Biotecnologia e Meio Ambiente
Dr. Darío Abel PalmieriLaboratório de Biotecnologia VegetalDepartamento de Ciências Biológicas
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1. Introdução
2. Poluição
3. Biotecnologia
4. Biotecnologia Ambiental
5. Aplicações e Exemplos
Conteúdo
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1. O ciclo da Natureza
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Mudanças climáticas
Crescimento Demográfico
Urbanização e industrialização
Demanda por recursos naturais
Poluição do meio ambiente
vazamentos de combustível
atividades de mineração
defensivos agrícolas
lançamento de esgotos
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2. Poluição por esgotos doméstico e industrial
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Poluição por compostos orgânicos sintéticos (COS)
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Poluição por petróleo
O petróleo vaza e se espalha no mar ou no rio
A mancha recobre a superfície das águas e mata o fitoplâncton e o zooplânctonSem a luz do sol as algas param de fazer fotossíntese
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A quantidade de oxigênio diminui e outras espécies acabam morrendo
Os peixes da superfíciemorrem por intoxicaçãoe falta de oxigênio
Peixes que vivem nofundo e se alimentamde resíduos, morremenvenenados
Poluição por petróleo
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As aves marinhas ficam como corpo impregnado de óleo
Deixam de reter o ar entre aspenas e morrem afogadas aomergulhar
O óleo penetra no bulbocausando intoxicação
Mesmo as aves tratadas acabam morrendo
Poluição por petróleo
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Com o ecossistema comprometido milhares de pessoas ficam sem trabalho
Famílias de pescadores perdemsua fonte de sustentoO comércio local acaba falindocom o fim do turismo na região
Poluição por petróleo
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BIOTECNOLOGIA
“É O USO DE CONHECIMENTOS SOBRE
PROCESSOS BIOLÓGICOS E SOBRE AS
PROPRIEDADES DOS SERES VIVOS, COM O FIM
DE RESOLVER PROBLEMAS E CRIAR PRODUTOS
DE UTILIDADE”Convenção sobre Diversidade Biológica – CDB , ONU
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Biotecnologia
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Apesar de ter surgido como objeto de estudo nas últimas
décadas, a Biotecnologia é uma tecnologia milenar.
A partir dos anos de 1970, com as técnicas de DNA
recombinante, a Biotecnologia ganhou mais ênfase.
Biotecnologia Moderna
O Brasil possui a maior biodiversidade do mundo, e detém
cerca de 20% das espécies do planeta. Portanto, possui um
grande potencial biotecnológico.
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Um pouco de história ...
Primeira Geração: Idade Nova (2000 a.C.)
Fatos: - cruzamento de espécies animais e plantas
- leveduras para fermentação de pão e álcool
Segunda Geração: Fim do século XIX
Teoria de Louis Pasteur
Fatos: - microrganismos causam doenças humanas
- ação dos microrganismos anaeróbios nas fermentações láctea e alcoólica
Terceira Geração: Início de 1970. Biologia Molecular
Fatos: 1o – isolamento e manipulação de genes (DNA)
2o – fusão e multiplicação de células
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A Era da Biotecnologia Moderna
Manipulação do material genético e reprogramação de
microrganismos
“fábricas” para produção de vários bens úteis
Química
Farmacêutica
Alimentos
Agrícola
Papel & celulose
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Inovação de produtos
Biotecnologia ajudou a produzir NOVOS MATERIAIS com menos impacto para o ambiente
BioplásticosEvita o uso de fontes não renováveis (combustíveis
fosseis)
Plantas transgênicas
Resistentes a insetos
Microrganismos transgênicos com capacidade de biorremediar inúmeros poluentes
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Biotecnologia ambiental
Objetivos Tecnologias
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Objetivo
Preservar o meio ambiente e seus
recursos, do impacto negativo da
atividade do homem
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O que é?
