das águas residuais domésticas, em meio

imobilizado, para a remoção dos fosfatos e outros nutrientes, (Lustigman et al.,

1994).

Embora o primeiro estudo conhecido envolvendo algas imobilizadas date de

1966 (Hiller & Park, 1969), é só na década de oitenta que La Noüe e os seus

colaboradores aparecem como pioneiros na introdução da tecnologia da

imobilização de algas para o tratamento de águas residuais, nomeadamente na

remoção de azoto e fósforo (Chevalier & de la-Noüe, 1985a e 1985b).

A partir de 1990, mais de 50% dos registos de estudos de algas referem o seu

uso no tratamento de águas residuais (Shiny et al., 2004).

Em 1992, um estudo indicava que a Chlorella vulgaris, imobilizada em meio

de alginato, era mais eficiente na remoção dos nutrientes fósforo e azoto de água

residual do que quando aquela alga se encontrava livre no mesmo meio. Nesse

estudo, os autores referem uma remoção de cinco vezes maior de fosfato por

Chlorella vulgaris quando imobilizada em meio de alginato (Megharaj et al., 1992).

Dada a necessidade cada vez maior do tratamento das águas residuais,

tendo em vista a sua reutilização e o decorrente imperativo de remover os fosfatos e

outros nutrientes, especialmente no âmbito do tratamento das águas residuais



alginato de sódio

domésticas, as vantagens oferecidas pelo recurso à microalga Clorella vulgaris,

nomeadamente em meio imobilizado, são indiscutíveis. Daí a sua utilização em larga

escala em muitos estudos neste campo (Lustigman et al., 1994).

1.1-Eutrofização

A Eutrofização é um processo natural que corresponde ao envelhecimento de uma

massa de água interior (lago natural, albufeira ou outro reservatório). Este processo

de envelhecimento encontra-se associado ao enriquecimento dessa massa de água

em nutrientes (principalmente azoto e fósforo) e à consequente alteração da

frequência e da diversidade de espécies, de que resulta a diminuição média da

profundidade do lago, devido à acumulação de sedimentos, podendo mesmo levar

ao seu desaparecimento, com a posterior transformação em ecossistemas

terrestres. (Oliveira et al., 1999; Carapeto, 1999).

Traduz-se pelo desenvolvimento explosivo de populações de algas,

caracterizando-se, normalmente, pela formação de uma película verde à superfície

das águas. Este processo, conhecido vulgarmente como “flor de água”, é designado

na linguagem anglo-saxónica por bloom (Mendes & Oliveira, 2004).

Em geral, a limitação da produção primária é estabelecida pela relação dos

teores de fósforo (fosfatos) e azoto. A entrada de nutrientes em águas pouco férteis

aumenta as taxas de produção primária. Os teores de azoto e fósforo são

frequentemente relacionados como os principais factores do crescimento e estrutura



alginato de sódio

da comunidade fitoplanctónica e ligados à acumulação da biomassa. (Matsuzaki et

al., 2004).

Um bloom, fenómeno em águas superficiais que corresponde a uma resposta

ambiental devida a um excesso de nutrientes, proporciona um desenvolvimento

vegetal anormalmente importante. É um processo contínuo desde que e enquanto

existirem os nutrientes que propiciem tal desenvolvimento algal.

Quando um dos nutrientes falta, (sendo que, normalmente, o primeiro em

relação ao qual tal acontece em águas doces interiores é o fósforo), verifica-se uma

paragem no crescimento e a morte da população vegetal. A consequência normal da

morte da população vegetal é a deposição, no fundo dos ecossistemas aquáticos, da

matéria orgânica morta. Esta matéria orgânica cria condições de desenvolvimento

acelerado de organismos heterotróficos decompositores presentes nas águas

afluentes, levando a uma elevada densidade destes organismos. (Wetzel, 1993;

Mendes & Oliveira, 2004).

Uma elevada densidade de organismos decompositores implica um consumo

de oxigénio correspondentemente elevado e, eventualmente, induz a condições de

anaerobiose. Deste modo, podem criar-se condições redutoras no fundo do sistema

aquático, dando-se a eventual libertação de compostos responsáveis por cheiros

desagradáveis, tais como ácido sulfídrico, metano, e outros, que podem, pelo mau

cheiro, prejudicar as populações vizinhas.

Outra consequência frequente de um desenvolvimento algal é a secreção de

substâncias que degradam a qualidade da água, tornando-a imprópria para uso,



alginato de sódio

quer do ponto de vista organoléptico (cor, sabor e cheiro) quer sendo a causa, em

alguns organismos-alvo, de efeitos tóxicos. Estes fenómenos provocam uma

degradação e alteração dos sistemas aquáticos que podem comprometer a

utilização destas águas, tendo em vista a produção de água de consumo humano

(Mendes & Oliveira, 2004).

1.1.1-Fósforo (Fosfatos)

O fósforo encontra-se presente na natureza sob a forma mineral e orgânica,

constituindo cerca de 0.07% da crusta terrestre. É um elemento essencial à vida e

não é tóxico para os seres vivos. Porém, o fósforo é o nutriente mineral que mais

limita a produtividade biológica nas águas e no solo, uma vez que contribui para o

processo de eutrofização, visto permitir e acelerar a proliferação de organismos

aquáticos, inclusive de algas produtoras de toxinas, (Massoud, 1992; Wetzel, 1993;

Mendes & Oliveira, 2004,).

O fósforo sob a forma de P–PO43- é a forma sob a qual, normalmente, se

encontra dissolvido nas águas superficiais, podendo resultar da biodegradação das

substâncias orgânicas ou da lixiviação dos solos; contudo, o maior contributo para o

aparecimento de fosfato decorre de resíduos e efluentes industriais, domésticos e

agrícolas, (Mackereth et al., 1978; Lévêque, 2002)

Convém, todavia, salientar que um dos principais fornecedores de fósforo

provém das águas residuais domésticas, onde se encontra sob a forma de fosfatos

provenientes dos detergentes, ou como resultado da biodegradação da matéria


http://pt.wikipedia.org/wiki/Fosfato


alginato de sódio

orgânica aí presente. Os fosfatos podem ser utilizados em detergentes como

agentes de redução da dureza da água. No entanto, este uso deve ser restringido,

devido à possibilidade de poluição de rios, sapais, e lagoas (Lévêque, 2002; Mendes

& Oliveira, 2004).

Geralmente, o fósforo é mais escasso do que os outros nutrientes, tais como

o azoto e o potássio. Se o sistema florestal não reciclasse o fósforo, este poderia

tornar-se tão escasso que limitaria o crescimento das plantas da floresta

Os fosfatos funcionam como índice de capacidade eutrofizante dos nutrientes

contidos numa massa de água, assumindo o maior interesse no âmbito da gestão

dos recursos hídricos. Não se trata de um risco sanitário directo, mas sim de uma

fonte de inconvenientes potenciais, que importa prever e controlar quando

necessário.

A principal fonte de fósforo nos ecossistemas aquáticos do nosso país é a

água de escorrimento superficial das bacias de alimentação. A quantidade de fósforo

que chega, por esta via, às massas de água, é condicionada pela natureza do solo

da bacia e pelo tipo de aproveitamento a que está sujeita. Como exemplo comum e

concreto, a aplicação de fertilizantes na agricultura, a montante da massa de água, é

um dos factores que pode potenciar o aumento da quantidade de fósforo nas águas

de escorrimento.

A urbanização tem um efeito semelhante, na medida em que os esgotos

domésticos têm, geralmente, teores elevados de fósforo. Daí que muitas massas de

água a jusante de regiões com mau ordenamento rural e/ou urbano, apresentem,




alginato de sódio

com muita frequência, concentrações elevadas deste elemento. Este facto não só

contribui para a rápida eutrofização daquelas massas de água, como também, se

não for devidamente equacionado, conduz necessariamente a uma má gestão desse

recurso que, em muitos ecossistemas, se caracteriza pela sua escassez. (Wetzel,

1993; Mendes & Oliveira, 2004).

