Avaliação da efetividade versus efeitos de surfactantes em simulações de derrames de óleo no mar

Copyright 2012, Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis - IBP

Este Trabalho Técnico foi preparado para apresentação na Rio Oil & Gas Expo and Conference 2012, realizado no período de 17 a 20 de setembro de 2012, no Rio de Janeiro. Este Trabalho Técnico foi selecionado para apresentação pelo Comitê Técnico do evento, seguindo as informações contidas no trabalho completo submetido pelo(s) autor(es). Os organizadores não irão traduzir ou corrigir os textos recebidos. O material conforme, apresentado, não necessariamente reflete as opiniões do Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis, Sócios e Representantes. É de conhecimento e aprovação do(s) autor(es) que este Trabalho Técnico seja publicado

nos Anais da Rio Oil & Gas Expo and Conference 2012.

______________________________

Mestre, Engenheira Ambiental - Núcleo de Estudos Ambientais/Instituto de Geociências/Universidade

Federal da Bahia

2

PHD, Geólogo – Núcleo de Estudos Ambientais/Instituto de Geociências/Universidade Federal da Bahia

Doutor, Geólogo – Núcleo de Estudos Ambientais/Instituto de Geociências/Universidade Federal da Bahia

AVALIAÇÃO DA EFETIVIDADE VERSUS EFEITOS DE

SURFACTANTES EM SIMULAÇÕES DE DERRAME DE ÓLEO

NO MAR,

Joana F. Cruz

, Jorge A. Triguis

, Antônio Fernando S. Queiroz

Resumo

A eficácia de surfactantes químico e biológico, sozinhos e em conjunto com o fertilizante NPK, no auxílio da biodegradação de petróleo cru foi avaliada em simulações de derrame no mar, realizadas em duas campanhas. A eficácia destes produtos foi determinada pela avaliação da degradação do petróleo ao longo do experimento, através de análises geoquímicas; por análises toxicológicas, através da exposição de copépodos aos tratamentos; e por análises microbiológicas, através do isolamento de fungos e bactérias. Na primeira campanha, as análises geoquímicas mostraram que o tratamento de petróleo em conjunto com biossurfactante apontou maior degradação, indicado pela maior redução percentual (19%) do valor da razão ∑n-alcanos/(Pr+Ph). Na segunda campanha o tratamento contendo biossurfactante e NPK revelou uma diminuição de 30,8% da razão ∑n-alcanos/(Pr+Ph), enquanto o tratamento contendo surfactante químico e NPK revelou uma diminuição de 26,5% da razão ∑n-alcanos/(Pr+Ph). Portanto, os resultados geoquímicos para tratamentos com biossurfactante apontaram maior biodegradação no final dos experimentos. Na primeira campanha os tratamentos não foram tóxicos aos copépodos provavelmente devido às baixas concentrações, entretanto na segunda campanha houve um grande efeito letal no tempo inicial, mas não é possível afirmar o que causou este efeito porque não houve análise da amostra contendo apenas petróleo ao longo do experimento. As análises microbiológicas indicaram que ocorreu aumento do número de fungos em relação às bactérias nos tratamentos contendo apenas biossurfactante e biossurfactante em conjunto com NPK, sugerindo que a maior degradação do óleo nestes tratamentos seja pela ação de fungos. Os resultados deste estudo em escala piloto e nas condições experimentais estabelecidas revelaram que é mais indicado o tratamento utilizando biossurfactante conjuntamente com NPK.

