BIORREMEDIACAOBiotecnologia, Notas de estudo de Biotecnologia

Baixe BIORREMEDIACAOBiotecnologia e outras Notas de estudo em PDF para Biotecnologia, somente na Docsity! BIORREMEDIAÇÃO HISTÓRIA Os microrganismos foram usados desde 600 aC pelo Romanos e outros para tratar seus efluentes. A biorremediação se consolidou como líder no rol das tecnologias inovadora na remediação de áreas degradadas na década de 80. Conforme relatório da Environmental Protection Agency (USEPA), cerca 80 aterros sanitários e controlados foram submetidos ao tratamento via biorremediação.   Biorremediação Passiva O princípio desta tecnologia é fazer uso de processos naturais para degradar os contaminantes e reduzir suas concentrações a níveis aceitáveis. Os referidos processos são a diluição, volatilização, biodegradação, adsorção e reações químicas com os materiais presentes em subsuperfície. Compostagem A compostagem é o processo de transformação de materiais grosseiros, como palhada e estrume, em materiais orgânicos utilizáveis na agricultura Landfarming Os microrganismos heterotróficos da camada superficial do solo são estimulados a degradar os contaminantes ali presentes, transformando-os em substâncias inertes como o material orgânico estabilizado, água e CO2 Fontes: • http://www.scielo.br/scielo • http://www.planetaorganico.com.br Bioestimulação • Técnica que visa aumentar a atividade microbiana da população nativa do solo pela adição de nutrientes promovendo o crescimento e consequentemente o aumento da atividade metabólica na degradação de contaminantes. • Carbono, Nitrogênio e Fósforo são os principais nutrientes utilizados. • A bioestimulação pode ser utilizada como uma ferramenta a mais para auxiliar no tratamento de solos contaminados com petróleo. • Quando necessário, deve-se promover algumas alterações ambientais a fim de se obter melhores remoções dos poluentes: • melhorar a aeração do solo, monitorar e corrigir a sua umidade, e o seu pH. • Realizadas de forma equivocada essas alterações podem provocar um desequilíbrio ecológico ou em um agravamento da poluição. • O uso do material estimulante representa numa maior capacidade de remoção do composto contaminante no solo, servindo, dessa forma, como potencializador para a bioestimulação. Turfa (fonte: google imagens) Bioaumentação • A bioaumentação consiste na adição de microrganismos, crescidos em laboratório e com capacidade para degradar o contaminante • É também a inoculação de microrganismos com alto potencial de degradação dos contaminantes em um local contaminado com xenobióticos • Modifica-se o meio ambiente (melhorando a qualidade da água) visando eliminar fatores limitantes ao crescimento e desenvolvimento dos microrganismos • Indicada quando não há ou é reduzido o número de microrganismos capazes de degradar o composto • A bioadição foi utilizada com sucesso principalmente na degradação de pesticidas, de óleos, ou de hidrocarbonetos específicos constituintes dos óleos. As substâncias alvos da fitorremediação incluem os: • metais (Pb, Zn, Cu, Ni,Hg, Se) • compostos inorgânicos (NO3-;NH4+; PO4 3-) • elementos químicos radioativos (U, Cs, Sr), • hidrocarbonetos derivados de petróleo (BTEX), • pesticidas e herbicidas (atrazine, bentazona) • compostos clorados e nitroaromáticos • explosivos (TNT) • solventes clorados (TCE, PCE) • resíduos orgânicos industriais Transpiração Fotossintese gra Respiração noturna o co o e Ti 2 CO + HO Deposição “a «— Oz atmosférica de metais, volatilização de p.ex. Pb, Cd alguns metais, p.ex. Hg e Se ' Flosm a Xiema Fotossintetizados + O. HO + nutrientes = - ———+ co, + HO o Oz Respiração das raízes E stim ula ção cla a HO + nutrientes biorreme diação dos metais por fungos, acumulação dos Adsorção ou da Os enzimas, ácido acético, metais pesados outros através do sistema N bactérias ou outros microrganismos, na rizostera Mobilização dos metais ou Imobilização dos metais IGURA O1: Mecanismo de Fitorremediação de solos