1.1.2-Concentrações de fósforo em ecossistemas aquáticos

As concentrações de fósforo alteram-se consoante a sua forma química. Quanto ao

fósforo inorgânico, as diversas formas de ião ortofosfasto dependem do pH da água.

Em águas não poluídas, o teor do fósforo situa-se entre 1µg/l e 200mg/l, no caso de

lagos salgados. Pode, no entanto, dizer-se que, na maior parte das águas naturais,

as concentrações de fósforo variam entre 10 a 15 µg por litro, nas camadas

superficiais.

Nas águas doces superficiais, o teor em fosfatos tem de ser cuidadosamente

controlado, na medida em que constitui o factor limitante primário dos processos de

eutrofização, ou seja, do crescimento de algas e de outras plantas interiores. Por

isso, torna-se conveniente que a concentração dos iões fosfato, expressa em

fósforo, não ultrapasse 0.01mg/L. ( Mackereth et al 1978; Lévêque, 2002; Mendes &

Oliveira, 2004).

O teor em fósforo na água para consumo humano é regulamentado em

Portugal pelo Decreto-Lei 236/98, que veio substituir o Decreto-lei nº74/9, sendo que

o valor máximo admitido (VMA) é de 5,0 mg/l. É de referir, contudo, que na actual




alginato de sódio

directiva relativa à qualidade da água para o consumo humano, o parâmetro fósforo

foi eliminado do âmbito dos que deverão ser utilizados no controlo da qualidade da

água para aquele fim específico, uma vez que outros parâmetros o controlam

indirectamente, (Mendes et al., 2004).

1.1.3-Remoção do fósforo

Os processos de remoção de fósforo das águas residuais podem associar-se em

dois grupos: processos de remoção por precipitação química e processos

combinados de remoção de azoto e fósforo por métodos biológicos.

1.1.3.1- Remoção de fósforo por precipitação química

O tratamento químico é uma tecnologia vulgarmente usada na remoção do fósforo.

Esta remoção é feita através da adição de iões de vários metais que formam

precipitados solúveis. Os iões de metais mais vulgarmente usados são de cálcio, de

alumínio e de ferro. Também têm vindo a ser usados eficientemente polímeros, em

conjugação com o alumínio, como adicionantes floculantes.

Como a precipitação química do fosfato com o cálcio é diferente da precipitação com

o alumínio e com o ferro, estes dois tipos de precipitação química são considerados

processos separados. A remoção do fósforo da água residual envolve a

incorporação do fosfato nos sólidos suspensos totais (SST) com subsequente

remoção desses sólidos (Metacalf & Eddy, 2003).



alginato de sódio

1.2- Biorremediação

A biorremediação é um processo importante na diminuição ou mesmo eliminação de

contaminantes ambientais, mineralizando os poluentes e libertando apenas

substâncias inertes, como dióxido de carbono e água. Existem várias técnicas de

biorremediação aplicadas a ecossistemas contaminados (Li et al., 1997; Wise et al.,

2000), mas, na sua base, encontra-se a capacidade de determinados seres vivos

(microrganismos) para degradar poluentes. A biodegradação realiza-se através do

aproveitamento dos contaminantes pelos microrganismos como fonte de carbono, o

que permite aos microrganismos biorremediadores produzirem novas células e

também, por outro lado, abastecer-se de electrões que possibilitem a obtenção de

energia (Martins et al., 2003)

Trata-se de um processo que tem por finalidade desintoxificar as águas

poluídas, o solo ou outros ambientes contaminados utilizando microrganismos

(fungos, bactérias, algas, etc.) e enzimas. Segundo Martins et al., 2003, a Agência

de Protecção Ambiental Americana (US-EPA) apresenta como definição genérica de

biorremediação “o processo de tratamento que utiliza a ocorrência natural de

microrganismos para degradar substâncias tóxicas perigosas, transformando-as em

substâncias menos, ou não tóxicas”.

A biorremediação baseia-se, pois, na degradação microbiana e em reacções

químicas combinadas com processos de engenharia, de modo que os

contaminantes sejam transformados, não oferecendo riscos ao ambiente e às

populações que habitam na circunvizinhança do contaminante (Dua et al., 2002).



alginato de sódio

O uso de tecnologias inovadoras no tratamento de contaminantes ambientais

tem vindo a aumentar, numa tentativa dos diferentes países de limparem

ecossistemas aquáticos contaminados, contra os mais diversos agentes agressores

(Bakst, 1991).

Com os avanços na biotecnologia, a biorremediação tem vindo a ser

rapidamente desenvolvida no âmbito da descontaminação das águas e restauração

de solos contaminados, utilizando microrganismos que possuem a capacidade de

diminuir a concentração de produtos tóxicos e vários poluentes químicos, tais como

hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, bifenis policlorados, componentes de

nitrosaminas, solventes industriais, pesticidas e metais.

Por outro lado, também na engenharia genética se têm vindo a dar grandes

passos que abriram portas para um novo objectivo, ou seja, a “chamada engenharia

genética de microrganismos” (GEMs-genetically engineered microorganisms), o que

se pode explicitar nos seguintes termos: em condições desejáveis de

biodegradação, certos mecanismos ou enzimas são postos em conjunto num único

hospedeiro com o objectivo de realizar determinadas reacções específicas (Dua et

al., 2002).

O uso de algas na recuperação de efluentes contendo espécies metálicas

apresenta vantagens, tais como o baixo custo da operação e a elevada eficiência na

remoção dos contaminantes de efluentes muito diluídos, tornando-se, assim, uma

das técnicas mais utilizadas nos dias de hoje. A avaliação de águas contaminadas



alginato de sódio

com poluentes orgânicos, utilizando filamentos de cianobactérias, por exemplo,

mostrou a capacidade natural destes microrganismos para degradar pesticidas

alifáticos clorados e outros poluentes (Franklin, 1992; Molnar et al., 2002).

1.2.1-Condições da biorremediação

Considerando que a biorremediação é o processo que mais se aproxima de uma

regeneração natural de efluentes, tem vindo a ser desenvolvido um grande número

de estratégias para tratamento de locais contaminados. No entanto, as estratégias a

aplicar têm de ser encontradas de acordo com as condições de cada local

específico, devendo ser tidos em consideração os seguintes princípios básicos:

Carga tóxica do poluente em causa;

l Existência de microrganismos com capacidade catabólica para degradar o

contaminante;

l Acessibilidade dos microrganismos aos contaminantes que vão reduzir;

l Oportunidade de actividade biológica dos microrganismos redutores do

contaminante.

Como todo o ser vivo, os microrganismos necessitam, para a sua

sobrevivência, de nutrientes, (como fósforo e azoto e outros minerais), e energia. O

carbono garante a energia e a matéria-prima para que os microrganismos cresçam e

possam processar os contaminantes (Singh, 2003).



alginato de sódio

1.2.1.1- Oxidação e redução de contaminantes

O que ocorre no processo da biodegradação é a quebra de ligações químicas e a

transferência de electrões entre o contaminante e o agente biodegradador. A energia

necessária ao decurso do processo é obtida mediante a catalização das reacções

químicas, nomeadamente por oxidação ou redução.

Na oxidação, o contaminante, agora denominado dador, perde electrões, ou

seja, é oxidado. Na redução, o contaminante agora denominado aceitador, recebe

electrões, ou seja, é reduzido. A energia decorrente da conjunção desta

transferência de electrões e carbono do contaminante vai possibilitar a produção de

mais células. Os contaminantes dadores e os aceitadores de electrões são

designados por substractos primários.

Embora a biodegradação decorra, sobretudo, na presença e com consumo de

oxigénio, existem microrganismos que dele não necessitam. Estamos, então, na

presença do processo de biodigestão anaeróbia.

Na biodigestão anaeróbia, são outros componentes inorgânicos que exercem

o papel de aceitadores, tais como nitratos, sulfatos, metais ou mesmo o CO2. Como

resultado, os produtos secundários da respiração anaeróbia podem ser formas

reduzidas de metais, metano, sulfeto de hidrogénio (Martins et al, 2003; Brito et al,

2004).

