Caracterização do precipitado formado

Para avaliar a correlação da remoção do As(III) na presença de inóculo e na ausência deste (considerando-se apenas a possibilidade de uma interação química entre o arsênio trivalente e os constituintes do meio de cultura) foram utilizados frascos controles, cultivados em condições semelhantes, autoclavados, porém sem a adição de inóculo (BRS). Os testes controles não apresentaram sequer precipitado após 10 dias na estufa. Dessa forma a remoção de As(III) foi insignificante na ausência do inóculo, descartando-se a possibilidade do processo estar relacionado apenas a uma reação química que dispensa a presença de micro-organismos. Este fato evidencia a importância dessas bactérias para o processo de imobilização de As(III). Possivelmente, os processos envolvidos na precipitação do As(III) podem acontecer isoladamente ou em conjunto, sendo eles: adsorção dos metais na superfície da célula ou em substâncias exopolissacarídicas (EPS) por elas produzidas e secretadas; pela sua bioacumulação no interior da célula (KIM et al., 2007) e pela precipitação dos metais com o sulfeto

52 produzido no metabolismo do sulfato gerando sulfetos metálicos insolúveis (WIDDELL, 1988). Neste trabalho devido os altos picos de carbono encontrado em todas as amostras, evidencia que o processo de imobilização que esta acontecendo é o de adsorção do arsênio na superfície da célula. Este processo se refere à remoção de íons ou outras espécies dissolvidas, de líquidos ou gases pela acumulação na superfície de um material sólido (LIZAMA et al., 2011). O processo de adsorção mais comum envolve a troca iônica. O sucesso do processo de adsorção depende das propriedades da superfície do adsorvente, da concentração e da especiação das espécies químicas presentes, da competição entre espécies químicas e do pH do meio (STOLLENWERK, 2003).

Em ambientes reduzidos e na presença de S e Fe, o As pode ser precipitado como composto insolúvel como a orpimenta As2S3, no qual o As está presente como As trivalente, e arsenopirita (AsFeS). A Orpimenta (Ouro-pigmento) precipita em ambientes contendo pouco Fe, porém ricos em S, especialmente sob condições ácidas (LIZAMA et al., 2011).

Os precipitados formados nas amostras 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7 correspondendo respectivamente às concentrações de arsênio (0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0 e 16,0g.L-1), obtidos após cultivo microbiano em meio Postgate C modificado (sem PP) apresentaram um aumento na cristalinidade à medida que a concentração de arsênio se elevava, como pode ser observado na figura 5.6. Resultados semelhantes foram encontrados por outros autores (TECLU et al., 2008), sendo que também foi observado que a cristalinidade do material sólido produzido aumentava à medida que se aumentava a concentração de arsênio no meio.

É importante observar, que o material utilizado com suporte sólido (PP) é amorfo, característica esta que impossibilitou alcançar sucesso na análise da estrutura dos resíduos sólidos presentes no precipitado por espectroscopia Raman. A técnica de Difração de raios-X também não apresentou resultados significativos pelo mesmo motivo, não sendo possível, através desta técnica, a identificação de fases minerais correspondentes aos sulfetos de arsênio. Esperava-se identificar esta fase mineral visto que, durante os cultivos, ocorreu a redução do sulfato a sulfeto, evidenciada pelo enegrecimento do meio e este, por sua vez seria, termodinamicamente capaz de reagir com cátion bi e trivalentes, dentre eles o arsenito (As3+), formando sulfetos insolúveis. A baixa cristalinidade do material associada ao fato da concentração do sulfeto de

53 arsênio formado no meio ser inferior a 3% do total de sólidos presentes, inferior, portanto, aos valores limites de detecção do equipamento, podem ter contribuído para o insucesso desta abordagem.

