Biorremediação no Tratamento de Águas Residuais, Metais Pesados,

Tratamento de águas residuais

As águas residuais ou residuárias são todas as águas descartadas provenientes de banhos, de cozinhas, de lavagens de pavimentos domésticos, resultantes de processos de fabricação e de chuvas, entre outros. São responsáveis pelo transporte de uma quantidade apreciável de materiais poluentes que, se não forem retirados, podem prejudicar a qualidade das águas dos rios, comprometendo não só toda a fauna e flora desses meios, mas também, todas as utilizações que são dadas a eles, como sejam: a pesca, a balneabilidade, a navegação e a geração de energia.

A disponibilidade de água potável ou aquela que é necessária para diferentes atividades antrópicas vem decrescendo a cada dia devido a uso indiscriminado, falta de estabelecimento prévio das prioridades para o período de estiagem, desperdícios e implantação de sistemas de reúso inadequados. A cada dia se faz necessário o tratamento de efluentes industriais, urbanos e de outras atividades antes que os mesmos sejam lançados novamente nos recursos hídricos. Os tratamentos que utilizam tecnologias simples, eficientes e de baixo custo poderiam contribuir para aumentar o reúso deles, juntamente com a melhoria da qualidade das águas, principalmente em regiões que apresentem um desenvolvimento acelerado. O tratamento de águas residuais pela ação de microrganismos resulta na estabilização dos compostos orgânicos poluentes, e emprega reatores (biorreatores) com diferentes configurações, constituindo ecossistemas microbianos. Os principais produtos dos processos biológicos de tratamento de rejeitos são a despoluição ambiental (removendo ou neutralizando os contaminantes) e a produção de biogás (metano), que pode ser coletado, incinerado ou utilizado como combustível para o aquecimento ou geração de energia na estação de tratamento.

O sistema de tratamento aeróbio mais comum corresponde ao processo que emprega lodo ativado. Nesse processo, a água residual a ser tratada é misturada e aerada em um grande tanque. Bactérias formadoras de limo crescem e formam flocos (massas agregadas maiores), originando um substrato ao qual protozoários e pequenos animais se ligam. Ocasionalmente, bactérias filamentosas e fungos podem estar presentes. O efluente contendo flocos é bombeado para um tanque de contenção onde os flocos são decantados. O material floculado (denominado lodo ativado) é removido e seco, sendo incinerado ou utilizado como fertilizante.

As águas residuais são coletadas por estações de tratamento, e, após esse tratamento, a água efluente encontra-se em condições adequadas para ser liberada em rios ou lagos. As Estações de Tratamento de Esgotos – ETEs, no Brasil, atendem menos de 50% da população, devido ao alto custo dos sistemas de coleta. Assim, as águas residuais sem tratamento são despejadas em rios ou no mar, causando a contaminação dos corpos d’água.

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Metais pesados

A contaminação por metais pesados é um fator desencadeante de processos tóxicos para peixes, crustáceos, plantas aquáticas, mamíferos e microrganismos. Em geral, o tratamento de ambientes contaminados por metais envolve processos físico-químicos de precipitação, floculação, eletrólise, cristalização ou adsorção1. Entretanto, esses processos são onerosos e/ou contribuem para a formação de novos contaminantes ambientais, tornando-se necessário a utilização de tecnologias mais econômicas e práticas para a remoção de metais pesados.

Normalmente, os microrganismos absorvem e acumulam metais dos ambientes onde proliferam, uma vez que metais como ferro, zinco, cobre, molibidênio, entre outros, são componentes essenciais de enzimas e outras moléculas biológicas. O metal é transformado em formas menos tóxicas ou voláteis por processos enzimáticos de oxidação, redução ou metilação. Os microrganismos interagem com os metais, tirando-os do meio em que vivem, desempenhando, assim, um importante papel nos ciclos geoquímicos desses elementos. Entre os microrganismos envolvidos nesses processos podem ser citados:

Clostridium cochlearium, Aspergillus niger, Scopulariopsis brevicaule e Saccharomyces cerevisae.