Abstract

The efficacy of chemical and biological surfactants, alone and together with NPK fertilizer, in the contribution of biodegradation of crude oil was evaluated in simulated spill at sea, carried out in two campaigns. The effectiveness of these products was determined by evaluating the degradation of oil throughout the experiment, through geochemical analyzes; for toxicological analysis, by exposing copepods to treatment, and for microbiological analyzes, by isolation of fungi and bacteria. In the first campaign, the geochemical analysis showed that treatment of oil together with biosurfactant pointed further degradation, as indicated by a greater percentage reduction (19%) of the ratio values Σn-alkanes/(Pr+Ph). In the second campaign, the treatment containing biosurfactant and NPK showed a decrease of 30.8% of ratio Σn-alkanes/(Pr+Ph), while the treatment containing chemical surfactant and NPK showed a decrease of 26.5% of the ratio Σn-alkanes/(Pr+Ph). Therefore, the geochemical results for treatments with biosurfactant showed higher biodegradation at the end of the experiments. In the first campaign the treatments were not toxic to copepods probably due to low concentrations, however in the second campaign there was a large lethal effect at initial time, but we can not say what caused this effect because there was no analysis of the sample containing only oil throughout the experiment. Microbiological analyzes indicated that there was an increase in the number of fungi in relation to the bacteria in the treatments containing only biosurfactant and biosurfactant together with NPK, suggesting that most of the oil degradation in these treatments is the action of fungi. The results of this pilot scale study and the experimental conditions established

revealed that it is more appropriate treatment using biosurfactant with NPK.

1. Introdução

A crescente exploração de petróleo em vários países, em especial no Brasil, líder mundial em exploração de petróleo em águas profundas, resulta no surgimento de novos desafios. Esses tem que ser vencidos rapidamente, uma vez que o petróleo tem um papel fundamental na economia brasileira e que mais de 70% do petróleo produzido no país é oriundo de poços localizados na plataforma continental (PEREIRA e AQUINO-NETO, 2000).

Com aproximadamente 8.500 km de costa, os riscos de acidentes com petroleiros no Brasil são grandes e as medidas de contenção para óleos derramados devem estar testadas e aprovadas para serem executadas, quando necessário. O fato de que a maior parte da produção brasileira de petróleo provém do mar torna a região costeira ainda mais vulnerável a acidentes. Não somente a exploração, mas também a produção e o transporte do petróleo estão sujeitos a graves acidentes de derrame de óleo no mar, quase sempre por falha humana. Ao longo dos anos muitos acidentes com derrame de petróleo no mar ocorreram no mundo, mas somente no período entre janeiro de 2010 e fevereiro de 2012 foram noticiados 11 acidentes deste tipo, o que sinaliza a urgência na tomada de decisão para a escolha da técnica de limpeza mais adequada, de acordo com o tipo do óleo, condições climáticas da região, entre outros fatores.

Uma vez que ocorra um acidente, o comportamento de óleos derramados nos mais diversos ecossistemas, e principalmente no mar, vai depender de sua composição química, e também, da atuação de processos como evaporação, emulsificação, dissolução, biodegradação, foto-oxidação e das interações entre óleo, sedimentos e água. A combinação destes processos é conhecida como intemperismo, o qual reduz a concentração de diferentes grupos de compostos, modificando as características químicas e físicas do petróleo (FLOODGATE, 1984; FINGAS, 1998). Todos estes processos influenciam na escolha dos métodos de contenção de um derramamento.

Em caso de derrames de óleo no mar, devem ser tomadas todas as medidas cabíveis para que o óleo não venha a atingir os sistemas costeiros. As medidas de contingência denominadas mecânicas, as quais removem o óleo da água e dispõem em outro local, podem ser as primeiras a serem colocadas em prática num acidente, ao mesmo tempo em que se pode atear fogo nas manchas, desde que as condições do mar assim o permitam, isto é, desde que a energia das ondas e correntes não seja um obstáculo difícil de ser vencido. Esta prática não é permitida no Brasil. É importante ressaltar que os métodos mecânicos de limpeza de derrames de óleo no mar, tipicamente, não recuperam mais do que 10 a 15% do produto derramado (OTA, 1991).

A fim de favorecer a regeneração das áreas impactadas, tem sido adotado em diversos países o emprego de surfactantes químicos e biológicos como auxiliares no tratamento biológico. A utilização destes compostos promove o aumento da interação interfacial de sistemas água/óleo (figura 1) e promove a dessorção de compostos orgânicos acelerando a degradação microbiana de vários hidrocarbonetos (MULLIGAN et al. 2001; KINGSLEY et al. 2004 apud MILLIOLI, 2009).