1.2.2-Processos de biorremediação

De acordo com Martins e et al., 2003, os vários processos de biorremediação são

adjectivados de acordo com as técnicas utilizadas. Assim:



alginato de sódio

O processo de biorremediação pode ocorrer de forma intrínseca, na qual a

ciência pouco interfere. Neste caso, a biorremediação tem apenas lugar pela

presença e acção dos microrganismos existentes no local contaminado e o processo

é denominado “biorremediação in situ” (no local). Já quando a remoção do ambiente

contaminado é fácil e a quantidade de pouca monta, é preferível remover a parte

contaminada, a fim de evitar-se o alastramento da contaminação. Neste caso, a

biorremediação é denominada ex situ (Knapp, 1997)

Quando há ausência total de interferência da ciência no processo de

degradação, estamos perante o que designamos por biorremediação intrínseca

natural.

Quando a ciência tem participação no processo de biodegradação, como

acontece, por exemplo, através da recolocação de microrganismos e da criação de

condições que despoletem a ocorrência de processos muito semelhantes aos

utilizados pela própria natureza, com a finalidade de fortalecer a acção dos

microrganismos biodegradadores, estamos perante o que designamos por

biorremediação intrínseca auxiliada.

Quando as técnicas utilizam grande quantidade de recursos tecnológicos,

aliadas a um planeamento meticuloso e extenso, designamo-las por biorremediação

engenhada.



alginato de sódio

1.2.2.1- Biorremediação dos solos

Existem igualmente várias técnicas de biorremediação aplicadas a ecossistemas

contaminados. Por exemplo, solos contaminados com hidrocarbonetos possuem

águas extremamente poluídas, pelo que o recurso à biorremediação se torna

importante na eliminação ou diminuição daqueles contaminantes, permitindo, assim,

a renovação e crescimento de plantas neste solos (Li et al., 1997).

O uso de ciclodextrinas potencializa a degradação de hidrocarbonetos,

diminuindo o efeito tóxico destes, como poluentes, sobre as plantas (Gruiz, 1996).

Existem também outros estudos que referenciam o recurso a outros métodos, tais

como a utilização do Butanol, como biorremediador na biodegradação de

hidrocarbonetos aromáticos policíclicos em solos contaminados por creosotos

(Breedveld et al, 2002).

Algumas relvas, tais como Dactylis glomereata, Bromus inermis, Festuca

arundinacea, Plhleum pratensee e Panicum virgatum, foram consideradas como

bons candidatos na biorremediação da atrazina (herbicida) e redução de nitratos (Li

et al., 1997). A utilização de ciclodextrinas metiladas ao acaso (RAMEB), como

biorremediadoras, em solos contaminados com diesel (o que os empobrece

relativamente ao crescimento de plantas), permitiu verificar que a quantidade de

hidrocarbonetos diminuiu consideravelmente ao serem degradados (Molnár et al,

2002; Lin et al., 2004).



alginato de sódio

1.2.2.2- Fitorremediação

Esta técnica envolve a descontaminação de zonas contaminadas através de

processos biológicos pelo recurso à utilização de plantas. Ou seja, a capacidade das

plantas é usada para remover, acumular ou tornar inofensivos os contaminantes

ambientais (Singh et al., 2003).

A fitorremediação pode ser definida como uma selecção específica e

orientada de espécies de plantas para sequestrar, assimilar, transformar e também

decompor certos contaminantes. É um processo natural que oferece a possibilidade

de uma acção eficaz na remediação de solos, sedimentos e sistemas aquáticos

(Corseuil & Moreno, (1999).

Por ser um processo natural, a fitorremediação promove um tratamento

adequado ao meio, a cuja vantagem acresce ainda um custo baixo, quando

comparado a outras alternativas convencionais de tratamento de resíduos. Mas para

se obter um rendimento elevado no processo, é necessário que se verifiquem

determinadas condições que favoreçam a actividade microbiana, tais como: meio

anóxico, elevado tempo de retenção, actividade enzimática, temperatura e pH

adequados. Só nestas condições o inóculo activo tóxico poderá ser tratado

adequadamente (Singh et al., 2003).



alginato de sódio

1.3-Águas residuais versus tratamentos físicos e químicos

A mudança de uma sociedade agrária para uma sociedade industrial foi um dos

mais importantes factores para uma maior concentração de população em

determinadas áreas, quer como resultado da localização de matérias-primas quer da

existência ou proximidade de meios ou condições que facilitem o transporte (locais

onde existam minas, água em abundância – necessária na indústria têxtil – estradas,

rios navegáveis, proximidade de portos marítimos, etc). Este fenómeno de

concentração populacional trouxe consigo o problema do aumento de águas

residuais (Shiny et al., 2004). À medida que o volume e a complexidade das águas

residuais foram aumentando, foram igualmente sendo desenvolvidos tipos de

tratamento adequados no sentido de obter efluentes inofensivos para o meio

ambiente.

De um modo geral, os tradicionais tipos de tratamento de efluentes são

quatro: preliminar, primário, secundário e terciário. A decisão do nível de tratamento

a atingir depende do tipo de águas residuais a tratar e do tipo e processo de

produção de efluentes a obter. Pormenorizando cada um dos tradicionais tipos de

tratamento das águas residuais, temos:

O tratamento preliminar é constituído unicamente por processos físico-

químicos. A remoção dos flutuantes é feita através da utilização de grelhas e de

crivos grossos, e a separação da água residual das areias é realizada pela utilização

de canais de areia;



alginato de sódio

O tratamento primário é constituído por processos físico-químicos. Nesta

etapa, procede-se ao pré-arejamento, equalização do caudal, neutralização da carga

do efluente a partir de um tanque de equalização e, seguidamente, procede-se à

separação de partículas líquidas ou sólidas, através de processos de floculação e

sedimentação, utilizando um sedimentador primário. As lamas resultantes deste

tratamento são sujeitas a um processo de digestão anaeróbio num digestor

anaeróbio ou tanque séptico;

O tratamento secundário é constituído por processos biológicos seguidos de

processos físico-químicos. No processo biológico podem ser utilizados dois tipos

diferentes de tratamento:

-Aeróbios, em que se pode recorrer, dependendo da característica do efluente, a

tanques de lamas activadas (o ar é insuflado com arejador de superfície), lagoas

arejadas com macrófitas, leitos percoladores ou biodiscos;

- Anaeróbios, em que podem ser utilizadas as lagoas ou digestores anaeróbios.

O processo físico-químico é constituído por um ou mais sedimentadores

secundários. Nesta etapa é feita a sedimentação dos flocos biológicos, saindo o

líquido, depois deste tratamento, isento de sólidos ou flocos biológicos. As lamas

resultantes deste tratamento são secas em leitos de secagem, sacos filtrantes ou

filtros de prensa;

O tratamento terciário é constituído unicamente por processos físico-

químicos. Nesta fase procede-se à remoção de microrganismos patogénicos através

da utilização de lagoas de maturação e nitrificação. Finalmente, a água resultante é



alginato de sódio

sujeita a desinfecção através da adsorção com a utilização de carvão activado e, se

necessário, é feito tratamento ao cloro e ao ozono (Cruz (1997).

No passado, os tratamentos primários e secundário promoviam óptimas

condições para uma degradação microbiana de desperdícios orgânicos e nutrientes

inorgânicos, através da promoção de uma intensa mistura e introdução de oxigénio.

Actualmente, estes tratamentos são considerados pouco eficientes na degradação

dos nutrientes, pelo que foram sendo substituídos pelo tratamento terciário. Mas

este processo também tem variabilidade na eficiência, já que depende da

proximidade do nutriente a ser removido.(Gonzáles et al., 1997).

Os tratamentos terciários requerem extensos tempos de reacção em

reactores expansivos e, em alguns casos, o uso de aditivos químicos., o que requer,

geralmente, grandes custos para serem implementados. Por outro lado, resíduos

próprios do processo (subprodutos) podem ficar no efluente, o que conduz a uma

poluição secundária (Gonzáles et al., 1997).