Estudos sobre ambientes ácidos como depósitos de rejeitos de carvão mostraram que esses passivos ambientais da atividade de mineração do carvão nas termoelétricas são caracterizados pela alta concentração de pirita e microrganismos capazes de oxidá-la, formando ambientes aquáticos ácidos, ricos em metais pesados em que apenas algumas espécies de microalgas são capazes de habitar. Observa-se que esses microrganismos além de bioindicadores2 têm um grande potencial para biorremediação de ambientes contaminados com metais pesados.

Agrotóxicos

Alguns dos xenobióticos amplamente distribuídos são os pesticidas e correspondem a componentes comuns de lixos tóxicos. Entre eles temos os herbicidas, inseticidas e fungicidas, podendo ser de uma ampla variedade de tipos químicos, incluindo compostos clorados, anéis aromáticos, compostos contendo nitrogênio, fósforo e outros.

O uso de herbicidas, principalmente com o advento do plantio direto, vem alcançando quantidades cada vez maiores na agricultura moderna. Alguns agrotóxicos são xenobióticos e tão recalcitrantes que podem persistir no ambiente por mais de 10 anos.

O destino dos agrotóxicos no meio ambiente está diretamente relacionado às propriedades físico-químicas dos produtos, à quantidade e frequência de uso, aos métodos de aplicação, às características bióticas e abióticas de ambiente e às condições meteorológicas.

Diversas espécies de bactérias e fungos possuem a capacidade de degradar compostos xenobióticos, no qual os maiores índices são observados na rizosfera3, onde há uma maior diversidade e atividade bacteriana.

Alguns estudos mostram que muitas bactérias foram capazes de degradar em diferentes graus o fungicida carbofuran e os herbicidas 2,4-D-amina, isoxaflutole, sulfentrazone e metilarsonato monossódico (MSMA).

Alguns dos inseticidas clorados são tão recalcitrantes que persistem por mais de 100 anos.

O desaparecimento de uma substância de um ecossistema não significa, necessariamente, que tenha sido degradado por microrganismos, pois a perda do agrotóxico pode também ocorrer por volatilização, lixiviação ou degradação química espontânea. Muitos xenobióticos são bastante hidrofóbicos4 e, portanto, pouco solúveis em água – a adsorção desses

1 Adsorção: Fixação de moléculas de uma substância na superfície de outra substância.

2 Bioindicadores: Organismos cuja presença é usada para identificar um tipo específico de comunidade biótica, ou como medida das condições ou mudanças ecológicas que ocor-rem no ambiente.

3 Rizosfera: Região das plantas localizada imediatamente adjacentes às raízes. 4 Hidrofóbico: Que repele a água; que é incapaz de dissolver ou ser dissolvido na água.

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compostos à matéria orgânica e à argila do solo e de sedimentos evita o acesso ao organismo. A adição de surfactantes ou emulsificadores, frequentemente, aumenta a biodisponibilidade e, em última análise, a biodegradação do composto xenobiótico.

Fenol e derivados

O fenol e seus derivados são constituintes comuns dos efluentes de indústrias químicas, petroquímicas, siderúrgicas e carboquímicas, representando um sério problema ecológico por ser um poluente recalcitrante5. Tratamentos biológicos são geralmente escolhidos para degradar esses poluentes, pois possibilitam a mineralização completa de xenobióticos. Muitos trabalhos utilizando técnicas de isolamento de microrganismos autóctones6 mostram que leveduras das espécies

Candida tropicalis, C. rugosa e Pichia membranifaciens estão presentes nesses ambientes contaminados, possuem

potencial degradativo e podem vir a ser empregadas em atividades de biorremediação ou tratamentos de efluentes contaminados com fenol e/ou derivados.

