Resumo
Diante dos riscos de acidentes com derramamento de petróleo e aos danos ambientais decorrentes, as pesquisas sobre novas alternativas de remediação são cada vez mais necessárias. Entre estas, merecem destaque as baseadas em processos biológicos ou biorremediação. Esses processos são mais seguros e mais baratos, em comparação aos físico-químicos. Uma das técnicas mais usadas na biorremediação é o bioestímulo que consiste na adição de fontes de nutrientes ao local contaminado. Entretanto, a superdisponibilidade de nutrientes pode gerar efeito inibitório, com potencial eutrofização da área afetada. O objetivo geral deste trabalho foi a utilização de matrizes poliméricas carregadas com ureia como fonte de nitrogênio em ensaios de bioestímulo e biodegradação de óleo. A primeira fase deste trabalho consistiu na imobilização de ureia em matriz polimérica composta de poli (succinato de butileno) e argila organofílica seguindo um planejamento fatorial (DoE) para avaliar a interação entre esses componentes a partir de caracterizações físico-químicas. Na segunda etapa, as matrizes poliméricas carregadas com ureia foram utilizadas como única fonte de nitrogênio em sistemas com Pseudomonas aeruginosa para avaliar a cinética de crescimento bacteriano ou bioestímulo. Para avaliar a degradação de hidrocarbonetos de petróleo por Pseudomonas aeruginosa em sistemas com ureia imobilizada, foram realizados ensaios usando óleo combustível como fonte de carbono. Os resultados das caracterizações físico-químicas mostram que há indícios de inserção de fase inorgânica (ureia e argila) nas matrizes, mas que a presença ou quantidade de ureia não foi capaz de provocar mudanças significativas nas propriedades térmicas ou mecânicas dos compósitos poliméricos. Já a presença de argila provocou diminuição da estabilidade térmica por diminuição das temperaturas inicial e final de degradação em comparação aos compósitos sem argila. Os ensaios de bioestímulo mostraram que houve crescimento bacteriano nos sistemas com ureia imobilizada em matrizes poliméricas isentas de argila. Já os ensaios de biodegradação de óleo apresentaram taxa de 28% degradação de hidrocarbonetos ao final de 30 dias.
Introdução
O petróleo é uma complexa mistura de compostos de ocorrência natural com predomínio de hidrocarbonetos que podem apresentar-se na forma de moléculas alifáticas (cíclicos e acíclicos) e aromáticas e, em menor quantidade, de derivados orgânicos sulfurados, nitrogenados, oxigenados e organo-metálicos (ZÍLIO & PINTO, 2002). É reconhecidamente uma das maiores fontes de energia não renovável que a maioria dos países utiliza para execução de diversos processos industriais e produção de derivados.
A demanda por petróleo e seus derivados tem promovido episódios de vazamentos de grandes proporções cuja degradação natural ocorre a longo prazo. Desta forma, esses vazamentos provocam efeitos indesejáveis aos ecossistemas atingidos, prejuízos às atividades sócio-econômicas e elevados custos operacionais de controle e correção (MONTEIRO, 2003).
Diante dos riscos inerentes das atividades do ramo petrolífero, pesquisas com novas alternativas de remediação estão sendo desenvolvidas, em particular aquelas que utilizam processos biológicos, considerados mais seguros e com custos mais reduzidos quando comparados aos físico-químicos (REIS, 2015).
A remediação biológica ou biorremediação pode ser entendida como um processo que utiliza de forma tecnológica organismos vivos tais como microrganismos ou plantas, para remover ou reduzir poluentes do meio ambiente (GAYLARD, BELLINASO & MANFIO, 2005). Esse tipo de tecnologia tem tido aceitação e interesse nas pesquisas por tratar-se de um tratamento com menos restrições ambientais e por utilizar, na maioria das vezes, processos naturais locais (REIS, 2015).