Figura 2.2: A) Aplicação do dispersante químico na mancha de óleo; B) O solvente carrega o surfactante para o óleo; C) As moléculas de surfactante migram para a interface óleo/água e reduzem a tensão superficial; D) As gotículas de óleo são circundadas pelas substâncias surfactantes, estabilizando a dispersão, o que ajuda a promover uma rápida diluição pelo movimento da água; E) As gotas dispersam por mistura turbulenta deixando apenas uma fina camada do óleo na superfície. Fonte: ITOPF, 2011.

Em algumas situações, os surfactantes químicos, também chamados de dispersantes químicos, podem fornecer a única forma de remover significativa quantidade de óleo da superfície, minimizando ou prevenindo prejuízos a importantes recursos sensitivos, em função do seu curto tempo de resposta. Estes surfactantes são formados por um grupo de compostos químicos destinados a serem espalhados sobre filmes de óleos para acelerar o processo natural de dispersão. Os dispersantes são constituídos por surfactantes, cuja molécula é formada por uma cadeia apolar, com afinidade por óleos e graxas (oleofílica), contendo uma extremidade de forte polaridade, com afinidade pela água (hidrofílica). Além dos surfactantes, os dispersantes também são constituídos por solventes que permitem a sua difusão no óleo.

Benefícios significativos de ordem ambiental e econômica podem ser atingidos, particularmente quando outras técnicas de respostas no mar são limitadas pelas condições climáticas ou viabilidade de recursos (LI e GARRET, 1998). Seu uso tenta minimizar o prejuízo causado pelo óleo flutuante, por exemplo, com relação às aves, antes que o óleo alcance a linha de costa. Contudo, em comum com todas as opções de respostas a derrames, o uso de dispersantes tem suas limitações e seu uso deverá ser cautelosamente planejado e controlado.

A utilização de dispersantes também dependerá de regulamentações pertinentes por parte de organismos governamentais para sua aplicação. No Brasil, a Resolução CONAMA N° 269/2000 regulamenta o uso de dispersantes químicos em derrames de óleo no mar e restringe sua aplicação a uma distância menor que 2.000 m da costa.

Os biossurfactantes ou surfactantes biológicos são compostos produzidos principalmente pelo crescimento aeróbio de microrganismos através da degradação de vários substratos incluindo carboidratos, hidrocarbonetos, óleos e gorduras ou uma mistura destes (PIRÔLLO, 2006; MESQUITA, 2004 apud MELO, 2011). Os biossurfactantes mais conhecidos são os glicolipídeos, que consistem de carboidratos combinados com ácidos alifáticos ou hidroxialifáticos de cadeia longa. Os ramnolipídeos são os glicolipídeos mais estudados. São formados por uma ou duas moléculas de ramnose ligadas a uma ou duas moléculas de ácido β-hidroxidecanóico. Os principais glicolipídeos produzidos pela bactéria P. aeruginosa são os ramnolipídeos dos tipos 1 e 2, Lramnosil-β-hidroxidecanoil-β-hidroxidecanoato e L-ramnosil-L-ramnosil-β-hidroxidecanoil-β-hidroxidecanoato (KRONEMBERGER, 2007).

Os biossurfactantes possuem melhores propriedades que muitos surfactantes químicos e apresentam a vantagem de poderem ser sintetizados a partir de substratos renováveis e possuírem grande diversidade química, possibilitando aplicações específicas para cada caso particular (NEVES et al., 2004 apud MELO, 2011). O principal uso comercial dos biossurfactantes está na remediação, por causa de sua capacidade em estabilizar emulsões. Isto faz com que ocorra um aumento na solubilidade e na disponibilidade de contaminantes hidrofóbicos, aumentando o potencial para biodegradação (MELO, 2011).

Rosa (2001) menciona que a adição de nutrientes através do processo de bioestímulo se faz necessária para que os microrganismos acelerem o processo de biodegradação natural do óleo. Pesquisas indicam que o bioestímulo tem potencial para servir como alternativa bastante efetiva na remediação de sedimentos contaminados por hidrocarbonetos de petróleo devido ao seu baixo custo e evidente aceleração na degradação desses compostos, quando comparado a outras técnicas de remediação. Segundo Rosa (2001) em testes laboratoriais o NPK mostrou-se eficiente como agente bioestimulador na limpeza de derrames de óleo, com relação a alguns dos seus componentes (LIMA, 2010).