Petróleo e derivados

A poluição ambiental por petróleo e seus derivados vêm se tornando um problema mundial, com o aumento da quantidade de resíduos oleosos introduzidos no ambiente em grandes quantidades, devido às atividades relacionadas à extração, ao transporte, ao refino, à transformação e à utilização do petróleo e de seus derivados. A disposição final de resíduos de maneira adequada tem sido considerada meta prioritária pelas refinarias de petróleo. Resíduos oleosos ou borra oleosa, provenientes do seu processo industrial, podem poluir o ambiente, representando perigo para todo tipo de vida. Por ter um caráter hidrofóbico, o petróleo espalha-se sobre a superfície da água, formando uma película que impede a troca de gases entre a água e o ar, afetando toda fauna e flora da superfície das áreas contaminadas. Além disso, seus compostos são prontamente absorvidos no organismo dos humanos via inalação, exposição oral e dermal, com posterior acúmulo no tecido adiposo, com potencial mutagênico7 e carcinogênico aos humanos e aos animais.

O uso de microrganismos para despoluição de ambientes aquáticos e terrestres impactados por vazamentos de petróleo e seus derivados é uma tecnologia bastante promissora e economicamente mais viável que os métodos físicos, pois faz uso da capacidade biodegradativa da microbiota natural. A utilização de hidrocarbonetos, como fonte de carbono por fungos filamentosos, possibilita a aplicação desses organismos na biorremediação de ambientes poluídos. Estudos com bactérias pertencentes ao gênero Acinetobacter e Pseudomonas demonstraram que elas têm um grande potencial como biodegradoras de óleo e poderão ser usadas como remediadoras de ambientes impactados por compostos hidrocarbonados. Trabalhos desenvolvidos em manguezais, no estado de Pernambuco, avaliaram a produção emulsificante em bactérias isoladas de dois manguezais com diferentes graus de impacto ambiental, um altamente contaminado por esgotos e efluentes industriais (rio Paratibe, PE) e um bem preservado (Pontal de Maracaípe, Porto de Galinhas, PE), além de quantificar diferenças na velocidade da emulsificação do óleo diesel pelas bactérias isoladas desses manguezais. Os resultados mostraram a viabilidade da aplicação de processos biológicos em biorremediação, provando que os microrganismos de áreas não afetadas são naturalmente capazes de produzir biossurfactantes, podendo ser bastante eficazes para a recuperação do ambiente em regiões degradadas.

Algumas pesquisas sugerem que, em solos contaminados por petróleo, a microbiota predominante está constituída por bactérias termofílicas8 do gênero Bacillus e Geobacillus. Alguns fungos filamentosos também são eficientes na remoção dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) e, devido a sua forma de crescimento, ramificam-se rapidamente degradando o substrato por meio da secreção de enzimas extracelulares. Em condições adversas, como solo com

5 Recalcitrante: Resistente ao ataque microbiano. Persistente na natureza; que não degrada facilmente. 6 Microrganismos autóctones: Microrganismos de ocorrência natural da região.

7 Mutagênico: Que provoca modificação na informação genética que resulta em células ou indivíduos com alterações fenotípicas. 8 Bactérias termofílicas: Bactérias cuja temperatura favorável de crescimento varia entre 45 a 80ºC.

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valores extremos de pH, limitação de nutrientes e baixo teor de umidade, os fungos são considerados mais eficientes na degradação de hidrocarbonetos.

Vazamentos em tanques de armazenamento de combustíveis vêm se destacando como uma das principais causas de contaminação de solos subsuperficiais e do lençol freático. Dentre os subprodutos do petróleo, a gasolina merece atenção especial, dado o perigo da liberação dos compostos: benzeno, tolueno e xileno (BTX) na água subterrânea. Tais compostos são extremamente hidrossolúveis e tóxicos à saúde humana, o que pode inviabilizar a exploração de aqüíferos por eles contaminados. O benzeno é reconhecidamente o mais tóxico, pois trata-se de uma substância comprovadamente carcinogênica. Microrganismos que são encontrados em áreas contaminadas por petróleo e/ou seus derivados podem ser indicativos da capacidade que eles possuem de degradarem esses compostos e utilizando-os como fonte nutritiva. O isolamento de microrganismos nessas áreas contaminadas e a otimização nas condições de crescimento em laboratório podem contribuir, eficazmente, na ação de degradação no ambiente por parte desses microrganismos.

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