O tratamento biológico das águas residuais surge, pois, como uma alternativa

benéfica para impedir a poluição urbana. Por exemplo, sistemas de cultura de

microalgas têm demonstrado uma versatilidade que lhes permite participar em

diferentes processos na remoção de poluição, tais como tratamento de águas

residuais, produção de comida alimentar animal, produção de fertilizantes e

produção de químicos comuns e específicos (Gonzáles et al., 1997).



alginato de sódio

1.3.1-Remoção biológica do fósforo

A remoção biológica do fósforo tem vindo a ser largamente utilizada desde a década

de 1980, com bastante sucesso. A principal vantagem na remoção biológica do

fósforo é a redução de custos químicos e a diminuição da biomassa formada,

quando comparados com a remoção por precipitação química.

Na remoção biológica, o fósforo da água efluente é incorporado na biomassa

das células e, subsequentemente, removido pelo processo cujo resultado são lamas

(biomassa). Organismos acumuladores de fósforo (OAP) são encorajados a crescer

e consumir fósforo nos sistemas reactores, cuja configuração promove a competição

com vantagens dos OAP sobre as outras bactérias, removendo assim o fósforo das

águas residuais.

Os processos tradicionais mais comuns utilizados para remoção de fósforo e

nitrogénio por métodos biológicos são A2/0, Bardenpho Modificado, UCT, UCT

modificado e VIP (Virginia Iniciative Plant). Pormenorizando um pouco cada um

destes processos, temos:

-Processo A2/0. É uma modificação do processo A/0. Inclui uma zona anóxica para a

desnitrificação após a zona anaeróbia. O período de detenção da zona anóxica é de,

aproximadamente, 1 hora. A zona anóxica é deficiente de oxigénio dissolvido, mas o

oxigénio sob a forma de nitrato ou nitrito é introduzido pela re-circulação do “licor”

misturado e nitrificado da secção aeróbia. Podemos esperar deste processo

concentrações de fósforo efluente menores que 2 mg/l, sem filtração do efluente.

-Processo Bardenpho Modificado (3 ou mais reactores). No sistema Bardenpho



alginato de sódio

Modificado foi adicionada uma zona aeróbia ao sistema Bardenpho convencional

(zona anóxica + zona aeróbia). O reactor anaeróbio recebe o efluente e o lodo de

retorno. Se a remoção de nitrito no sistema de Bardenpho não for completa, o ião

será introduzido na zona anaeróbia, consumindo material rapidamente

biodegradável e, portanto, da concentração de P que pode ser removido. A idade do

lodo do processo Bardenpho 5 reactor varia entre 10 a 40 dias (período longo).

-Processo UCT e UCT modificado. No sistema UCT evita-se a introdução de nitrato

na zona anaeróbia, transferindo-se lodo da zona anóxica para a zona anaeróbia. Na

zona anóxica, a concentração de nitrato é mantida baixa através de um controlo da

taxa de recirculação do primeiro reactor para o reactor anóxico anterior, de tal

maneira que o nitrato disponível para a desnitrificação na zona anóxica se iguale à

capacidade de desnitrificação desta. O sistema UCT modificado foi desenvolvido

para assegurar que não haja introdução de nitrato mesmo quando a concentração

deste ião e a taxa de desnitrificação variam com o tempo. A zona anóxica é dividida

em duas partes. O lodo de retorno é descarregado na primeira parte e a segunda

parte é usada para a desnitrificação de nitrato introduzido com uma recirculação do

reactor aeróbio para o reactor anóxico imediatamente anterior. Nesta condição, na

primeira parte da zona anóxica a remoção de nitrato será completa, de modo que

não haverá introdução do ião para a zona anaeróbia. A zona anóxica será composta

por 2 reactores e será subutilizada.

-Processo VIP (Virgínia Iniative Plant). É similar ao A2/0 e ao UCT, excepto pelos

métodos usados para recirculação: o lodo activado de retorno é descarregado no



alginato de sódio

início da zona anóxica, juntamente com o retorno nitrificado da zona aeróbia. O “licor

misturado” da zona anóxica é retornado ao início da zona anaeróbia. Constata-se

que uma parte da matéria orgânica afluente é estabilizada.

1.4-Remoção do fósforo de águas residuais por meio de algas

imobilizadas

O cultivo de algas em águas residuais oferece vantagens combinadas no tratamento

de águas residuais e, simultaneamente, na produção de biomassa de algas. Estas

podem, mais tarde, ser exploradas para complementos proteícos e aditivos

alimentares (aquacultura, alimento animal e humano), para cosmética, produtos

farmacêuticos e componentes químicos.

Em comparação com um sistema inteiramente heterotrófico, como lamas

activadas de estações de tratamento, a primeira atracção das algas baseia-se na

necessidade de pouca formação no âmbito da tecnologia para poupar energia, já

que a produção fotossintética de oxigénio pode substituir o arejamento mecânico.

Porém, tem limitações. Uma das maiores limitações práticas no tratamento de águas

residuais com algas é a colheita e separação da biomassa proveniente da descarga

da água tratada. Contudo, uma eficiente remoção de biomassa de algas é essencial

para uma boa reciclagem da água residual (Mallick, 2002).

Têm vindo a ser feitos numerosos esforços para desenvolver uma adequada

tecnologia para a colheita de microalgas, desde uma simples filtração de areia a



alginato de sódio

uma intensa e energética centrifugação. A auto-floculação, isto é, auto-agregação

pela paragem do arejamento, seguida de decantação, em particular para

cianobactérias, também tem vindo a ser praticada (Mallick, 2002).

A imobilização de células de algas para tratamento de águas residuais tem

sido proposta, por um lado, para circunscrever o problema da cultura e colheita de

algas em número suficiente, e por outro, para manter a quantidade de biomassa de

algas para posteriores processos (Jeanfils et al., 1986).

A utilização de algas imobilizadas tendo em vista a remoção de fósforo é uma

metodologia muito actual e tem sido frequentemente estudada, dado o seu interesse

(Tabela 1).

A aplicação da tecnologia de algas imobilizadas para tratamento de águas

residuais permite maior flexibilidade no desenho e construção de um bioreactor,

quando comparado com o sistema convencional de suspensão de algas. Além disso,

reacções de aceleração aumentam a densidade e a permeabilidade celular, não

havendo necessidade de lavagens de células, o que permite uma maior estabilidade

operacional. Estas são vantagens adicionais da utilização de células imobilizadas,

em comparação com os resultados obtidos quando as algas actuam livres nos seus

compartimentos (La-Noüe e de-Pauw, 1998).



alginato de sódio

1.4.1-Imobilização de algas

Uma célula imobilizada é definida como uma célula que, por meios naturais ou

artificiais, é impedida de se movimentar, independentemente dos seus vizinhos, para

todas as partes da fase aquosa do sistema em estudo. Vários materiais,

designadamente acrilamidas, copopolímeros, agarose, alginato, gelatina, goma,

“Kappa-Carrageenan”, poliuterano e gel de álcool polivinil, têm vindo a ser

desenvolvidos para encapsular ou imobilizar células para vários propósitos.

Recentemente, foram iniciadas investigações sobre o uso destes compostos para

imobilização de microrganismos, com o objectivo de serem usados nas diversas

áreas de solos.



alginato de sódio

Tabela 1 . Lista de estudos de remoção de fósforo e azoto por algas imobilizadas (Mallick,

2002)



alginato de sódio

Os diferentes materiais possuem várias características e vários graus de

consistência que podem, ou não, ser benéficos, dependendo da aplicação. O meio

de alginato é o mais frequentemente investigado por ser também o mais utilizado

nas técnicas de biorremediação. Este meio tem sido usado na remoção de inúmeros

contaminantes, nomeadamente crómio, cresol, nitrato, pentaclorofenol, fenantreno,

fosfatos, etc.

O uso destes materiais no encapsulamento ou imobilização de células permite

aos microrganismos continuar a sobreviver numa matriz relativamente não tóxica,

através da qual gases e líquidos se podem difundir. A cápsula da matriz, juntamente

com os microrganismos, ajuda a diminuir a toxicidade do meio ambiente

(Brandenberger et al., 1998).

