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Biorremediação de água contaminada com formulação comercial à base de glifosato utilizando etanol como co-substrato

Publicado em 09/04/2018
Categoria(s): Análise de Água
Tags: biorremediação, Glifosato, tratamento aeróbio

Resumo

Entre os diversos agrotóxicos de uso autorizado, o herbicida N-(fosfonometil)glicina, popularmente conhecido como glifosato se destaca quanto à quantidade comercializada sob a marca de diferentes formulações comerciais. Apesar de o produto já ter sido considerado de baixa toxicidade diferentes órgãos ambientais e de saúde tem revisto essa posição devido, principalmente, à comprovação de efeitos negativos à saúde e ao ambiente, principalmente, no aquático que recebe seus resíduos por meio da lixiviação e arraste superficial. Nesse sentido, estudos que foquem o tratamento de águas contaminadas por formulações de glifosato são de interesse tanto na área da engenharia quanto na de saúde pública e ambiental. Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a degradação biológica aeróbia em meio líquido de uma formulação comercial à base de glifosato. Para tal foi utilizado um reator operado em sistema de bateladas sequenciais com tempos de ciclo de 24 horas e biomassa em suspensão. O substrato era composto por água natural do ribeirão João Leite, Goiânia, Goiás, acrescida de glifosato (formulação comercial) e nutrientes. Foram testadas 4 condições nutricionais, sendo elas:1) somente glifosato (10mgL-1) e outras três contendo glifosato e etanol, nas respectivas proporções, repectivamente: 2)10mgL-1+0,1mLL-1; 3)10mgL-1+0,35mLL-1; 4)15mgL-1+0,35mLL-1. Foi possível observar que a presença do co-substrato aumentou a eficiência de degradação de 18,46% (ausência de etanol) para 78,17% (0,1mLL-1 de etanol de etanol + 10mgL-1glifosato), porém, o aumento na concentração de etanol de 0,1mLL-1 para 0,35mLL-1 não aumentou significativamente a eficiência global de remoção, mas sim na cinética da mesma, o que foi constatado devido aos valores das constantes cinéticas aparentes que foram de 0,00385 min-1 e 0,01746 min-1. Esse comportamento foi associado à possível competição entre o glifosato e o etanol pelos organismos. Outro efeito observado foi que o aumento da concentração de glifosato não afetou a eficiência de remoção de forma significativa, porém, diminui a velocidade de remoção do mesmo.

Introdução

O crescimento populacional vem alcançando, nos últimos anos números expressivos, com projeção da ordem de 9,6 bilhões de habitantes para 2050 (ONUBR, 2013). Nesse contexto, a necessidade em se produzir alimentos em larga escala reflete diretamente na produção e utilização de insumos agrícolas, entre eles os agrotóxicos.

No Brasil um dos compostos mais utilizados é o herbicida glifosato com um total comercializado no ano de 2012 de 186.483,39 toneladas (IBAMA, 2013), porém, seus efeitos no ambiente têm gerado controvérsias na área científica. Enquanto trabalhos como o realizado por Williams, Kroes e Munro (2000) concluem, após ampla revisão da literatura, que o glifosato não apresenta riscos potenciais à saúde humana e ambiente, outros autores têm demonstrado seus efeitos adversos. (MONROY et al, 2005, ÇAVUŞOĞLU et al, 2011; ALVAREZ et al, 2012, HENAO; TRIANA; BAUTISTA, 2015, BONIFÁCIO et al, 2016).

Desta forma a legislação brasileira limita a concentração desse composto nos recursos hídricos em 65µg.L-1 para classes 1 e 2 e 280µg.L-1 para classe 3 (BRASIL, 2005), no entanto, durante o processo de produção do glifosato os efluentes gerados podem apresentar concentrações da ordem de 20gL-1 do seu sal. (MONNIG et al, 1980;, XIE; LIU; XU, 2010) motivo pelo qual efluentes não tratados ou tratados de forma inadequada se lançados no ambiente podem contribuir para concentrações superiores àquelas permitidas pela legislação.

Quando esses eventos ocorrem é necessário então reparar os danos ambientais com rapidez de modo adequado e integral, com a compatibilização de técnicas eficientes e economicamente viáveis (CARNEIRO; GARIGLIO, 2010).

É nesse cenário que as técnicas de biorremediação têm sido aplicadas com sucesso para descontaminação de solo, águas subterrâneas e superficiais assim como recuperação de ecossistemas (PRASAD, 2011), pois, além de apresentarem menores custos econômicos podem resultar em menos danos para o ambiente contaminado do que a maioria das outras formas físicas e químicas de remediação (YANG et al, 2009).

De acordo Yakubu (2007), o termo biorremediação é um processo biotecnológico no qual se utiliza o metabolismo de microrganismos para a degradação de poluentes resultando na redução da sua concentração a níveis aceitáveis, transformando-os em compostos menos tóxicos.

Com relação à biodegradação do glifosato a literatura apresenta diferentes estudos, porém, de forma geral os mesmos se restringem a processos empregados em solo (SHUSHKOVA; ERMAKOVA; LEONTIEVSKY, 2010, ANDRIGHETTI et al, 2014, YU et al, 2015) e sob condições específicas, como tratamento com culturas de bactérias isoladas e enriquecidas a partir de solos contaminados (SHUSHKOVA et al, 2009; ERMAKOVA et al, 2010, SHUSHKOVA et al, 2011).

No meio aquoso os estudos da degradação do glifosato são direcionados, principalmente, aos processos físicoquímicos, como adsorção (KHENIFI, 2010; ZHOU; LI; JIANG, 2014, CHEN et al, 2016; RIVOIRA et al, 2016), membranas (SHEN, et al, 2014) e processos oxidativos (MANASERO et al, 2010, CHEN; HU; WANG, 2012, JUNGES et al, 2013; SOUZA, et al, 2013, LAN et al, 2016) e poucos para processos biológicos (HALLAS; ADAMS; HEITKAMP, 1992, KOLAWOLE; AKINSOJI, 2011). No entanto cabe ressaltar que as pesquisas realizadas foram feitas sob condições específicas como utilização de bactérias isoladas e adaptadas ou substratos preparados a partir de produtos puros.

De acordo com Obojska et al (1999), Ternan et al (1998) e Wang et al (2016), a biodegradação de compostos orgânicos fosforados, como o glifosato, ocorre ou como fonte de fósforo em ambientes onde esse composto é limitado ou por co-metabolismo.

De forma simplificada pode-se definir a biorremediação co-metabólica como aquela cuja degradação do poluente de interesse ocorre pela ação de enzimas produzidas por microrganismos durante a metabolização de um substrato primário facilmente degradável. (GARNIER et al., 2000).

Desta forma, levando-se em consideração que em águas superficiais raramente se evidencia a deficiência de fósforo e compostos orgânicos de fácil degradação acredita-se que a biorremdiação do glifosato realizada mediante co-metabolismo possa ser o mecanismo mais predominante, motivo pelo qual, o presente trabalho avaliou a degradação do glifosato via processo aeróbio em um reator com biomassa imobilizada utilizando etanol como co-substrato no processo.