contaminados por metais pesados. Adaptado de Schnoor, 2002. Está dividida em cinco mecanismos: – rizofiltração – fitoextração – fitotransformação – fitoestimulação – fitoestabilização Fitoestimulação • estimulação da atividade dos microrganismos degradadores dos contaminantes pela rizosfera da planta • O número de microrganismos na raiz e à sua volta é muito maior do que no solo livre; os tipos de microrganismos na rizosfera também diferem do solo livre de raiz Fitoestabilização • as plantas são utilizadas para reduzir a migração dos contaminantes no solo. • os contaminantes orgânicos ou inorgânicos são incorporados à lignina da parede vegetal ou ao húmus do solo precipitando os metais sob formas insolúveis ESPÉCIES VEGETAIS BRASILEIRAS UTILIZADAS NA FITORREMEDIAÇÃO • Mucuna-preta (Estizolobium eterrinun) • Mucuna-nã (Estizolobium duringianum) • Milheto (Pennsetum glaucun) • Feijão-de-porco (Canavalia ensiformis) • Fonte:Instituto Agronômico – IAC-SP Fonte:globorural.globo.com Vantagens • grandes áreas podem ser tratadas, com baixo custo. • Investimento e custos de operação baixos • Aplicável em grande escala Desvantagens • O crescimento das plantas depende: da estação, clima e solo; • Resultados lentos(18-60 meses) • Aplica-se apenas à superfície do solo ou a águas superficiais Propriedades: • emulsificação e solubilização de hidrocarbonetos ou compostos insolúveis em água, facilitando o crescimento de microrganismos nestes substratos • atividade antibiótica • tolerância à temperatura, pH e força iônica • baixa toxicidade • podem ser sintetizados a partir de substratos renováveis • grande diversidade química, possibilitando aplicações específicas para cada caso particular Biossurfactantes Fonte: Quím. Nova vol.25 no.5 São Paulo Sept./Oct. 2002 *rincipais c MOssurfaciantes e microrganismos Tipo de Biossurfactante Microrganismo Glicolipídios - ramnolipidios - soforolipídios - trehalolipídios Lipopeptídios e lipoproteínas - Peptídio-lipídio Viscosina se Surfactina Subtilisina Gramicidina Polimixina Ácidos graxos, lipídios neutros fosfolipídios nvctina - Ácidos graxos - Lipídios neutros - Fosfolipídios actantes poliméricos - emulsan - biodispersan liposan - carboidrato-lipidio-proteina - manana-lipidio-proteina Surfactantes particulados - vesículas - células Pseudomonas aeruginosa Torulopsis bombicola. T apicola Rhodococceus erviiropolis, Mycobacterium sp. Bacias licheniformis Pseudomonas fuorescens Serratia MaArcescerns Bacillas subtilis Bacillus sulbtilis Bacillus brevis Bacillus polyinvxa Coryaebaciterium lepus Nocardia ervitiropolis Thiobaciltus thiooxidans Acinerobacter calcoaceticus Acinetobacter calcoaceticus Candida lipolvtica Pseudomonas uorescens Candida tropicalis Acinetobacter calcoaceticius Várias bactérias VANTAGENS • Mais barato que os tratamentos convencionais(ate 85%). • Aplicável a uma grande variedade de contaminantes • Os produtos utilizados não apresentam risco ao meio ambiente e não são toxicos • De grande aceitação pública . • Não interfere nas operações que já estão sendo realizadas, podendo ser utilizado em locais de difícil acesso. • Pode ser usada (in situ) reduzindo possibilidades de contaminação para os trabalhadores. BIORREATORES Biorreatores são, em termos gerais, dispositivos ou sistemas onde são realizados processos químicos que envolvem substâncias quimicamente ativas ou organismos. São preferencialmente cilíndricos, de modo a facilitar a limpeza e evitar a incrustação, mas a natureza abrangente de sua função permite uma grande variedade na concepção de seu design. Podem ser utilizados no cultivo de células, produtos derivados do metabolismo celular, engenharia de tecidos, tratamento de água e esgoto etc. TIPOS DE BIORREATORES Os biorretores são tipicamente categorizados entre Reatores por Batelada Reatores Contínuos A principal diferença entre os dois é que o Reator por Batelada opera com todo o lote de material disponível num ciclo. Já o Reator Contínuo