Podem ser adicionados à cápsula substratos ou componentes para conferir

vantagens ao inóculo embebido na matriz. A cápsula pode também proteger as

algas de microrganismos indígenas. Um outro potencial benéfico da tecnologia de

encapsulamento é a capacidade para criar uma única comunidade que trabalha

interactivamente para remediar um componente fornecido ou adicionado (Terry et

al., 2004).

O emprego de microrganismos inteiros (bactérias, algas ou fungos

filamentosos) é uma alternativa para a fonte de actividade enzimática, capaz de

metabolizar um substrato orgânico em presença de um meio de cultura ou num

ambiente compatível (Terry et al., 2004).



alginato de sódio

O uso de gel é um dos mais simples métodos de imobilização. O gel

proporciona a imobilização em condições suaves para provocar o mínimo de

alterações aos biocatalizadores durante o processo. O gel é utilizado para melhorar

os rendimentos das biotransformações, como a imobilização das células viáveis em

gel de alginato.

A imobilização de células utilizando gel é uma técnica extensamente utilizada.

Esta técnica de imobilização de células vem sendo utilizada desde os anos

cinquenta e é explorada, hoje em dia, para aplicações industriais nos campos

agrícolas e farmacêuticos (Almeida et al., 2005).

Têm sido igualmente utilizadas algas imobilizadas em microesferas com

objectivos diversos, desde biotransformação e biossíntese de materiais até à

remoção de metais em efluentes, assim como na avaliação da qualidade da água e

previsão do impacto de substâncias diversas (metais, pesticidas, nutrientes), quer

ainda em situações de campo ou em meio controlado. As técnicas normalmente

utilizadas são de execução simples; contudo, deve ser tido em conta que factores

como a intensidade luminosa, temperatura e pH introduzem variações que dificultam

a interpretação dos resultados (Terry et al., 2004; La-Noüe & De Pauw, 1998).

1.4.2-Requisitos básicos para um sistema de algas imobilizadas útil e eficiente

O tratamento convencional de águas residuais com algas pode ser visto como dois

componentes de um sistema, algas e água residual. Este sistema inclui interacções



alginato de sódio

de factores entre os dois componentes, como efeito da densidade da água,

alimentação da alga, aclimatização e natureza da água residual.

A incorporação da tecnologia da imobilização das algas em tratamento de

águas residuais introduz o componente da interacção de uma matriz de gel e a alga.

Este componente é o modo como a imobilização afecta as células das algas,

incluindo mudanças morfológicas, características de crescimento e actividades

metabólicas da alga.

Pelo que concerne às algas, temos a considerar a retenção de viabilidade, a

capacidade de fotossintetizar, a elevada densidade celular, a continuidade de

produtividade e a baixa perda de células através da matriz. Quanto às propriedades

de uma matriz ideal de imobilização, ela deverá ser, não tóxica, fototransparente,

estável em crescimento médio, retentora da biomassa e resistente à disrupção pelo

crescimento das células (Mallick, 2002; Yum et al., 1997).

A tabela 2 mostra os principais requisitos para um sistema de imobilização de algas

útil e eficiente e também as propriedades ideais para uma matriz de imobilização



alginato de sódio

Tabela 2.- Requisição básica e útil para algas imobilizadas no sistema e de matrizes de

imobilização (Mallick, 2002).

Requisitos para um sistema eficiente

de algas

Propriedades de uma matriz ideal de

imobilização

Retenção de viabilidade Não toxicidade

Capacidade de fotossintetizar Fototransparência

Grande densidade de células Estabilidade em crescimento médio

Continuidade de produtividade Retenção de biomassas

Baixa perda de células através da matriz Resistência à disrupção pelo crescimento

das células

1.4.3-Métodos de Imobilização celular

São conhecidos, pelo menos, seis métodos de imobilização celular, que apresentam

de seguida:

- Par covalente;

-Imobilização por afinidade;

-Adsorção;

-Confinamento em emulsão de líquido-líquido;

-Captura por de trás de uma membrana semi-permeável;

-Armadilha.

l Par covalente

O método designado por par covalente é o método mais popular para imobilização

de enzimas, mas raro para o caso de imobilização de células. A principal

desvantagem deste processo é que as células vivas são caracterizadas pela sua



alginato de sódio

capacidade de se dividirem mesmo no estado imobilizado.

Os registos reportados nesta área focalizam-se no uso de células mortas, ou então

em células que vão ser utilizadas num único passo, apenas de conversão catalítica.

Imobi l ização por afinidade

A imobilização por afinidade é baseada no princípio da afinidade cromatográfica.

Esta imobilização não envolve exposições reais a químicos, excepto o material

adsorvente. Contudo, no caso de células o suporte usado para afinidade de

imobilização necessita de conter algumas estruturas capazes de interagir com as

estruturas das superfícies das células. Este método é bastante suave e, por isso, é

especialmente útil para utilizar em estruturas mais voláteis e delicadas.

l Adsorção

Em princípio, a adsorção é um método reversível. Isto significa que o suporte pode

ser recuperado após a desnaturação catalítica. É largamente utilizado com sucesso

no caso de processos enzimáticos.

Uma diferença importante entre adsorção de enzimas e adsorção de células é que,

mais tarde, as enzimas são ligadas por multiligações de agregação, e por isso,

agregam muito mais fortemente ao adsorvente do que as células. Este

comportameno leva a uma adsorção mais eficiente mas, por outro lado, a uma maior

dificuldade de desadsorção.



alginato de sódio

l Confinamento em emulsão de líquido-líquido

O confinamento em emulsão de líquido-líquido demonstra que soluções aquosas de

dois polímeros solúveis em água se misturam entre si e que a mistura

frequentemente ficará turva. Há a ocorrência de uma fase de separação da mistura

depois de algum tempo.

A composição da fase do sistema, assim como a natureza química das substâncias

que vão ser separadas, determinam a separação das fases. A fase do sistema de

partição do material faz-se de acordo com as suas propriedades de superfície:

moléculas pequenas e sem carga são distribuídas igualmente pelo sistema,

enquanto que a partição de grandes partículas, tais como as células e os seus

organelos, resultam, muitas vezes, num enriquecimento de ambas na interface,

tornando-se também na fase mais volumosa.

l Captura por detrás de uma membrana semipermeável

Na captura por detrás de uma membrana semipermeável, as células podem ficar

retidas pela semi-permeabilidade membranar, que isola os microrganismos do

volume de líquido. As células podem ser imobilizadas dentro da membrana. Esta é

uma técnica frequentemente usada na fabricação de biosensores fibra oca (Hollow

fibre) com organismos confinados de um lado da fibra porosa e substratos e

produtos solúveis do outro lado, parecem ser praticamente os mais usados.

Contudo, o crescimento deve ser controlado de forma a prevenir um aumento

excessivo de biomassa, visto que pode causar pressão e, consequentemente,

romper a membrana.



alginato de sódio

l Armadilha

A armadilha é, de longe, o método mais utilizado em laboratórios experimentais.

Existem igualmente já alguns exemplos de processos industriais com base em

armadilhas de células.

As armadilhas são baseadas no método de confinamento de células tridimensional

numa matriz de gel. As células são livres nos seus compartimentos e os poros do

material permitem que substratos e produtos se difundam de e para as células.

Vários polímeros sintéticos (acrilamida, poliuretano, polivinil, etc.) e polímeros

naturais (colágenio, agar, agarose, celulose, alginato, “carrageenan”, etc.), são

usados para estes propósitos. Para a imobilização de algas, os mais frequentemente

usados são os géis naturais, como o alginato e o “carrageenan”.

O gel é geralmente formado através de um biocatalizador de esferas, em que

as células são adicionadas a uma suspensão aquosa de material geloso.

Este material vai formar pequenas gotículas que são obrigadas a atravessar uma

ponteira com um orifício, permitindo cair gota a gota, para depois interagir com uma

solução salina e formar as referidas esferas de alginato. As gotículas são então

estabilizadas no biocatalizador de esferas com microrganismos, via polimerização ou

outro tipo de ligação.

