Baixe 0395 biorremediação e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Química, somente na Docsity! 3 2 • C I Ê N C I A H O J E • v o l . 3 0 • n º 17 9 BIOLOGIA MARINHA usado, por muitas décadas, para a iluminação e, em menor escala, como lubrificante. A invenção do mo- tor de combustão interna e sua adoção rápida em todas as formas de transporte ampliaram o empre- go desse recurso natural, aumentando a demanda e com isso a produção, o transporte, a estocagem e a distribuição tanto do óleo cru quanto de seus derivados. Todas essas atividades envolvem riscos de derrames acidentais, que podem ser minimizados, mas não totalmente eliminados. Felizmente, os grandes derrames que contami- nam oceanos e áreas costeiras de forma significativa não ocorrem com freqüência. São exemplos desses desastres ambientais as 200 mil toneladas de óleo despejadas na costa da França pelo acidente com o navio petroleiro Amoco Cadiz (1978); as 40 mil 4 Explorado comercialmente desde meados do século 19, o petróleo foi I I J l . A poluição por petróleo e seus derivados, em ambientes marinhos, tem sido um dos principais problemas ambientais das últimas décadas. Diversas técnicas físicas e químicas foram desenvolvidas para a retirada do petróleo derramado no mar ou para a redução dos seus efeitos sobre o ecossistema. A descoberta de que certas bactérias que vivem nos sedimentos marinhos, inclusive na areia das praias, podem degradar os componentes do petróleo abriu a possibilidade de usar métodos biológicos para o tratamento dos derrames. Esses métodos, objeto de pesquisas recentes no Brasil, são chamados, em seu conjunto, de biorremediação. TRATAMENTO PARA DERRAMES DE PETRÓLEO B I O R R E Mirian A. C. Crapez, Alexandre L. N. Borges, Maria das Graças S. Bispo e Daniella C. Pereira Programa de Pós-Graduação em Biologia Marinha, Universidade Federal Fluminense FOT O M A R IO M O S C A TE LL I j a n e i r o / f e v e r e i r o d e 2 0 0 2 • C I Ê N C I A H O J E • 3 3 BIOLOGIA MARINHA M E D I A Ç Ã O I I I I J 3 6 • C I Ê N C I A H O J E • v o l . 3 0 • n º 17 9 BIOLOGIA MARINHA A complexidade dos processos metabólicos ne- cessários a essa degradação leva à formação de consórcios, com bactérias de diferentes gêneros e espécies, cada uma especializada em degradar uma ou várias frações do óleo derramado (figura 2). Os principais gêneros são Acidovorans, Acinetobacter, Agrobacterium, Alcaligenes, Aeromonas, Arthro- bacter, Beijemickia, Burkholderia, Bacillus, Co- momonas, Cycloclasticus, Flavobacterium, Goordo- na, Moraxella, Mycobacterium, Micrococcus, Neptu- nomonas, Nocardia, Pasteurella, Pseudomonas, Rho- dococcus, Streptomyces, Sphingomonas, Stenotro- phomonas e Vibrio. Derrames sucessivos no mesmo ambiente acele- ram cada vez mais o aumento da biomassa bacteriana hidrocarbonoclástica. A maior concentração dessas bactérias, portanto, serve como um indicador de ambiente impactado cronicamente por petróleo. Uma nova tecnologia atrai interesse Após o acidente com o petroleiro Exxon Valdez, em que o óleo derramado no mar atingiu 15% da costa do golfo do Alasca, e a Guerra no Golfo, que formou 330 lagos de óleo no Kuwait, os processos de degra- dação biológica chamados, em conjunto, de biorre- mediação receberam maior atenção. Tais proces- sos surgiram a partir de estudos de decomposição e detoxificação de pesticidas em solos e, mais tarde, foram propostos como promissores para a recupera- ção de áreas costeiras atingidas por derrames de petróleo. A tecnologia de biorremediação usa, para a re- moção de poluentes, o potencial fisiológico de bac- térias. Estas transformam o petróleo em biomassa, água, dióxido de carbono e outros compostos (figu- ra 3). O objetivo principal da biorremediação é mi- nimizar o impacto das substâncias recalcitrantes no ambiente, criando condições favoráveis ao cres- cimento e à atividade bacterianas. A bioestimula- ção (adição de fertilizantes) e a bioamplificação (semeadura de número expressivo