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Remoção de compostos recalcitrantes em reator por Lacase imobilizada em nanocelulose bacteriana

Resumo

Este trabalho tem o objetivo de imobilizar lacase de Myceliophthora thermophila para o pós-tratamento de efluente de papel e celulose tratado anteriormente por processo biológico com enfoque na remoção de compostos recalcitrantes. Para a imobilização, o suporte utilizado foi a nanocelulose bacteriana (NCB), um biopolímero produzido por algumas espécies de bactérias que apresenta diversas vantagens tais como elevada área superficial, resistência mecânica e flexibilidade. Após a produção da nanocelulose, a lacase foi imobilizada pelo método de adsorção. Os testes foram realizados em batelada em reator contendo 200 mL de efluente real a temperatura constante (30°C) com aeração, tendo um controle contendo apenas o suporte e outro com a enzima imobilizada. As análises foram feitas após 12 e 24 horas, analisando-se certos parâmetros, como, DQO, pH, turbidez, compostos fenólicos, aromáticos, lignínicos, lignossulfônicos e cor. Observou-se que ocorreu a adsorção destes compostos na NCB no controle para o período de 12 horas, tendo uma diminuição para o período de 24 horas. Enquanto que para as amostras referente ao tratamento do efluente pela enzima imobilizada, observou-se redução dos compostos com exceção dos compostos fenólicos. Em suma, infere-se o potencial da NCB como suporte para enzima para a utilização de remoção de compostos recalcitrantes.

Introdução

Atualmente, uma questão de preocupação no âmbito ambiental se refere a crescente geração industrial de poluentes, como, pesticidas, inseticidas, metais pesados, corantes, efluentes de papel e celulose e compostos fenólicos. Esta preocupação está relacionada com o fato destes compostos apresentarem alta toxicidade, serem carcinogênicos além persistirem e acumularem no meio ambiente afetando assim a saúde humana e os seres vivos da região impactada (SHARMA, DANGI, SHUKLA, 2018).

Diversos métodos podem ser utilizados na remediação destes compostos recalcitrantes, entretanto, tais métodos geralmente por si só não são capazes de promover a remoção de todos estes poluentes do meio ambiente. Além de que certos métodos, como, a utilização de radiação ultravioleta (UV), deposição destes resíduos em determinados locais ou incineração em altas temperaturas não são eficazes seja pelo elevado custo, alta complexidade e possível formação de compostos ainda mais recalcitrantes ou tóxicos que os originais (VIDALI, 2001).

Portanto, uma alternativa ambientalmente correta é a aplicação de enzimas como forma de biorremediação. Tratamentos enzimáticos geralmente são métodos rápidos, eficientes, seguro e com menor custo quando comparado à outras técnicas (DZIONEK, WOJCIESZYŃSKA, GUZIK, 2016; KARIGAR, RAO, 2011). Existem diversas classes de enzimas que podem ser utilizadas num processo de biorremediação, como, as hidrolases e oxirredutases (SHARMA, DANGI, SHUKLA, 2018).

Dentre as oxirredutases pode-se citar as lacases, que apresentam capacidade de catalisar a oxidação de diversos produtos orgânicos e inorgânicos, como, fenóis e aminas aromáticas por meio da redução de oxigênio para água (HUBLIK, SCHINNER, 2000; SHARMA, DANGI, SHUKLA, 2018; PACHECO, SOARES, 2014). Entretanto, utilizar a enzima livre não é viável economicamente devido a seu tempo de meia vida curto além de sofrer com as alterações operacionais, como mudanças no pH e temperatura (RODRIGUÉZ-DELGADO et al., 2015). Assim, a imobilização de uma enzima em um determinado suporte insolúvel torna possível a sua reutilização por ciclos, além de possibilitar maior estabilidade operacional a enzima frente a condições adversas (CHEN, ZOU, HONG, 2015). Pang, Li e Zhang (2015), alcançaram 98,9 % e 99,9% de remoção de bisfenol A e catecol, respectivamente, por lacase imobilizada em nanomateriais de carbono. Em trabalho de Pacheco e Soares (2014), averiguou-se que a imobilização da enzima foi necessária para ter o seu na remoção de fenóis presentes em efluentes de indústrias papeleiras.

Os materiais utilizados para a imobilização enzimática são os mais diversos como nanopartículas, resíduos agroindustriais, materiais compostos de sílica, entre outros. Entretanto, estes materiais sintéticos podem conter substâncias que de certa forma poderá trazer algum impacto ambiental, além de que certos materiais possam a apresentar baixa área superficial para a imobilização enzimática (CHEN, ZOU, HONG, 2015). A utilização de nanocelulose bacteriana (NB), um biopolímero produzido por bactérias do gênero Gluconacetobacter, é uma alternativa a estes materiais por ser biodegradável, apresentar grande área superficial para imobilização, além de possuir resistência mecânica e de ser moldável de acordo com o interesse (BIELECKI et al., 2002).

Poucos estudos testaram esse biopolímero em conjunto com enzimas no tratamento de efluentes reais. Nesse sentido, esse trabalho pretende avaliar o potencial de aplicação da lacase imobilizada em nanocelulose bacteriana como pós-tratamento de efluente de papel e celulose tratado previamente por processo biológico.

Autores: Hélen Cristina Oliveira dos Reis; Ketinny Camargo de Castro; Giselle Maria Maciel; Claudia Regina Xavier e Gustavo Henrique Couto.