O uso de surfactantes como agentes de limpeza em derrames de petróleo pode alterar o comportamento normal de hidrocarbonetos de petróleo, aumentando a sua solubilidade na água, resultando numa maior biodisponibilidade de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) e interações alteradas entre surfactante, óleo e membranas biológicas. O aumento desta biodisponibilidade dos HPAs pode resultar no aumento da bioacumulação ou em mudanças na disposição metabólica e, consequentemente, aumento da toxicidade, diretamente ou através da cadeia alimentar (WOLFE et al., 2001).

Fito e zooplâncton estão amplamente distribuídos no ambiente marinho e, devido à sua mobilidade limitada, tem pouca habilidade para escapar de derramamentos de óleo. Assim, este óleo é adsorvido ou acumulado por organismos de nível trófico inferior e pode ser ingerido e bioacumulado nas espécies de maior nível trófico (WOLFE et al., 2001). Os organismos bentônicos desempenham importante papel ecológico dentro dos ecossistemas aquáticos, participando das atividades de decomposição da matéria orgânica e da ciclagem de nutrientes no substrato, além de ocupar uma posição importante dentro da cadeia alimentar, sendo uma das principais fontes de alimento para peixes demersais (LANA et al., 1996; NYBAKKEN, 2001 apud GARCIA, 2009).

Os copépodos marinhos harpacticóides bentônicos vêm se destacando em testes letais e subletais de toxicidade devido à abundância no ambiente, facilidade no cultivo em laboratório e a redução de custos do cultivo devido ao seu tamanho (LOTUFO; ABESSA, 2002). O gênero Tisbe é um grupo de copépodos bentônicos ecologicamente importante da meiofauna e vem sendo frequentemente utilizado em testes de ecotoxicologia marinha por apresentarem alta sensibilidade a compostos tóxicos (GARCIA, 2009).

A capacidade de degradar hidrocarbonetos do petróleo é apresentada por diversos microrganismos, principalmente fungos e bactérias (RODRIGUES, 2002 apud MELO, 2011). Essa degradação é acelerada e está diretamente relacionada com o aumento da população de microrganismos, presente no ambiente contaminado, que utilizam os hidrocarbonetos como fonte de energia (LIMA, 2010). Rosa (2001) assevera que a biodegradação pode estar

limitada à disponibilidade de nutrientes, composição e abundância das comunidades microbianas, salinidade, temperatura, concentração de oxigênio dissolvido e distribuição e natureza do óleo derramado.

Este trabalho tem a finalidade de avaliar a degradação de petróleo bruto do tipo parafínico sob o auxílio de surfactantes e do bioestímulo, testando a potencialidade do fertilizante NPK como agente acelerador da biodegradação dos componentes de petróleo sob condições experimentais. Além disso, objetiva realizar estudos relacionados ao efeito toxicológico em organismos bentônicos e microbiológicos aos surfactantes e ao NPK, a fim de serem analisadas as suas utilizações em determinadas situações de derrames de petróleo ocasionados em substratos aquosos.

2. Materiais e métodos

2.1 Modelagem Experimental

Neste estudo foram desenvolvidos dois experimentos a nível laboratorial, realizados em duas campanhas, onde a segunda campanha foi desenvolvida a partir de modificações metodológicas e analíticas necessárias e observadas na primeira campanha.

Na primeira campanha, o experimento foi conduzido em 6 unidades de simulação com capacidade para 30L, todas preenchidas com 15L de água do mar e com 15mL de petróleo bruto do tipo parafínico (oAPI 28,39; hidrocarbonetos saturados: 79%; hidrocarbonetos aromáticos: 15%; compostos NSO: 6%) proveniente da Bacia de Camamu-Almada, Bahia, e foram equipadas cada uma com uma bomba para aeração e turbulência da água (simulação de corrente marinha).