opera sem intermitências, com a constante inserção de reagentes e retirada do produto num fluxo contínuo. PROCESSO EM BATELADA Uma alternativa seria a Batelada Alimentada, que consiste na adição de mosto ao Reator, seja intermitente ou continuamente. As vantagens disso são: - Manter baixos níveis de nutrientes para minimizar a repressão catabólica; - Adicionar precursores para os produtos desejados; - Adicionar componentes regulatórios, como indutores, em alguma etapa; - Estender a fase estacionária, pela adição de nutrientes. Preparo do Inóculo Separação de Células Recuperação do Produto Fermentação Sobrenadante Células ENTREVISTA A biorremediação,é  uma área de pesquisa que envolve variada gama de profissionais. A farmacêutica Julieta Ueta, da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo (USP) é uma das que já se envolveu em estudos nessa área. Ela conta pra gente como é essa tecnologia.   Biotec pra Galera - O que é biorremediação? Julieta - É o emprego de tecnologias que envolvem células - ou porções da célula - usadas para remediar locais que têm problemas de contaminação com produtos orgânicos, ou seja, locais poluídos.   Biotec pra Galera - Como é esse trabalho? Julieta - O melhor exemplo é a biorremediação mais empregada: nos derramamentos de petróleo em alto mar. A tecnologia de biorremediação envolvida nesses casos é uma das que mais deram resultados. Uma população de microorganismos é jogada no local do vazamento. Eles são capazes de digerir esses compostos presentes no petróleo (transformando-os em CO²). Há uma proliferação microbiana, o local é descontaminado. Depois, sem comida, os microrganismos morrem.   Biotec pra Galera - É descontaminado por completo? Julieta - Sim. Hoje temos microorganismos extremamente poderosos, produzidos por meio de engenharia genética e totalmente desenhados para se fazer esse processo de biorremediação. http://www.biotecpragalera.org.br ENTREVISTA Biotec pra Galera - E para obter esses microorganismos a biotecnologia é essencial? Julieta - Sim, entendendo como biotecnologia o emprego de organismos vivos ou parte deles para a obtenção de bens úteis ao homem. Por exemplo, o trabalho que desenvolvi nessa área envolvia a procura de microorganismos do próprio solo onde havia problemas devido ao emprego de agrotóxicos, principalmente herbicidas (que são compostos orgânicos), mas não apenas eles. No próprio local encontrávamos microorganismos capazes de fazerem a biodegradação. Na seqüência, processávamos tais microorganismos por meio de um método farmacêutico para o lançamento de volta ao ambiente a fim de captar as moléculas poluentes específicas e biodegradá-las. Assim ocorre a despoluição   Biotec pra Galera - É possível imaginar no futuro a aplicação em grande escala dessa ferramenta de despoluição? E de uma maneira eficiente? Julieta - É o que estamos tentando, é a meta. Mas, veja bem, quando falamos em biorremediação do meio ambiente sempre devemos lembrar que isso é uma estratégia de remediação. Mas a melhor estratégia é a de promoção e de prevenção. É como um organismo doente. Você sabe que para evitar ficar doente tem que levar uma vida saudável, ter cuidados. Com o solo e o meio ambiente é a mesma coisa.   Biotec pra Galera - As empresas já descobriram a importância dessa técnica?  Julieta - Eu acho até que há o interesse do empresariado. O problema ainda é que esse interesse é muito tímido. Mas podemos ver com o pessoal que estuda o genoma, com empresas como a Votorantim, por exemplo, que essa mentalidade está mudando. Acho que a biotecnologia traz uma revolução, porque ela muda o panorama do conhecimento. O conhecimento que você adquire hoje tem preço. Os estudos e as descobertas agora têm um valor monetário. O valor de mercado é grande. Já passamos da fase da inocência das descobertas. Essa é a questão que a biotecnologia nos traz hoje. Acho que o jovem tem de perceber essa realidade, pois é a herança que eles vão receber