Como tratado anteriormente as BRS possuem muitos possíveis usos industriais em relação à biorremediação e imobilização de metais, sendo que não apenas as indústrias de mineração podem ser beneficiadas pelo seu estudo, como também várias outras cujos despejos sejam ricos em sulfatos e metais a exemplo de processos galvânicos, baterias, tintas e várias outras manufaturas químicas (BASKARAN e NEMATI, 2006), além de indústrias com despejos ricos em diferentes formas de compostos de enxofre como, por exemplo, curtumes, fábricas de papel, óleos comestíveis, fermentações e produtos de amido (HIRASAWA et al., 2008). Assim, visando esta capacidade das BRS, muitos trabalhos têm atualmente se dedicado ao estudo da utilização das mesmas em condições controladas como os biorreatores, o que pode ser muito útil para atingir o seu melhor potencial em processos industriais, já que se podem definir as melhores formas para seu cultivo.
Embora as BRS já tenham sido utilizadas em biorreatores com resultados positivos para o aumento da capacidade de degradação de sulfato para diversos tipos de rejeitos (GROUDEV et al., 2008; MOHAN et al., 2005; ELLIOTT et al., 1998), sabe-se que as condições de tais despejos muitas vezes não são favoráveis para as mesmas.
Xin et al. (2008), por exemplo, mostraram que vários estudos não atingiram bons resultados para tratamento de DAM utilizando BRS, e demonstra que para garantir um bom rendimento em relação à redução de sulfato, biorreatores que utilizam BRS podem ser enriquecidos com ferro metálico, já que o mesmo aumenta o pH do meio além de fornecer hidrogênio ao sistema pela Equação 2-1. Isso é importante porque a grande maioria das BRS não suportam valores muito baixos de pH (WILLOW e COHEN, 2003) e algumas espécies podem utilizar o hidrogênio gasoso para a redução do sulfato. Assim, os baixos valores de pH presentes em alguns sistemas, como as DAM, podem ser o motivo pelo qual o uso de BRS para remediar estes locais não tenha tido sucesso efetivo em alguns trabalhos.
Equação 2-1 Feº + 2H₂O = Fe²⁺ + 2OH⁻ + H₂
Além da limitação do pH, Martins et al. (2009) citam como outro grande empecilho do uso das BRS a toxicidade dos metais pesados presentes em DAM que são alvo de
biorremediação, já que compostos de metais pesados podem bloquear muitas enzimas do metabolismo celular; o que evidencia a necessidade de selecionar cepas resistentes para tais situações, uma vez que BRS crescendo em condições teoricamente adversas como baixos valores de pH e temperatura já foram identificadas (TSUKAMOTO et al., 2004).
Outra possibilidade para o uso das BRS em biorreatores, visando a imobilização de metais, foi proposta no trabalho de Luptakova e Kusmierova (2005) que compararam um sistema comum utilizando apenas um biorreator com um sistema de biorreatores duplos para redução de sulfato pelas BRS e concomitante precipitação de cobre. No sistema comum as bactérias se encontravam junto ao rejeito e no sistema duplo a redução de sulfato acontecia no primeiro reator e o gás sulfídrico era lançado dentro do segundo reator. O sistema duplo mostrou uma precipitação mais rápida do cobre presente na amostra além de uma maior facilidade de recuperá-lo do meio. Assim, como as bactérias não precisariam entrar em contato com o rejeito, este sistema poderia ser uma alternativa para a utilização das BRS em rejeitos onde as mesmas não apresentam um bom crescimento devido a condições adversas do ambiente.
Outra questão que deve ser considerada em se tratando do uso de BRS em biorreatores é a necessidade de se complementar os despejos com uma fonte de carbono para as mesmas, já que muitos rejeitos industriais, embora ricos em sulfato, são deficientes em possíveis doadores de elétrons que as BRS possam utilizar para suas biossínteses (LIAMLEAM e ANNACHHATRE, 2007).
Segundo van Houten et al. apud Liamleam e Annachhatre (2007 - pag. 461), a seleção de um doador de elétrons deve ser baseada em duas considerações:
1. A eficiência do tratamento ou habilidade do doador de elétrons para completamente reduzir e remover sulfato enquanto minimiza a ocorrência de outros poluentes no efluente e;
2. O custo do doador de elétrons por unidade de sulfato convertida.
Como evidenciado anteriormente são muitos os doadores de elétrons que podem ser utilizados pelas BRS, o que providencia uma enorme gama de possíveis compostos que podem ser utilizados para biorremediação, devendo apenas ser observados os critérios citados.
Assim, levando-se em consideração a importância em se determinar as fontes de carbono apropriadas para um melhor desempenho ao se utilizar biorreatores, é proposta a
TABELA 2-1 que apresenta além das reações estequiométricas de utilização de alguns dos principais doadores de elétrons já identificados como de uso comum pelas BRS, como também a relação entre a quantidade de cada substrato necessária para a utilização de certa quantidade de sulfato. Tal tabela foi baseada em dados compilados por Liamleam e Annachhatre (2007) em seu excelente trabalho de revisão.
TABELA 2-1: Equações estequiométricas dos principais doadores de elétrons utilizados pelas BRS. Baseada
no trabalho de Liamleam e Annachhatre (2007).
Substrato Equação Estequiométrica
Relação Substrato/Sulfato
Reduzido (Mol)
Formiato SO42- + 4HCOO- + H+ → HS- + 4HCO3- 4/1
Metanol 4CH3OH + 3SO42- → 4HCO3- + 3HS- + 4H2O + H+ 4/3
Etanol 2C2H5OH + 5SO4
2-
+ 8H2 + 1H+ → 4HCO3- +
5HS- + 10H2O
2/5
Lactato 2CH3CHOHCOOH + H2SO4 → 2CH3COOH + 2CO2 + H2S + 2H2O
2/1 Acetato CH3COO- + SO42- → HS- + 2HCO3- 1/1
Propionato CH3CH2COO - + 2SO42- + H2 → 2HS- + 3HCO3- + H2O 1/2 Butirato CH3CH2CH2COO - + 3SO42- + 2H2 → 3HS- + 4HCO3- + 2H2O 1/3
Além da possibilidade de se utilizar qualquer um dos compostos citados é válido ressaltar que muitos trabalhos têm obtido bons resultados empregando soluções mistas de doadores de elétrons em estudos de redução de sulfato, o que não só pode ser usado como forma de diminuir custos como abrange uma maior diversidade bacteriana já que diferentes espécies de BRS podem não ser capazes de utilizar o mesmo tipo de substrato (WAYBRANT et al., 1998 e CHRISTENSEN et al., 1996).
Assim, ao se observar estas questões, um trabalho indicando características de interesse para o uso de BRS em biorreatores pode ser altamente vantajoso para tratamentos de resíduos dos mais diversos tipos.