A aplicação de 2 mL do surfactante químico ULTRASPERSE II, fabricado pela Oxiteno, diluído numa proporção de 1:10 em água destilada, foi realizada segundo a orientação do fabricante, levando em consideração o volume de óleo derramado. O biossurfactante utilizado, do tipo ramnolipídeo produzido por Pseudomonas aeruginosa, produzido no Laboratório de Processos de Separação com Membranas PEQ/COPPE/UFRJ em parceria com a PETROBRAS, foi aplicado sem diluição no volume de 15 mL.

As unidades de simulação foram definidas como: 1. P1 (controle): 15L de água do mar + 15 ml de óleo

2. P2 (controle): 15L de água do mar + 15 ml de óleo (réplica) 3. PD1: 15L de água do mar + 15 ml de óleo + dispersante químico

4. PD2: 15L de água do mar + 15 ml de óleo + dispersante químico (réplica) 5. PB1: 15L de água do mar + 15 ml de óleo + biosurfactante

6. PB2: 15L de água do mar + 15 ml de óleo + biosurfactante (réplica)

Na segunda campanha foram utilizadas 9 unidades de simulação com capacidade para 30L, preenchidas com 15L de água do mar e 10mL de do mesmo petróleo bruto, da seguinte forma:

1. P1 (controle): 15L de água do mar + 15 ml de óleo

2. PD1: 15L de água do mar + 10 ml de óleo + dispersante químico

3. PD2: 15L de água do mar + 10 ml de óleo + dispersante químico (réplica) 4. PB1: 15L de água do mar + 10 ml de óleo + biosurfactante

5. PB2: 15L de água do mar + 10 ml de óleo + biosurfactante (réplica) 6. PDN1: 15L de água do mar + 10 ml de óleo + dispersante químico + NPK

7. PDN2: 15L de água do mar + 10 ml de óleo + dispersante químico + NPK (réplica) 8. PBN1: 15L de água do mar + 10 ml de óleo + biosurfactante + NPK

9. PBN2: 15L de água do mar + 10 ml de óleo + biosurfactante + NPK (réplica)

Foram utilizadas duas bombas de aeração em cada unidade de simulação. A cada dois dias foram retirados 5L de água de cada unidade de simulação e substituídos por água do mar fresca e aproximadamente 1L de água destilada. Foram aplicados 150 mL do biossurfactante.

2.2 Análises Geoquímicas

As análises geoquímicas para avaliar a degradação do óleo foram realizadas por Cromatografia Gasosa acoplada a um Detector de Ionização de Chama (CG-FID). Na primeira campanha foram analisadas amostras de óleo superficial das unidades de simulação nos dias 0 e 30, enquanto na segunda campanha ocorreu nos dias 0 e 21.

A cromatografia gasosa foi empregada na determinação qualitativa e quantitativa de n-alcanos, isoprenóides pristano (Pr) e fitano (Ph), e hidrocarbonetos totais. O monitoramento da biodegradação dos hidrocarbonetos saturados é feito pela medida das razões de n-C17/Pr e n-C18/Ph, considerando que os hidrocarbonetos lineares n-C17 e n-C18 são mais facilmente biodegradados que os isoprenóides correspondentes, pristano e fitano (Bragg, 1992 apud Mcmillen et al., 1993; Brown, 1987 apud Del’arco, 1999 apud Rosa, 2001).

Na primeira campanha foram coletadas amostras de água das unidades de simulação nos dias 0, 7 e 30. Na segunda campanha objetivou-se analisar toxicologicamente apenas os tratamentos de petróleo em conjunto com biossurfactante (PB), petróleo em conjunto com surfactante químico e NPK (PDN) e petróleo em conjunto com biossurfactante e NPK (PBN), com o intuito de se observar os efeitos de uma maior concentração de biossurfactante e do NPK em conjunto com os surfactantes. As coletas aconteceram nos dias 0, 7 e 21.

Os testes de toxicidade foram realizados de acordo com o estabelecido por Araújo-Castro et al., (2009) para ensaios de toxicidade com sedimento. Inicialmente as amostras de água foram descongeladas em refrigerador pelo menos 12h antes do início do teste. Todos os parâmetros foram aferidos e quando necessário foi realizada a correção da salinidade.

