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Aplicação de micro-organismos para remediação de áreas contaminadas com hidrocarbonetos

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Aplicação de micro-organismos para remediação de áreas contaminadas com hidrocarbonetos

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Título Aplicação de micro-organismos para remediação de áreas contaminadas com hidrocarbonetos
Autor Allebrandt, Sara Regina
Orientador Vainstein, Marilene Henning
Data 2015
Nível Doutorado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Centro de Biotecnologia do Estado do Rio Grande do Sul. Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular.
Assunto Biodegradação
Biorremediação
Hidrocarbonetos : Contaminação
Resumo A contaminação de solos e águas subterrâneas com hidrocarbonetos de petróleo tem sido objeto de muita preocupação nas ultimas décadas. E embora as indústrias petrolíferas ocupem um grande espaço na mídia com os grandes vazamentos acidentais, os postos de combustíveis em situação irregular demonstram na maioria das vezes uma contaminação silenciosa e que quando descobertos já ocasionaram um dano ambiental de grande extensão. Essas condições somadas a banalização dos procedimentos operacionais em instalações e a implementação tardia de uma legislação ambiental específica, fazem com que os pequenos e contínuos vazamentos apresentem elevados potenciais poluidores, colocando os postos de combustíveis na lista dos responsáveis pelo maior número de áreas contaminadas. Desta forma, tornam-se necessárias alternativas para mitigar esses impactos ambientais, sociais e econômicos e as técnicas de biorremediação surgem como uma solução de baixo custo, eficiência e viabilidade. Estas técnicas se baseiam na utilização de micro-organismos com potencial de biodegradar compostos, sendo práticas ambientalmente corretas e sustentáveis. Portanto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma formulação comercial utilizando micro-organismos isolados do solo contaminado com hidrocarbonetos e comparar a aplicação desta formulação aos tratamentos de atenuação natural e bioestimulação. Para isso, 34 micro-organismos foram isolados de solo contaminado removidos de postos de combustíveis. Para avaliar a capacidade de biodegradação destes isolados, os mesmos foram submetidos a um teste prévio com indicador redox TTC, onde 24 foram positivos e então identificados através do sequenciamento do 16 S rRNA. O sequenciamento identificou 12 P. aeruginosa (99% de similaridade), três P. mendocina (99% de similaridade), uma P. pseudoalcaligenes (99% de similaridade) uma P. putida (97% de similaridade), uma P. stutzeri (99% de similaridade), três B. cereus (99% de similaridade), dois B. subtilis (99% de similaridade) e uma A. calcoaceticus (99% de similaridade). Os isolados identificados como P. aeruginosa não foram utilizados devido a sua patogenicidade, os demais foram submetidos a produção de biossurfactantes através da avaliação do índice de emulsificação, onde ambos tiveram uma IE entre 20 e 30%. Após os testes iniciais, cinco micro-organismos foram selecionados para compor o primeiro consórcio a ser utilizado no experimento de bioaumentação (P. mendocina (BPB 1.6), B. cereus (BPB 1.15), A. calcoaceticus (BPB 1.22), B. subtilis (BPB 1.13) e B. cereus (BPB 1.26). Para os experimentos foram montados os tratamentos de atenuação natural, bioaumentação/bioestimulação e bioestimulação, utilizado 300 g de um solo contaminado removido de um posto de combustível, o qual apresentou uma contaminação inicial de 134,49 mg Kg-1 de solo. Ao final do experimento (60 dias), os tratamentos mostraram uma redução de 84% para o tratamento de atenuação natural, 90% para o tratamento de bioaumentação/bioestimulação e 91% para o tratamento de bioestimulação. Após estes resultados um novo experimento foi montado em grande escala, utilizando 300 Kg de solo contaminado, onde os tratamentos de atenuação natural, bioaumentação/bioestimulação e bioestimulação foram monitorados com e sem a injeção de ar. O consórcio utilizado foi produzido em escala industrial (100 L) e composto por quatro micro-organismos, P. mendocina (BPB 1.8), B. cereus (BPB 1.20), B. cereus (BPB 1.26), B. sphaericus (BPB 1.35). A degradação dos contaminantes foram analisadas nas diferentes frações: C8–C11, C11–C14, C14–C20 e C20–C40, por cromatografia gasosa. Os resultados mostraram que o tratamento de atenuação natural com aeração reduziu 98% dos contaminantes. Já o tratamento de bioestimulação não obteve redução, tanto com a aplicação de ar quanto sem, e o tratamento de bioaumentação/biestimualação sem ar obteve uma redução de 85%. Para estes tratamento também foram monitorados a produção de CO2, o qual não obteve diferenças significativas entre os tratamentos, assim como a eletroforese em gel de gradiente desnaturante.