As gotas de alginato podem ser estabilizadas com iões divalentes, tais como

o cálcio, enquanto que o meio de “carrageenan” é estabilizado tipicamente com o

potássio. Esta técnica demonstrou que a energia vibracional, no processo de criação

das esferas, iria permitir a produção de esferas mono-dispersas.



alginato de sódio

Estas técnicas, esquematizadas na Figura1, permitem a produção em larga escala

de biocatalizadores de esferas, forçando o material de gel através de múltiplas

ponteiras com orifícios, de forma a formar as esferas (Kaya & Picard, 1995)

Figura 1 Descrição de um esquema em sectores usado para tratamento de águas residuais utilizando

algas imobilizadas (1:centrifugação, 2:imobilização, 3: avidez em ar saturado a 100% de humidade, 4

incubação da água residual (Kaya & Picard, 1995).



alginato de sódio

1.4.4-Chlorella vulgaris e a remoção de fósforo

Há muito que foi verificado que as microalgas livres no seu ambiente natural

desempenhavam um papel muito importante na depuração das águas residuais

domésticas, nomeadamente na remoção de fósforo. Mas também foi constatado que

a eficiência da remoção do fósforo pelas microalgas no estado livre não ultrapassará

os 20 a 30% (Bashan et al., 2003). Uma melhoria significativa da eficiência na

remoção de fósforo é conseguida pela imobilização algal.

A imobilização de algas, designadamente da Chlorella, com vários fins, é

referida desde 1966 (Hiller e Park, 1969) e desde então os estudos com e sobre

Chlorella imobilizada continuaram (Jeanfils & Collard, 1983; Robison et al., 1986;

Bailliez et al., 1988).

La Noüe et al.,1998, foram os pioneiros na introdução da tecnologia da

imobilização de algas para o tratamento de águas residuais, nomeadamente na

remoção de azoto e fósforo. De facto, é a partir de 1990 que cinquenta por cento dos

registos de estudos de algas referem o seu uso no tratamento de águas residuais

(La Noüe e De-Pauw, 1998).

Estudos recentes reportam a utilização de C. vulgaris imobilizada na remoção

de nutrientes de águas residuais domésticas. Estes estudos referem uma eficiência

na ordem de 100% na remoção de azoto (N) e de cerca de 95% na remoção de

fósforo (P) (Tam & Wong, 2000; Lau,et al ,1998a e 1998b).



alginato de sódio

Os investigadores tem recorrido à utilização de diferentes meios de imobilização da

C. vulgaris com vista à melhoria da eficiência na remoção de P mas a imobilização

de C. vulgaris em meio de alginato tem demonstrado proporcionar maior eficiência

na remoção de P (Megharaj et al., 1992).

O alginato de sódio é um polímero linear constituído por monómeros dos ácidos

manurónico e gulurónico. É produzido por algas e várias bactérias, solidificadas por

iões de cálcio. É biodegradável e considerado um composto não tóxico (Gentry et

al., 2004).

As microalgas imobilizadas podem sequestrar ou fornecer determinadas

substâncias que podem alterar a viscosidade das esferas. É do conhecimento dos

investigadores, também, que alguns derivados dos produtos de macroalgas, como é

o caso do alginato de sódio, possuem tendência para acumular determinadas

substâncias. Recentemente, os ecotoxicologistas têm feito esforços no sentido de se

realizarem estudos experimentais “in locu”, evitando assim a manipulação das

amostras.

Actualmente, o principal processo comercial de remoção de fosfatos em

efluentes de águas residuais é a precipitação química com ferro e alumínio, que

atinge mais de 95% de remoção.

Na prática, os métodos biológicos de remoção de fosfatos são menos eficientes,

atingindo apenas uma remoção de 20 a 30% (de-Bashan et al., 2002).

A Figura 2 mostra um dispositivo de fabrico de esferas de alginato de imobilização

de algas.



alginato de sódio

Figura 2-Esquema de um dispositivo de fabrico de esferas (de-Bashan et al., 2002).

Dadas as suas características, C. vulgaris, além de ter vindo a ser usada em

vários estudos como um indicador de poluição ambiental (Lustigman et al., 1994),

também tem sido estudada tendo em vista a sua eficiência na remoção de N e P de

águas residuais, designadamente imobilizada em meio de alginato (Megharaj et al.,

1992).

Em 1992, Megharaj et al. reportaram um estudo comparativo concluindo que

C. vulgaris imobilizada em meio de alginato era mais eficiente na remoção de P e N

de água residual que Scenedesmus bijugatus. Os mesmos autores também referem

que culturas de células imobilizadas de Chlorella vulgaris e C.emersonii em meio de

alginato removem o fosfato cinco vezes mais rapidamente que as mesmas células

livres.Susana Silva – Faculdade de Ciências do Porto Pág. 47


alginato de sódio

Num estudo de remoção de fosfatos e amónia de águas residuais municipais

em La Paz, no México, foi feita a combinação de microalgas C. vulgaris com um

promotor de crescimento bacteriano, Azospirillumbrasilense Cd. Os dois

microrganismos foram co-imobilizados em pequenas esferas de alginato e o estudo

revelou que A. brasilense Cd aumentou significativamente o crescimento de C.

vulgaris quando os microrganismos co-imobilizados foram postos a crescer nas

águas residuais. A estirpe do tipo A. brasilense Cd foi considerada promotora de

muitos parâmetros de crescimento de algas unicelulares, como C. vulgaris, e é

frequentemente utilizada em processos terciários de tratamento de águas residuais

(Bashan et al, 2003).

1.5-Objectivos

- Investigar os processos de remodelação e aplicação de técnicas de imobilização

em meio de alginato de sódio com microalgas.

- Aplicação da técnica e avaliação da eficiência da microalga Chlorella vulgaris

imobilizada em meio de alginato de sódio como forma de tratamento biológico na

remoção de fosfatos em águas residuais domésticas



alginato de sódio

2-MATERIAL E MÉTODOS

2.1-Algas utilizadas

De entre as várias técnicas de biorremediação existentes, optou-se pela utilização

da imobilização da Chlorella vulgaris em meio de alginato de sódio. O método de

referência de detecção de fosfatos utilizado foi o de Strickland & Parsons (1968).

Este método colorimétrico utiliza o molibdato vanadato de amónio como corante.

Chlorella vulgaris é uma espécie pertencente à classe Chlorophycea, ordem

Chlorococcales, família Chlorellacea e género Chlorella (BDiGPELD - Biblioteca

Digital Georreferenciada). Estudos recentes, baseados em caracteres bioquímicos,

fisiológicos e ultraestruturais, juntamente com a filogenia molecular assente na

sequência 18sRNA completa, têm sugerido que serão quatro as espécies

pertencentes ao género Chlorella: C. vulgaris, C. lobophora, C. sorokiniana e C.

kessleri (Hsiuan et al., 2000).

C. vulgaris é uma alga verde, eucariota, autotrófica e unicelular em condições

normais de cultura. Tipicamente, tem o tamanho aproximado ao de uma hemácia,

cerca de 5-6 µm de diâmetro (Boraas et al., 1998).

Em condições adversas, com dificuldades nutritivas, pode passar da sua

forma normal unicelular à forma multicelular, formando pequenas colónias estáveis



alginato de sódio

de oito células, característica, esta, que é transmitida hereditariamente. Desta forma,

consegue um diâmetro de cerca de 17 µm, o que lhe permite escapar à ingestão por

flagelados heterotóficos que se alimentam de partículas de dimensões aproximadas

das de C. vulgaris unicelular (Boraas et al., 1998).

Esta microalga é um ser fotoautotrófico, embora não obrigatoramente.

Contém clorofila a e b. É, frequentemente, simbiótica de muitos outros organismos,

tais como hidras e esponjas (Lustigman et al, 1994).

As microalgas usadas foram obtidas de uma amostra gentilmente cedida pelo

CIIMAR (Centro de Investigação Marinha e Ambiental) e referenciadas como tendo

crescido em meio Z8 (Anexo).

