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As bactérias anammox e o futuro do tratamento de efluentes

Publicado em 02/06/2017 às 08:00:47

Estudo de pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison traz novas descobertas sobres as bactérias anammox

 

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As estações de tratamento de efluentes têm um problema de RP: as pessoas não gostam de pensar sobre o que acontece com os resíduos que vão pela descarga dos seus banheiros. Mas, para muitos engenheiros e microbiologistas, essas estações são uma incubadora de avanços científicos, levando a sua associação a propor uma mudança de nome para “planta de recuperação de recursos da água”.

Isso porque os efluentes de nossas pias, sanitários, chuveiros e máquinas de lavar podem ser transformados em produtos valiosos com a ajuda de cientistas e bactérias únicas – algumas das quais foram descobertas apenas por acaso pouco tempo atrás, nos anos 1990.

Essas retardatárias no cenário da pesquisa, chamadas de bactérias anammox, são objeto de um novo estudo liderado por Daniel Noguera e Katherine McMahon, professores de engenharia civil e ambiental da Universidade de Wisconsin-Madison (UW-Madison). Os resultados de suas pesquisas foram publicados no dia 31 de maio na revista científica Nature Communications com o título “Metabolic network analysis reveals microbial community interactions in anammox granules”.

O nome da bactéria reflete sua função: transforma amônia em gás nitrogênio sob condições anaeróbicas (livres de oxigênio). Pesquisadores e operadores de estações de tratamento estão entusiasmados com esses micróbios porque eles têm o potencial de economizar muito dinheiro.

“Ser capaz de remover amônia anaerobicamente é muito importante porque cerca de 50% do custo operacional de uma estação de esgoto está bombeando oxigênio para a água”, diz Noguera. “Parte deste oxigênio é necessário para remover amônio com o método convencional”.

Comunidade complexa

Mas as bactérias anammox não enfrentam o seu trabalho isoladamente. Elas fazem parte de uma comunidade, complexa como o microbioma no nosso intestino que decompõe os alimentos e nos mantém saudáveis de muitas outras maneiras. É essa comunidade que foi objeto do novo estudo.

“Nós conhecemos muito pouco sobre o papel das bactérias que coexistem em grânulos de anammox”, diz Noguera. “Pela primeira vez, nosso estudo identificou níveis detalhados de expressão gênica nesses grânulos. Isso fornece pistas importantes sobre o que as bactérias anammox e seus parceiros podem realmente estar fazendo, e como elas interagem. ”

Esses parceiros são chamados de heterotróficos, pois dependem das bactérias anammox – que são produtoras primárias (ou autótrofas), como plantas capazes de fotossíntese – para transformar o dióxido de carbono atmosférico em carbono orgânico. Entre os resultados mais intrigantes do novo estudo, há hipóteses para a troca de material bioquímico entre esses dois grupos de micróbios.

Os heterótrofos recebem o carbono orgânico que eles precisam para crescer das bactérias anammox na forma de várias moléculas específicas, descobriram os pesquisadores no estudo. Em troca, os heterótrofos convertem o nitrogênio em uma forma que as bactérias anammox requerem para o crescimento.

Uma estação de tratamento de efluentes convencional converte amônio, que é tóxico para os peixes, em nitrogênio gasoso e nitrato. O nitrogênio gasoso é liberado para a atmosfera, enquanto o nitrato – um importante nutriente vegetal – permanece na água tratada. Os regulamentos sobre a quantidade de nitrato que pode ser liberado variam de acordo com o estado, mas o excesso de nitrato contribui para proliferação de algas em corpos de água, diminuindo os níveis de oxigênio para os organismos aquáticos.

Vantagens e desafios

Uma vantagem adicional das bactérias anammox, em comparação com o tratamento convencional de efluentes, é que elas convertem uma maior quantidade de amônio em nitrogênio gasoso.

Agora os operadores das estações de tratamento têm que pesar as vantagens desses novos micróbios contra os desafios da sua implementação. As bactérias anammox crescem muito devagar, levando cerca de sete dias para dobrar em número. E elas exigem ciclos de oxigênio e temperatura cuidadosamente monitorados, aumentando a complexidade operacional.

Mas os reatores anammox não são a única opção para a estação de tratamento do futuro extrair recursos valiosos dos efluentes. Na verdade, algumas estações já produzem mais energia do que precisam para operar a partir do biogás que se forma durante a decomposição do material orgânico.

“Daqui a dez anos, a estação de tratamento típica provavelmente será bem diferente da atual”, diz Noguera. “Os recursos recuperados podem não só incluir água limpa e energia, mas também uma variedade de produtos químicos, como fertilizantes e precursores de plásticos e fibras. Como parte desta evolução, acredito que os reatores anammox logo se tornarão convencionais “.

A equipe da UW-Madison, que inclui o autor principal Christopher Lawson, um estudante de pós-graduação em engenharia civil e ambiental, e Joshua Hamilton, pesquisador de pós-doutorado em bacteriologia, colaboraram no estudo com o laboratório Ramesh Goel na Universidade de Utah.

Esta pesquisa foi financiada em parte pela National Science Foundation e por uma bolsa de treinamento do Natural Sciences and Engineering Research Council do Canadá.

Fonte: University of Wisconsin-Madison, adaptado por Portal Tratamento de Água – www.tratamentodeagua.com.br

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