O bioensaio realizado em triplicatas consistiu na exposição de 10 fêmeas ovígeras do copépodo Tisbe biminiensis a uma solução teste composta pela amostra a ser testada e microalga (Chaetocerus gracillis). A concentração de diatomácea utilizada para o teste foi de 0,2 mg de clorofila-a. O bioensaio teve duração variável de 4 dias para primeira campanha e 7 dias para a segunda campanha. Ao término do intervalo de exposição estabelecido, o conteúdo presente em cada um dos recipientes foi corado com rosa de bengala e fixado com formol para posterior contagem. As variáveis observadas no teste são fecundidade e sobrevivência. Os dados foram tratados utilizando o programa estatístico Bioestat 5.0®.

2.4 Análises Microbiológicas

As análises microbiológicas foram realizadas através da técnica de filtro de membrana (Levin et al., 1975) e apenas em amostras do 21° dia da segunda campanha. Para o isolamento de bactérias e fungos em 200mL de água, as amostras foram filtradas em membranas de 0,45µm de porosidade para isolar fungos e o filtrado foi refiltrado em membranas de 0,22 µm de porosidade (para bactérias). As membranas foram colocadas em meios TSA (Trypticase Soy Ágar) para as bactérias e BDA (Batata Dextrose Agar) para os fungos e mantidos à temperatura de 30°C por 24h (bactérias) e 72h (fungos). Depois deste período foi realizada a contagem do número de bactérias e fungos em cada tratamento. Todo o isolamento foi realizado em triplicata.

3. Resultados e Discussões

- Primeira campanha

Os resultados obtidos por cromatografia gasosa da fração saturada do óleo em cada tratamento geraram os cromatogramas da figura 3 e confirmam que o tratamento de petróleo em conjunto com biossurfactante (PB) apontou a maior degradação, caracterizada pela maior redução percentual das razões n-C17/Pr e ∑n-alcanos/(Pr+Ph), representando maior degradação entre os dias 0 e 30, conforme se observa na tabela 2.

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P-0 P-30

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Figura 3: Perfil da fração de n-alcanos do óleo original e do óleo nos tratamentos P, PB e PD, nos dias 0 e 30, no primeiro experimento.

Tabela 2b: Porcentagem da redução dos valores das razões entre n-alcanos, pristano e fitano, comparando os dias 0 e 30 no primeiro experimento.

A análise estatística dos testes toxicológicos mostrou que na primeira campanha a adição do óleo sozinho (P) ou em conjunto com o dispersante (PD) ou com o biossurfactante (PB) não causou toxicidade letal ou sub-letal aos copépodos em nenhum dos tratamentos e em nenhum dos tempos testados. Relativizando os resultados obtidos com o controle e comparando-os ao longo do tempo, em todos os tratamentos não houve efeito do tempo ou do tratamento, ou seja, em todo o experimento não foi verificado nenhum indício de toxicidade letal ou sub-letal (Figuras 4 e 5).

Figura 4: Fecundidade normatizada pelo controle dos copépodos na primeira campanha, em cada tratamento ao

longo dos 30 dias.

Figura 5: Sobrevivência normatizada pelo controle dos copépodos na primeira campanha, em cada tratamento ao

longo dos 30 dias.

- Segunda campanha

Na primeira campanha (teste piloto) os resultados da cromatografia gasosa podem ter sido mascarados pela alta volatilidade dos hidrocarbonetos saturados (figura 3), que podem ter sido perdidos durante a cromatografia líquida. Por este motivo, na segunda campanha foram injetados no cromatógrafo amostras do óleo total (whole oil), a fim de se obter resultados mais precisos.

Amostra n-C17/Pr n-C18/Ph ∑n- alcanos (Pr+Ph) P 4,4% 6,2% 0,1% PD 4,5% 4,2% 11,6% PB 9,7% 3,7% 19,2% PB-0 PB-30 PD-30 PD-0

Os resultados obtidos por cromatografia gasosa do óleo em cada tratamento geraram os cromatogramas da figura 6 e apontaram a maior degradação no tratamento PBN, caracterizada pela maior redução percentual das razões n-C17/Pr, n-C18/Ph e ∑n-alcanos/(Pr+Ph), conforme se observa na tabela 4.