• O desenvolvimento, uso e regulação dos sistemas biológicos relacionados a:
– Remediação de ambientes (terra, ar e água) contaminados;
– Processos ambientalmente corretos tais como aqueles envolvidos • nas tecnologias verdes ou limpas e, de desenvolvimento sustentável
Prevenção da poluição
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Tecnologias
• Verdes (green tech) ou limpas (clean tech)
– BIORREMEDIAÇÃO (usando-se microrganismos ou plantas, FITORREMEDIAÇÃO)
– Prevenção
– Detecção e monitoramento
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Água e efluentes industriais
Microrganismos nas estações de tratamento de esgoto e de efluentes industriais removem a maior parte dos poluentes antes destes serem lançados nos cursos de água.
Aumento da atividade industrial aumentou necessidade de eliminar especificamente poluentes como: compostos de fósforo, nitrogênio, metais pesados e compostos a base de cloro.
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Água e efluentesBiorreatores
Biorreatores onde poluentes + microrganismos ficam em suspensão
custos
Biomassa produzida pode servirpara ração
Microrganismos produzidos são re-utilizados como insumos de outras industrias
(Ex: biomassa do Penicillium na produção do antibiotico)
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Resíduos sólidos
Digestão anaeróbica
Compostagem
Biogás+
Resíduos estáveis
Ciclagem nutrientes
Estratégia de biorremediação
FertilizanteBaixa liberação
Alternativa incineração
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Biorremediação
Uso de sistemas biológicos (geralmente plantas ou
microrganismos) na redução da poluição do ar, água ou
solo.
Biodegradação
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Biorremediação e biodegradação
Vias metabólicas normalmente utilizadas para crescimento e produção de energia são usadas para degradação de poluentes.
COMETABOLISMO: sem beneficio direto para as espécies degradadoras
Aplicações praticas
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Biorremediação
Poluente
Mineralização completa
1. CO2 + água + sais inofensivos
Biodegradação incompleta
Ex: Tetra –CloroEtileno ou Tri CE gera compostos mais tóxicos que os originais
Detoxificação Detoxificação ou não detoxificação
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BiorremediaçãoPapel dos Microrganismos
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Biorremediação do SoloTipos e Estratégias
Passiva: degradação natural pelos MOs do solo
Bioestimulação: adição de nutrientes (N e P) para estimular os MOs
Bioventilação: bioestimulação pela adição de gases (O2 e CH4)
Bioaugmentação: inoculação de MOs especialmente selecionados
Landfarming: aplicação e incorporação de contaminantes à superfície de solo não contaminado para promover a degradação.
Compostagem: uso de MOs termofílicos aeróbios em pilhas construídas para degradar o contaminante.
Fitorremediação
Fitorremediação
Fitohidráulica
Fitodegradação
Fitoextração
Fitoestabilização
Fitovolatilização
Rizodegradação
Rizofiltração
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Eficiência dos processos
Uso alternativo de enzimas tornou muitos processos ambientalmente corretos mais limpos (clean tech)
ENZIMAS:
1) Não são toxicas
2) Biodegradáveis
3) Funcionam em condições moderadas de temperatura
4) Processos são energeticamente mais econômicos e demandam menos recursos
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Estratégias de Ação
Fitorremediação
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Podemos viver num mundo sem poluição?São conhecidas mais de 7 milhões de substâncias químicas
A cada ano cerca de 1.000 novos produtos são lançados no mercado;
São produzidos 300 milhões de toneladas anuais de COS;
150 mil deles em taxas superiores a 50 mil t/ano;
Cerca de 66 mil produtos químicos são comercializados hoje somente nos EUA;
Cerca de 45 mil substâncias são comercializadas internacionalmente,
Muitos são resistentes a biodegradação, estáveis e entram na cadeia alimentarMuitos podem ser mutagênicos, cancerígenos ou teratogênicos
Só existem dados ecotoxicológicos para aproximadamente 1.500 substâncias;
A tecnologia convencional de tratamento de água não remove totalmente os COS.
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Conclusões“Aos químicos compete a tarefa de descobrir
substâncias menos nocivas ao meio ambiente; aos engenheiros químicos, o desenvolvimento de processos que produzam bens de consumo com
um mínimo de rejeitos e um máximo de reciclagem”
Construir uma sociedade “ecologicamente correta”
Eliminar hábitos de desperdícios de nossas reservas naturais
Triste mania de “retirar o lixo da nossa casa jogando-o no quintal do vizinho”
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