de bactérias hidro- carbonoclásticas) podem ser consideradas aborda- gens gerais nessa tecnologia. Os trabalhos de biorremediação devem ser feitos tanto no ambiente quanto em condições controladas de laboratório, para obter informações que permi- tam estimar custo, viabilidade e duração do trata- mento, e para identificar os fatores limitantes do processo e as vias possíveis de superação dos mes- mos. A eficácia da tecnologia é testada, em labora- tório, pela determinação da biomassa da população bacteriana (total e hidrocarbonoclástica), o isola- mento e a manutenção de consórcios das bactérias que fazem a biodegradação, a medição da taxa de respiração (consumo de oxigênio e/ou produção de gás carbônico), a quantificação da atividade de enzimas ligadas à degradação do óleo e a determina- ção das taxas de degradação do poluente. É bom ressaltar que todos esses parâmetros tam- bém podem ser usados para avaliar ambientes impactados por óleo, exceto o consumo de O2 e/ou produção de CO2. No ambiente, mudanças quantita- tivas nesses fenômenos podem indicar tanto a mineralização da matéria orgânica quanto o consu- mo de óleo pelas bactérias, levando a uma interpre- tação errônea dos resultados. Pesquisas sobre biorremediação no Brasil Os estudos de biorremediação, no Brasil, ainda são incipientes. O Laboratório de Microbiologia Mari- nha, da Universidade Federal Fluminense, é pionei- ro nessa área e vem desenvolvendo pesquisas para estabelecer as bases dessa tecnologia em função das condições ambientais brasileiras. As baías são ambientes de maior risco para aci- dentes com petróleo porque, além da intensa movi- mentação de embarcações em seu interior, em geral apresentam em seu entorno grande densidade demográfica e maior concentração de portos e in- dústrias. As baías da ilha Grande e de Guanabara, no estado do Rio de Janeiro, são exemplos do tipo de ambiente com alto risco para acidentes de derrames de óleo, e em ambas foram realizadas pesquisas sobre biorremediação. Figura 3. Degradação (da esquerda para a direita) dos hidrocarbonetos de petróleo por consórcio bioamplificado de bactérias hidrocarbonoclásticas e bioestimulados com fertilizante NPK IM A G EM C ED ID A P ELO S A U TO R ES j a n e i r o / f e v e r e i r o d e 2 0 0 2 • C I Ê N C I A H O J E • 3 7 BIOLOGIA MARINHA Sugestões para leitura BALBA, M.T.; AL-AWADHI, N. and AL-DAHER, R. ‘Bioremediation of oil-contaminated soil: microbiological methods for feasibility assessment and field evaluation’, in Journal Microbiological Methods, v. 32, p. 155, 1998. CRAPEZ, M.A.C.; TOSTA, Z.T.; BISPO, M.G.S. & PEREIRA, D.C. ‘Acute and chronic impacts by aromatic hydrocarbons on bacterial communities at Boa Viagem and Forte do Rio Branco beaches, Guanabara Bay, Brazil’, in Environmental Pollution, v. 108/2, p. 291, 2000. CRAPEZ, M.A.C.; BORGES, A.L.N.; BISPO, M.G.S.; PEREIRA, D.C.; ALVES, P.H. & THIENGO, D.A. ‘Bioremediation utilizing three consortiums of Bacillus spp. hydrocarbon degraders, isolated from tropical beach sediment’, in 5th Congress on Marine Sciences (Marcuba, La Habana, Cuba), CD-Rom, 2000. CRAPEZ, M.A.C.; TOSTA, Z.T.; BISPO, M.G.S.; MESQUITA, A.C.; LOGULLO, C.J. & CORREA-JÚNIOR, J.D. ‘Biorremediação em sedimentos de praias arenosas utilizando Bacillus spp. isolados de solo de floresta’, in Oecologia Brasiliensis, v. 19, p. 28, 1997. Os estudos feitos na baía da ilha Grande consta- taram a presença de populações hidrocarbonoclás- ticas capazes de consumir benzeno, tolueno e nafta- leno (alguns dos componentes do petróleo) na com- plexa comunidade bacteriana dos sedimentos de praias. Ensaios em laboratório com bactérias desse tipo, isoladas e introduzidas em amostras de sedi- mento, aumentaram em mais de 200% a produção de CO2, tornando mais rápida e eficaz a degradação do petróleo. Bactérias hidrocarbonoclásticas também foram isoladas na baía de Guanabara, em amostras de sedimento superficial da ilha de Água, e seu rendi- mento na