5 10 15 20 25 30 35 Minutes -46 0 100 200 300 400 m Volts n-C8 n-C9 n-C1 0 n-C1 1 n-C1 2 n-C1 3 n-C1 4 n-C1 5 n-C1 6 n-C1 7 PR IS TA NO n-C1 8 FI TANO n-C1 9 n-C2 0 n-C21 n-C2 2 n-C2 3 n-C2 4n-C25 n-C2 6 n-C2 7 n-C2 8 n-C2 9 n-C3 0 n-C3 1 n-C3 2 n-C3 3 n-C3 4 n-C3 5 n-C3 6 n-C3 7 n-C3 8 n-C3 9 n-C4 0 X: Y : 34.4275 Minutes 15.2 mVolts c:\v arianws\data\resultados f id\joana\2 etapa\whole oil\2c-pcru 30-1-2012.run

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Figura 6: Perfil do óleo original e do óleo nos tratamentos P, PB, PD, PBN e PDN, nos dias 0 e 21da segunda campanha. Óleo original P-0 P-21 PB-0 PB-21 PD-21 PBN-21 PBN-0 PDN-21 PD-0 PDN-0

Tabela 4b: Porcentagem da redução dos valores das razões entre n-alcanos, pristano e fitano, comparando os dias 0 e 21 de cada tratamento.

Esta segunda campanha sofreu algumas modificações experimentais, como: troca da água das unidades de simulação em tempos periódicos, utilização de duas bombas de aeração, aumento da concentração de biossurfactante e adição de 4.5g de NPK. Ainda assim, os tratamentos utilizando biossurfactante (PB e PBN) apresentaram os melhores resultados de degradação.

Além da comprovação da eficiência da técnica de biorremediação com a redução da concentração de contaminantes nas unidades de simulação, é necessária a demonstração de que a biorremediação não produz metabólitos tóxicos aos organismos. Para isso, foram realizadas análises toxicológicas e microbiológicas apenas em amostras dos os tratamentos utilizando biossurfactante (PB e PBN), visando-se obter o grau da eficiência dos diferentes produtos testados, como aceleradores do processo de biodegradação dos componentes do petróleo.

Os testes toxicológicos, sem relativizar as amostras com o controle, demonstraram um efeito sub-letal significativo nos tratamentos PB e PBN, mas não um efeito letal, apenas no tempo 0. Ao longo do tempo este efeito sub-letal desaparece. Este efeito sub-sub-letal foi bem intenso e demonstra que em termos toxicológicos o experimento da primeira campanha e de segunda foram bem diferentes. O efeito sub-letal pode ser devido tanto ao petróleo cru quanto ao biosurfactante, pois não foi testado toxicologicamente no decorrer do experimento o tratamento contendo apenas petróleo (P).

Quando as amostras foram relativizadas ao controle, aplicou-se uma ANOVA bi-fatorial, onde apenas o tempo afetou a sobrevivência e a mortalidade, mas não o tratamento. A fecundidade foi elevando-se no decorrer dos tempos, mas sem diferença significativa entre os tratamentos, sugerindo que ao longo do tempo o efeito sub-letal observado inicialmente é foi reduzido independente do tratamento utilizado (Figuras 7 e 8).

Figura 7: Fecundidade média dos copépodos na segunda campanha, em cada tratamento ao longo dos 21 dias, com

os dados relativizados.

Figura 8: Sobrevivência média dos copépodos na segunda campanha, em cada tratamento ao longo dos 21 dias, com

os dados relativizados.

Através das análises microbiológicas, os resultados mostraram que, no final da simulação, o número de bactérias e fungos isolados nas amostras de todos os tratamentos (P, PB, PBN, PD e PDN) variou entre 0,35 x 102 e 1,15 x 104 e são valores inferiores aos relatados por Sutiknowati (2007), que encontrou 4,0 x 104 e 7,1 x 107 para os hidrocarbonetos antraceno, fenantreno e benzopireno.