2.2-Amostragem de água residual

A amostra foi recolhida a partir de um tanque para onde convergem e se misturam

as águas residuais, quer domésticas (cozinha, refeitório e sanitários), quer de

esgotos de esterilização de material clínico e de radiologia clínica.

O local de amostragem foi dentro das instalações de uma clínica/hospital de Luanda,

Angola, a Clínica Sagrada Esperança, que autorizou das amostras, das suas

instalações.



alginato de sódio

2.2.1 – Frequência da colheita de amostra, acondicionamento e transporte

As colheitas de águas residuais foram realizadas duas vezes, em Novembro e

Janeiro. Foram colhidas, de cada vez, duas amostras de água

residual em frascos de polietileno com o volume de cerca de 2 litros .

Estes frascos foram introduzidos em caixa térmica, para evitar grandes variações de

temperatura, e assim transportadas até ao Laboratório de Ecologia do Departamento

de Zoologia e Antropologia da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto.

2.2.2– Equipamento laboratorial

O equipamento laboratorial utilizado na determinação dos vários parâmetros

analisados foi:

Fotómetro Multiparâmetros de Bancada, Série C200 (HANNA Instruments)

Espectrofotómetro Jenway 630 S UV/VIS

Balança analítica de 200g de capacidade e 0.1mg de precisão

balão de algas

3- IMOBILIZAÇÃO DAS ALGAS

A-Preparação das microalgas para a imobilização

Por cada série de ensaios, após homogeneização da amostra inicial das

microalgas Chlorella vulgaris, por leve agitação manual do balão contentor, foi

retirada uma amostra de 50 ml para uma proveta graduada. Fez-se passar esta por



alginato de sódio

um filtro de papel e lavou-se três vezes com 50 ml de água destilada, para retirar os

vestígios do meio de crescimento.

À massa de microalgas filtradas adicionaram-se 40 ml de água destilada, para

obter uma suspensão de ± 4x10^10 e 9x10^10 células/mL, de tonalidade

esverdeada. Desta suspensão, foi retirada uma pequena porção que foi colocada em

lugol, para avaliação da concentração algal, em câmara de Neubauer. Foram feitas

seis contagens e foi obtida a média de concentração de 6x10^10 células/mL.

B-Matriz de gel utilizada

As características físicas dos geís associadas ao seu comportamento são

extremamente importantes e têm um papel muito significativo na eficiência e

fiabilidade do processo de imobilização. A matriz usada para a remediação das

águas residuais com a Chlorella vulgaris foi o alginato de sódio.

O meio de alginato de sódio foi preparado a 1,25% com água destilada, isto é,

a partir de 1,25 gramas de pó alginato de sódio que foram colocados em 100 mL de

água destilada.

Neste estudo experimental foram tomados em consideração alguns critérios

de exclusão da matriz. Os critérios de exclusão aludidos foram:

Estabilidade da matriz em meio salino com alto teor de fosfato;

Comportamento viscoso versus cadeias de ligação no próprio gel;

Não toxicidade da matriz com a respectiva inibição de crescimento de vários

microrganismos;

Propriedade higroscópica e permeabilidade para obter máxima mistura de gel



alginato de sódio

(Kaya & Picard 1995).

E, atendendo às características da matriz, teve-se em conta as vantagens:

Simplicidade de preparação do gel

Não toxicidade

Baixo custo.

Tendo como desvantagens:

Fácil dissolução

Desintegração na presença de tampão fosfato

Agitação mecânica.

C-Técnica de imobilização da Chlorella vulgaris

- Prepararam-se 100 mL de uma solução de endurecimento de cloreto de cálcio a

1%, com água destilada, num matraz.

- Noutro matraz, juntaram-se 10 ml da suspensão de microalgas a 50 mL de solução

de alginato de sódio.

- Fez-se gotejar a suspensão de algas (diluídas na solução de alginato de sódio)

através de uma bureta, de modo a formar esferas consistentes e homogéneas.

Estas iam caindo na solução de cloreto de cálcio referida no ponto 1, com uma

cadência aproximada de 60 por minuto.

- À medida que as esferas iam caindo, iam sendo homegeneizadas por agitação

lenta, por meio de um agitador de placas, para que não se agregassem.

- As esferas foram deixadas na solução de cloreto de cálcio durante

aproximadamente 40 minutos, para permitir o seu endurecimento.



alginato de sódio

- Após este tempo, as esferas foram filtradas com papel de filtro e foram lavadas

abundantemente com água destilada, de modo a eliminar resquícios de cloreto de

cálcio.

- Este processo foi efectuado 20 vezes, de modo a obter uma igual porção de

esferas para cada ensaio e controlo, sendo em quatro destas, destinadas aos

controlos, utilizada apenas a solução de alginato de sódio.

D-Adição das esferas de microalgas à água residual

- Foram realizadas quatro séries de quatro ensaios (quatro réplicas) e um controlo

por série.

- Cada ensaio e controlos foram realizados em matrazes de 100 mL. Em cada

matraz foram colocados 50 mL de água residual e (as esferas resultantes de 10 mL

da suspensão de microalgas a 50 mL de solução de alginato de sódio), no caso dos

ensaios. Nos controlos, as esferas apenas continham alginato de sódio.

- Cada matraz foi tapdo com algodão e deixou-se a incubar, na sala de cultivo, a

22ºC, durante 13 dias com 24h de fotoperíodo.

- De três em três dias, eram retirados cerca de 10 mL da água residual em

incubação e era medida a concentração dos níveis de fosfatos.



alginato de sódio

Figura 3: esquema de imobilização da microalga Chlorella e Azospirillum brasilense cd (Bashan et

al., 2003).



alginato de sódio

3.1-Princípio da detecção dos fosfatos

O método utilizado foi de Strickland & Parsons (1968).

A concentração inicial de fosfatos nas amostras da água residual era de 60 mg/dL.

Em solução com um ácido forte (ácido sulfúrico), os ortofosfatos formam um

complexo amarelo com iões molibdato, que pode depois ser reduzido a um

complexo corado de azul, e medido no espectrofotómetro. Se o agente é o ácido

ascórbico, a formação da cor azul é acelerada pelo antimónio. Este complexo azul

tem o máximo de absorvência a 882 nm.

4-RESULTADOS

Foram usados dois métodos de determinação de concentração de fosfatos, devido a

dificuldades técnicas com os reagentes dos fosfatos.

Na primeira fase utilizou-se o método de Hanna para determinar a

concentração de fosfatos. Na segunda fase, utilizou-se o método de Strikland. &

Parsons (1968)

Na tabela 3 apresentam-se os resultados das médias e desvios padrão das

concentrações de fosfatos obtidas pelo método de Hanna.

Na tabela 4 apresentam-se os resultados de médias e desvios padrão das

concentrações obtidas pelo método de Strickland & Parsons(1968)



alginato de sódio

Pela análise dos gráficos da fig. 4 e 5 verifica-se a redução de fosfatos da

água residual pelas microalgas durante um período de 10 dias a 13 dias

Verificou-se, pelos dois métodos, um decréscimo da concentração de fosfatos

ao terceiro dia de incubação das microalgas na água residual em estudo, em cerca

de 43% (Hanna) e 49% (Strikland & Parsons)

Observou-se que o controlo, apenas com esferas e água residual, manteve a

concentração próxima de 45 mg/l de fosfatos.

Pelo método de Hanna, a concentração de fosfatos desceu no terceiro dia

para 28.4 mg/l, e no quinto dia para 23.9 mg/l. No sétimo dia desceu até aos 17.38

mg/dl e no oitavo, décimo primeiro e décimo segundo teve um ligeiro aumento da

concentração: 22,97, 22.5 e 20.6 mg/l, respectivamente. Ao décimo terceiro dia

houve novamente um ligeiro decréscimo de concentração para 15.85 mg/l.

Tabela-3: Média e Desvio Padrão de das concentrações de fosfatos detectadas pelo método de Hanna.