Entretanto, os processos biológicos são afetados sensivelmente por fatores ambientais que, se não ajustados, influenciam a degradabilidade das substâncias alvo pelos organismos. Fatores físicos como tipo de matriz (solo ou água), temperatura e luz podem afetar a biodisponibilidade do poluente (VENOSA & ZHU, 2003) ou influenciar no metabolismo dos microrganismos. Fatores químicos como a composição da matriz, pH, teor de oxigênio, umidade e concentração de nutrientes, nas condições ideais, promovem rápida degradação das substâncias poluentes, entretanto, caso essas condições não sejam atendidas, o processo pode ser muito lento ou mesmo não acontecer, como no caso da presença de metais pesados que inibem a atividade enzimática de muitos microrganismos (GAYLARD, BELLINASO & MANFIO, 2005) ou na ausência de nutrientes essenciais ao seu crescimento.
Os microrganismos são os principais organismos degradadores de hidrocarbonetos do petróleo em águas marinhas (YAKIMOV et al, 2007) e estudos têm demostrado que as comunidades microbianas são compostas por bactérias degradadores de petróleo (GERTLER et al, 2012), cujo crescimento é influenciado significativamente pela adição dos nutrientes nitrogênio e fósforo (HASSANSHAHIAN et al, 2014). Sendo assim, o estabelecimento de condições favoráveis ao desenvolvimento dos microrganismos é essencial à eficiência da biodegradação e uma das técnicas mais utilizadas na biorremediação é denominada bioestímulo que compreende a adição de fontes de nutrientes (AULENTA et al, 2005).
Adição em excesso de fontes externas de nitrogênio e fósforo podem oferecer riscos ao ambiente como a inibição da atividade biodegradadora (CHAILLAN et al, 2006; CHAÎNEAU et al, 2005) ou mesmo promover a eutrofização. Estudos estão sendo conduzidos no intuito de promover liberação controlada de nutrientes através de técnicas de imobilização por microencapsulamento em matrizes poliméricas (REIS, 2015).
A microencapsulação é uma técnica de recobrimento capaz de isolar as substâncias contidas em seu interior de condições ambientais desfavoráveis como alterações de pH, temperatura, diluição e interações com outras substâncias que poderiam acarretar a neutralização de seus efeitos (ALVIM, 2005), além de permitir que as substâncias sejam liberadas de forma controlada sob condições específicas (REIS, 2015). Os polímeros sintéticos ou naturais são muito úteis para o recobrimento ou imobilização de diversos materiais ativos, visto que exercem função de material de revestimento devido sua capacidade formadora de filmes. (BASTOS et al, 2009; ASCHERI et al, 2003).
O poli (succinato de butileno) também conhecido como PBS é um polímero biodegradável com boas propriedades e baixo valor de produção, que pode ser facilmente degradado, controlado e reciclado (FERREIRA et al, 2014; JACQUEL et al, 2011). Pode ser sintetizado quimicamente pela policondensação do 1,4-butanodiol com o ácido succínico, sendo este um dos principais bio-intermediários químicos produzidos a partir de carboidratos, como sacarose, glucose, maltose e frutose (DUARTE et al, 2012). O 1,4-butanodiol pode ser obtido a partir da hidrogenação do ácido succínico ou por fermentação direta, podendo, dessa maneira, o PBS ser obtido de forma totalmente renovável. O PBS além de apresentar boa processabilidade e boa resistência térmica e química, tem sua degradação pela ação de enzimas ou microrganismos, que pode gerar como produtos finais CO2 e H2O (Y. J. PHUA, W. S. CHOW, AND Z. A. MOHD ISHAK, 2011; L. TAN et al, 2010).
A argila organofílica entra na produção de compósitos e nanocompósitos de PBS com o objetivo de melhorar as propriedades mecânicas da matriz polimérica, além de apresentar boa compatibilidade com o polímero e possuir baixo custo de obtenção (FERREIRA, 2013).
O objetivo geral deste trabalho foi o de aplicar matrizes poliméricas carregadas com ureia na bioestimulação de Pseudomonas aeruginosa durante ensaio de biodegradação de hidrocarbonetos de petróleo.
Autores: Rosana Maria Juazeiro Caetano; Priscilla Braga Antunes Bedor; Selma Gomes Ferreira Leite e Fernando Gomes Souza Jr.