degradação do petróleo foi avaliado em laboratório. Para isso, as bactérias foram bioampli- ficadas em meio de cultura contendo petróleo e depois submetidas a diferentes formulações do bioestimulante NPK (baseado em nitrogênio, fósfo- ro e potássio). Outros projetos estudaram a influên- cia da matéria orgânica na degradação de benzeno, tolueno e xileno, hidrocarbonetos extremamente tóxicos. Esses projetos serviram ainda para avaliar e monitorar áreas de risco. Avaliações desse tipo também são importantes para verificar o potencial da microbiota hidrocar- bonoclástica em áreas onde serão implantados no- vos projetos ligados ao petróleo. Os estudos do Laboratório de Microbiologia Marinha têm aponta- do que a resposta da comunidade bacteriana a der- rames depende das características do ambiente impactado, do tipo do óleo e de sua concentração, mas a quantidade e a qualidade da matéria orgânica disponível nos sedimentos do local também é muito importante para a aclimatação e a bioamplificação da microbiota hidrocarbonoclástica presente no ambiente. Na lagoa de Saquarema e na praia de Jurujuba, áreas do estado do Rio de Janeiro onde grande quantidade de esgoto e de rejeitos de fábricas alimentícias chegam ao sedimento, não foi consta- tada a atividade de bactérias hidrocarbonoclásticas. Nesses locais, uma maré negra poderá acarretar sé- rios prejuízos para a fauna e a flora locais. O tempo decorrido desde o derrame e o número de exposições do local ao óleo são fatores cruciais nos processos de biorremediação e de recuperação ambiental. Para verificar as respostas potenciais da microbiota aos efeitos agudo e crônico de hidrocar- bonetos de petróleo, foram realizados ensaios labora- toriais em amostras de sedimento das praias da Boa Viagem e do Forte do Rio Branco e da área da Estação Hidroviária de Niterói (RJ). Na Estação Hidroviária de Niterói, que recebe considerável volume de esgoto e de óleo, as bacté- rias já utilizam essas substâncias como fonte de car- bono, produzindo biomassa considerável. Os en- saios feitos com sedimento das praias de Boa Via- gem e do Forte do Rio Branco, por sua vez, mostra- ram que, aumentando a freqüência de entrada de benzeno, tolueno e xileno no sistema, as bactérias tornam-se capazes de degradar quantidades cres- centes desses poluentes. Tal efeito depende das interações ambientais entre os componentes do petróleo e as populações bacterianas, que atuam em cometabolismo (alguns componentes do petróleo não são reconhecidos pelo sistema enzimático das bactérias, mas a repe- tição da disponibilidade dessas substâncias faz com que as bactérias sintetizem novas enzimas, capazes de degradar mesmo as mais recalcitrantes) e/ou de forma sinérgica (degradação seqüencial de diferen- tes componentes do petróleo, realizada por gêneros ou espécies diferentes do consórcio de bactérias, em que o subproduto de cada etapa é fonte de carbono para a outra). Quando as bactérias estão aclimatadas, ou seja, já sintetizaram as enzimas para degradar o óleo, sua concentração pode atingir 10 bilhões de células por mililitro, tanto no meio de cultura quanto no ambien- te natural. Ao consumirem o óleo, as bactérias hidro- carbonoclásticas produzem biomassa, podendo au- mentar em mais de 1.000% seu conteúdo de lipídios e em 240% o de proteínas. Os resultados desses estudos e de inúmeros outros, ao redor do mundo deixam claro que as téc- nicas convencionais de limpeza das marés negras podem e devem ser complementadas com a biorre- mediação. Em grandes acidentes, mesmo com a aplicação adequada das técnicas mecânicas hoje existentes, ainda resta uma fração de óleo oxidado pela luz solar. Essa fração fica disponível para a biota e precisa ser degradada para que o ecossistema não fique impactado. A biorremediação, portanto, multiplica a capacidade de depuração do ambiente, além de permitir o restabelecimento da vida animal e vegetal e o mapeamento de áreas de risco. ■FOT O M A R IO M O S C A TE LL I