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D

9

D10 D11 D12 D13

Média

50 28,4 23,9 23,9 17,38 22,97 22,5 20,6 15,85

D´Padrão

6,505 1,401 1,27 1,914 4,65 2,475 0,070 0,078

Controlo da amostra+esferas de alginato de sódio sem microalgas= 45 mg/l



alginato de sódio

Fig.4-Gráfico-1:variação dos níveis de remoção de fosfatos pela microalga Chlorella vulgaris ao

longo dos dias, pelo Método Hanna.

Pelo método de Srickland & Parsons (1968) a concentração de fósforo desceu

no terceiro dia para 25.3mg/l, e no quinto dia para 7,87 mg/l. O sétimo dia desceu

até aos 3.89 mg/l e no décimo dia, manteve praticamente a mesma concentração,

embora se tivesse verificado mesmo um ligeiro aumento da concentração (3.96

mg/l).

Tabela-4: Média e Desvio Padrão de das concentrações de fosfatos detectadas pelo Método de Strickland & Parsons (1968).

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10

Média

50 25,3 15,8 7,87 5,22 3,89 3,96

D´Padrão

1,986 3,122 4,071 1,044 1,321 1,534

Controlo da amostra+esferas de Alginato de sódio sem microalgas= 40mg/LSusana Silva – Faculdade de Ciências do Porto Pág. 58


alginato de sódio

Fig.5-Gráfico-2: variação dos níveis de remoção de fosfatos pela microalga Chlorella vulgaris ao

longo dos dias, pelo Método Strickland & Parsons (1968)

5-DISCUSSÃO

As concentrações de fosfatos encontrados nas águas residuais domésticas são

bastante elevadas (cerca de 50 mg/l), o que pode significar uso exacerbado de

detergentes, a montante. Consideramos que os valores fornecido pelo método de

Strickland & Parsons como mais fiáveis, porque este ainda é visto como método de

referência e utilizado largamente por vários investigadores.

No processo de detecção de fosfatos pelo método de Hanna, observou-se

que os níveis de concentração de fosfatos não foram tão baixos como no método de

Strikland & Parsons (1968). Mas pôde observar-se que houve uma redução



alginato de sódio

significativa de fosfatos ao terceiro dia, sendo a remoção mais lenta nos dias

seguintes e se manteve quase sem variações até ao décimo terceiro dia.

Uma das hipóteses para a remoção mais demorada nos restantes dias poderá

dever-se ao facto de ter sido utilizada uma densidade algal de 4,0x106 células/ml.

A determinação da concentração de fosfatos pelo método de Strikland &

Parsons (1968) apresentou valores bem mais baixos, embora em valores relativos

semelhantes ao método de Hanna. Obtiveram-se concentrações de fosfatos

significativas ao terceiro dia de incubação das águas residuais com a Chlorella

vulgaris. As concentrações de fosfatos medidas nos dias seguintes foram sempre

mais baixas até ao décimo dia, que baixaram até 3,96 mg/l de concentração de

fostato. Pode pôr-se a hipótese de, nesta segunda fase, a remoção ter sido mais

rápida pelo facto de a densidade algal usada ter sido maior (9.0x106 celulas/ml).

Deve ser tido em conta o comportamento da microalga, que se revelou

influenciado pelas condições ambientais em que se encontrava, como, por exemplo

o fotoperiodo, a temperatura ambiente, a forma de acondicionamento da microalga e

amostra. Aconteceu que uma das vezes se utilizou papel de prata para tapar o

matraz, enquanto que num outro ensaio foi utilizado algodão. No caso da utilização

do algodão de vidro obtiveram-se concentrações mais altas de fosfatos do que no

caso em que a incubação foi feita com recurso a cobertura de papel de prata.

Verificou-se ainda que algumas vezes, a falha de corrente eléctrica na sala de

culturas provocou diferenças de concentrações dos fosfatos entre amostras

seriadas.



alginato de sódio

Outra hipótese possível é a de que as esferas de alginato de sódio contendo

as microalgas tenham começado a perder a sua estrutura, visto que, segundo

alguns autores (Lau et al., 1998b), devido à sua natureza ionotrópica, a estabilidade

mecânica do gel de alginato depende essencialmente das condições iónicas do

ambiente. Como resultado, a integridade do gel é altamente vulnerável à presença

de agentes como, por exemplo, o fósforo e citrato. Este tipo de agentes, quando

ligados a catiões, soltam a matriz de gel e causam a perda de células de gel, que

acaba por se dissolver, alterando a experiência (Robinson et al., 1986).

O que acontece alguma frequência, deve-se ao facto de as microesferas de alginato

roçarem umas nas outras (Kaya & Picard, 1995), levando as microalgas a perder a

sua capacidade de remover os fosfatos da água residual.

A variação e a diminuição de capacidades de remoção também podem ser

devidas à dificuldade de esterilização do alginato de sódio e, portanto, à existência

de contaminantes que alterem a capacidade das propriedades de gelificação da

matriz.

6-CONCLUSÃO

O estudo de novas alternativas para tratamento de águas residuais e para a remedi-

ação de sítios contaminados é hoje, e justificadamente, uma actividade em cresci-



alginato de sódio

mento. É da experiência de todos nós tomar conhecimento, periodicamente, da exis-

tência de rios ou lagos, em especial, onde a profusão do crescimento de algas, devi-

do à alta percentagem de fosfatos, se torna altamente perniciosa, não só porque

esse crescimento se torna letal para a fauna, por falta de oxigénio, como ainda o

próprio elemento líquido fica inutilizável aquando a flora se decompõe.

Por isso e de uma maneira geral, a utilização de processos biológicos torna-se alta-

mente conveniente, em função da capacidade destes sistemas para tratar grandes

volumes a um custo mais baixo. É, pois, altamente justificada a relação entre o cres-

cimento descontrolado dos efeitos poluentes e a necessidade deste aumento mar-

cante na investigação para criar estratégias para limpar os ecossistemas aquáticos.

Daí que, cada vez mais, microrganismos tais com o as algas, são agora aceites

como ferramentas baratas e eficientes para remover muitos poluentes, tais como os

fosfatos, em águas residuais.

Foi, portanto, tendo como horizonte esta dupla realidade, o aumento dos fosfatos

nas águas e a verificação de que as suas consequências poderiam ser minimizadas

pelo recurso a microrganismos que se perspectivou o principal objectivo deste estu-

do: a demonstração prática de uma remoção biológica de fosfatos em águas residu-

ais domésticas, utilizando algas imobilizadas em meio de alginato de sódio. De facto,

comprovadamente, o tratamento com a microalga Chlorella vulgaris imobilizada

mostrou reduções significativas na concentração de fosfatos na água residual em

estudo.

Mas não podemos deixar de reconhecer que se torna necessário repetir este estudo

em campo, isto é, em locais de drenagem directa de águas residuais com caracterís-



alginato de sódio

ticas semelhantes às das amostras utilizadas, de forma a testar variáveis mais alar-

gadas. Podemos, contudo, garantir que, de facto, se verificaram variações de con-

centração de fosfato na amostra em estudo, pelo que consideramos ter atingido o

principal objectivo. As amostr as, dada a dificuldade do seu transporte para Portugal,

também foram em número reduzido, o que não facilitou uma melhor interpretação

dos resultados.

Seria interessante, de futuro, avaliar também o comportamento algal sob várias con-

dições ambientais e de acondicionamento. Deve, contudo, ter -se em conta critérios

rigorosos na escala de microrganismos que possam proliferar num ambiente conta-

minado e que ao mesmo tempo possua um sistema que lhe per mita metabolizar

contaminantes (neste caso, os fosfatos).

Esperamos e desejamos que, com este estudo, se possam fazer outros a uma esca-

la mais alargada, contribuindo dessa forma para a melhoria da situação da poluição

ambiental do meio aquático, nomeadamente neste tipo de águas. A realidade está à

vista de todos e a remediação possível já não é uma miragem.

Tomar conhecimento desta realidade e das acções para a minimizar com os

mais baixos custos económicos e ambientais é mais do que necessário: é im-

perativo!



alginato de sódio

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SUSANA AURORA PIMENTA DA SILVA - Faculdade de Ciências · A dizer coisas tão triviais como ontem,...

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