Com relação às análises de MEV/EDS, a presença de As nos produtos sólidos produzidos pelo crescimento microbiano pode ser comprovada. Na figura 5.6 é possível perceber o aumento da intensidade dos picos relativos ao arsênio à medida que aumenta a concentração deste elemento na amostra. É importante ressaltar que o mesmo não foi observado na ausência de micro-organismos, ficando assim descartada a possibilidade de simples precipitação química. A participação microbiana no processo fica desta maneira comprovada, mas os mecanismos (biogeoquímicos) ainda precisam ser investigados. A presença de picos de carbono como pode ser visto na figura 5.3, corrobora com a hipótese da biossorção do arsênio na parede celular, local onde se encontram os principais sítios de biossorção que correspondem aos grupos funcionais amina, amida, hidroxilo, carboxilo e fosfato entre outros (VIDOTTI E ROLLEMBERG, 2004). Além disso, a conversão de arsenito em arsenato pode ser realizada por enzimas extracelulares, sendo as formas oxidadas adsorvidas ou precipitadas no filme biológico como visto em trabalho previamente publicados (KOSTAL et al., 2004). Dessa forma, o consórcio bacteriano apresentado neste trabalho poderia ser utilizado, com sucesso, por pequenas indústrias, num processo biológico, de baixo custo, para o tratamento de efluentes contaminados por arsênio.

54 Figura. 5.6. Imagem de análise de MEV/EDS do precipitado presente nas amostras: A) Amostra 1 com 0,0 g.L-1 de As; B) Amostra 3 com 1,0 g.L-1 de As; C) Amostra 4 com 2,0 g.L1 de As; D) Amostra 5 com 4,0 g.L-1 de arsênio, E) Amostra 6 com 8,0 g.L-1 de arsênio. F) Amostra 7 com 16,0 g.L-1 de arsênio.

Fonte: próprio autor

A D

B

C

E

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6. Conclusões

Foi possível observar o crescimento bacteriano utilizando meio Postgate C modificado em todas as diferentes concentrações de As (III) empregadas, tanto nos cultivos contendo PP quanto na ausência deste composto. Ficou demonstrada a resistência da cultura bacteriana ao elemento. A concentração de As(III) no meio influenciou a cinética do crescimento microbiano pois, à medida que as concentrações de arsênio aumentavam, maior tempo para crescimento era demandado, principalmente no meio sem a presença do material suporte (pó de pena de galinhas). Tal fenômeno pode estar associado às propriedades adsorventes de As do material, que implicariam na diminuição da concentração de As(III) solúvel no sistema, facilitando a adaptação da cultura ao meio e a consequente, proliferação celular. Além disso, o mesmo material pode ser utilizado como fonte de matéria orgânica pelos micro-organismos, facilitando seu crescimento.

A identificação do perfil de DGGE do consórcio microbiano revelou a presença dos seguintes organismos: Pantoea agglomerans, Enterobacter sp, Citrobacter sp,

Cupriavidus metallidurans, Ralstonia sp Burkholderia cepacia e Clostridium sp.

Ainda que os componentes do consórcio microbiano identificados não sejam pertencentes aos grupos clássicos de BRS, a cultura apresentou capacidade de redução de sulfato.

A capacidade de reduzir o sulfato de algumas das espécies constituintes do consorcio associada à resistência ao arsênio indica que o mesmo possui potencial de uso na biorremediação de resíduos líquidos contaminados com sulfato e As o que justifica a continuação dos estudos aqui iniciados.

A atividade metabólica das bactérias componentes deste consórcio influenciou diretamente na imobilização do arsênio trivalente sendo a cristalinidade do material diretamente proporcional à sua concentração no meio.

A diversidade metabólica do consórcio e sua capacidade de precipitar metais e metaloides o capacita para o uso em processos de biorremediação e imobilização de metais. Dessa forma todas as bactérias identificadas neste estudo, são boas candidatas para o processo de biorremediação de áreas contaminadas com arsênio, no tratamento

56 de efluentes industriais que apresentam arsênio, visto se tratar de um processo de baixo custo.

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