O controle da água do mar (C) apresenta um maior número de bactérias do que de fungos e estes valores são corroborados com os resultados encontrados por Harwati et al. (2007). Em relação ao controle de água do mar adicionado

Amostra n-C17/Pr n-C18/Ph ∑n-alcanos (Pr+Ph) P 6,8% 7,7% -14,3% PD 7,3% 9,2% -4,4% PB 11,2% 13,7% -9,3% PDN 36,8% 36,5% 26,5% PBN 40,8% 39,4% 30,8%

LEGENDA: 1 = água do mar; 2 = água do mar + petróleo; 3 = água do mar + petróleo + biossurfactante; 4 = água do mar + petróleo + biossurfactante + NPK; 5 = água do mar + petróleo + dispersante + NPK; 6 = água do mar + petróleo + dispersante.

Figura 9: Número de unidades formadoras de colônias de bactérias e fungos por litro em cada tratamento, no último dia do segundo experimento.

4. Conclusões

Na primeira campanha, as análises geoquímicas mostraram que o tratamento de petróleo em conjunto com biossurfactante (PB) apontou maior degradação, indicado pela maior redução percentual (19%) do valor da razão ∑n-alcanos/(Pr+Ph). Entretanto, os resultados da cromatografia gasosa podem ter sido mascarados pela alta volatilidade dos hidrocarbonetos saturados. Na segunda campanha foram injetados no cromatógrafo amostras do óleo total (whole oil), a fim de se obter resultados mais precisos. Os resultados reafirmaram o potencial do tratamento utilizando biossurfactante, mas neste caso o resultado pode ter sido influenciado pelo bioestímulo, devido à adição de NPK em alguns tratamentos contendo os surfactantes, já que o tratamento contendo surfactante químico e NPK também foi satisfatório. O tratamento contendo biossurfactante e NPK (PBN) revelou uma diminuição de 30,8% da razão ∑n-alcanos/(Pr+Ph), enquanto o tratamento contendo surfactante químico e NPK (PDN) revelou uma diminuição de 26,5% da razão ∑n-alcanos/(Pr+Ph). Ainda assim, os resultados geoquímicos para tratamentos com biossurfactante apontaram maior biodegradação no final dos experimentos.

Os resultados toxicológicos apontaram que no geral não houve diferença significativa entre os tratamentos com relação à fecundidade e sobrevivência dos copépodos. Na primeira campanha os tratamentos não foram tóxicos, entretanto na segunda campanha houve um grande efeito letal no tempo inicial. Diante das variáveis observadas, sugere-se que esta resposta tenha ocorrido em função da alta concentração de biossurfactante.

As análises microbiológicas indicaram que ocorreu aumento do número de fungos em relação às bactérias nos tratamentos contendo apenas biossurfactante (PB) e biossurfactante em conjunto com NPK (PBN), sugerindo que a maior degradação do óleo nestes tratamentos seja pela ação de fungos.

As análises de nitrogênio total na água no último dia da segunda campanha em todos os tratamentos (apêndice 11) apresentou a maior parte dos resultados abaixo do limite de detecção (<1,6 mg/L), porém revelaram que os tratamentos contendo surfactante químico e NPK (PDN) e biossurfactante com NPK (PBN) apresentaram o mesmo valor (2,7 mg/L), o que permite sugerir um indício de bioestímulo.

Portanto, os resultados deste estudo, em escala piloto e nas condições experimentais estabelecidas, revelaram que o tratamento utilizando biossurfactante conjuntamente com NPK apresenta maior vantagem quando comparadas a eficiência e a toxicidade de cada tratamento.

É importante salientar que os resultados dos testes são baseados em um tipo específico de petróleo que foi selecionado como modelo. Estes dados não devem ser generalizados a todos os tipos de óleos leves, alguns dos quais podem ser mais ou menos eficazes sob as mesmas condições de ensaio, devido aos efeitos de diferentes propriedades de cada óleo.

5. Agradecimentos

Este estudo foi realizado com o apoio financeiro da CAPES e FINEP PETROBRAS, através da RECUPETRO – Rede Cooperativa em Recuperação de Áreas Contaminadas por Atividades Petrolíferas.

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