Abstract Contamination of soil and groundwater with petroleum hydrocarbons has been the subject of much concern in recent decades. And although oil industries occupy a large space in the media with large accidental spills, gas stations illegally staying show in most cases a silent contamination and when discovered already caused environmental damage of large extent. These conditions added the trivialization of operational procedures in facilities and the late implementation of a specific environmental legislation, make small continuous leaks and show high potential polluters, putting the gas stations in the list of the highest number of contaminated sites. Thus become necessary alternatives to mitigate these environmental, social and economic impacts and bioremediation techniques emerge as a low-cost solution, efficiency and viability. These techniques based on the use of microorganisms with potential to biodegrade compounds, being environmentally friendly and sustainable practices. Therefore, the objective of this study was to develop a commercial formulation using isolated from soil microorganisms contaminated with hydrocarbons and compare the application of this formulation to natural attenuation and biostimulation treatments. For this, 34 microorganisms were isolated from contaminated soil removed from gas stations. To evaluate the biodegradability of these isolates, they were subjected to a pretest with TTC redox indicator, where positive and 24 were then identified through the sequencing of the 16 S rRNA. The sequencing identified 12 P. aeruginosa (99% similarity), three P. mendocina (99% similarity), one P. pseudoalcaligenes (99% similarity), one P. putida (97% similarity), one P. stutzeri (99% similarity) three B. cereus (99% similarity), two B. subtilis (99% similarity) and one A. calcoaceticus (99% similarity). The isolates identified as P. aeruginosa were not used because of their pathogenicity, others were submitted to biosurfactant production by assessing the emulsification index, which both had a IE between 20 and 30%. After initial testing, five micro-organisms were selected to compose the first consortium to be used in bioaugmentation experiment (P. mendocina (BPB 1.6), B. cereus (BPB 1.15), A. calcoaceticus (BPB 1:2) B. subtilis (BPB 1.13) and B. cereus (BPB 1.26). For the experiments were mounted the natural attenuation treatments, bioaugmentation / biostimulation and biostimulation, used 300 g of contaminated soil removed from a gas station, which presented an initial contamination of 134.49 mg kg-1 soil. At the end of the experiment (60 days), the treatments showed a 84% reduction for the treatment of natural attenuation, 90% for the biostimulation treatment, bioaugmentation/ and 91% for the biostimulation treatment. After these results a new experiment was conducted on a large scale, using 300 kg of contaminated soil, where treatments of natural attenuation, bioaugmentation / biostimulation and biostimulation were monitored with and without the injection of air. The consortium used was produced on an industrial scale (100 L) and consists of four micro-organisms, P. mendocina (BPB 1.8), B. cereus (BPB 1.20), B. cereus (BPB 1.26), B. sphaericus (BPB 1.35). The degradation of contaminants in different fractions was analyzed: C8–C11, C11–C14, C14–C20 and C20–C40, by gas chromatography. The results showed that treatment of natural attenuation with aeration reduced 98% of contaminants. Already the biostimulation treatment did not obtain reductions both with air and with no application, and treatment of bioaugmentation / biestimualação with no air obtained a reduction of 85%. For these treatment were also monitored the production of CO2, which did not have significant differences between treatments, as well as electrophoresis in denaturing gradient gel.
Tipo Tese
URI http://hdl.handle.net/10183/128951
Arquivos Descrição Formato
000974518.pdf (879.0Kb) Texto parcial Adobe PDF Visualizar/abrir

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