DOI http://10.61270/2764-7641.2023.002
PROTÓTIPO PARA NEUTRALIZAÇÃO E DEGRADAÇÃO DE EFLUENTES OLEOSOS
Adriana Araújo da Silva1
Josimara Nolasco Rondon2
Karla Bethânia Ledesma de Nadai3
¹Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental pela Faculdade Estácio de Sá, polo de Campo Grande, MS.
²Graduação em Ciências Biológicas pela Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, Mestrado em Biologia Vegetal pela Universidade Estadual de Campinas e Doutorado em Biologia Vegetal pela Universidade Estadual de Campinas; Docente de curso técnico de Meio Ambiente da Rede Ceteps; Docente da Graduação de Enfermagem da Faculdade Prime.
³Engenharia Agronômica pela Universidade para o Desenvolvimento do Estado e da Região do Pantanal (UNIDERP); Pós Graduada em Economia Ambiental com Ênfase em Negócios Ambientais pela Universidade Federal do Paraná (UFPR); Mestre em Agroecologia pela Universidade Estadual de Maringá (UEM); coordenadora da Coordenadoria da Agricultura Familiar da Secretaria de Estado de Meio Ambiente, Desenvolvimento Econômico, Produção e Agricultura Familiar (SEMAGRO).
RESUMO: A pesquisa teve como objetivo testar um protótipo contendo biofilme vegetal e mineral e uma levedura para neutralização e possível degradação de substancias contida em efluentes oleosos de caixa separadora de areia de postos de gasolina. Para realizar os testes foram usadas leveduras, solução de naftalina, pectina, óleo de motor, biogel e água da caixa de lavagem coletado em um posto de gasolina. Levedura de S. cerevisae se desenvolveu e se multiplicou utilizando solução de naftalina e óleo oxidado de motor como fonte de carbono. A liberação de gás carbônico (CO2), foi qualitativa, apenas observou-se a produção de CO2. Após 20 dias, observou-se a degradação lenta do gel protéico vegetal (biogel), pois o processo de fermentação foi muito lento. O tratamento mais eficaz para atenuação natural de óleo de motor foi o conduzido com levedura, devido ao rápido crescimento e multiplicação e degradação do óleo. A pectina apresentou uma expansão sobre o óleo de motor e absorveu o óleo. Recomenda-se a utilização de materiais de baixo custo, para realizar biorremediação em áreas atingidas por efluentes sintéticos e em contato direto com superfícies oleosas.
Palavras-chaves: Biorremediação, águas contaminadas, naftaleno.
ABSTRACT: The research aimed to test a prototype containing plant and mineral biofilm and a yeast for neutralization and possible manipulation of substances contained in oily effluents from gas station sand separator boxes. To carry out the tests, yeast, mothball solution, pectin, engine oil, biogel and water from the washing box collected at a gas station were used. S. cerevisae yeast developed and multiplied using naphthalene solution and oxidized engine oil as a carbon source. The release of carbon dioxide (CO2) was qualitative, only the production of CO2 was observed. After 20 days, we explained the slow handling of the vegetable protein gel (biogel), as the fermentation process was very slow. The most effective treatment for natural attenuation of engine oil was prolonged with yeast, due to the rapid growth and multiplication and manipulation of the oil. The pectin expanded over the engine oil and absorbed the oil. It is recommended to use low-cost materials to carry out bioremediation in areas affected by synthetic effluents and in direct contact with oily surfaces.
Keywords : Bioremediation, contaminated water, naphtalen.
1. Introdução
Muitos dos problemas relacionados ao impacto ambiental estão associados ao crescente processo de industrialização advindo da revolução industrial, no século XVIII (ANDRADE, 2008). A composição química do petróleo consiste em uma mistura complexa de hidrocarbonetos (n- alcalinos, naftalenos, benzeno, tolueno, etilbenzeno e isômeros do xileno, policíclicos aromáticos), os policíclicos são os mais tóxicos, com efeitos carcinogênicos e mutagênicos (NASCIMENTO, 2006).
O naftaleno, vulgarmente conhecido como naftalina, é um hidrocarboneto aromático (possui propriedades semelhantes ao benzeno) cuja molécula é constituída por dois anéis benzênicos condensados. O naftaleno encontra-se no petróleo em pequenas quantidades, razão pela qual se obtém por destilação do alcatrão da hulha, no qual encontra numa proporção de aproximadamente 7% (INFOPEDIA).
A comercialização de combustíveis derivados de petróleo é uma atividade potencialmente poluidora, tal impacto ocorre principalmente devido a acidentes no transporte de caminhão tanque e vazamentos nos tanques de armazenamento subterrâneo dos postos de combustíveis (MORAIS; LIMA; OLIVEIRA, UFMT, 2017). Os passos para o gerenciamento de áreas contaminadas são descritos na Resolução CONAMA nº 420/2009 (Brasil, 2009) que determina critérios e valores orientadores de referência de qualidade, de prevenção e de investigação do solo e valores de investigação para águas subterrâneas.
Outro comercio de potencial poluidor são as oficinas mecânicas que realizam diversos tipos de atividades relacionadas á reparação de veículos como: troca de óleo lubrificante, troca e limpeza de peças, retífica de motores, entre outros.
Diversos tipos de resíduos sólidos estão associados a essas atividades, entre os principais encontram – se pneus, latarias, óleos lubrificantes, graxas, resíduos sólidos contaminados com esses materiais, como os panos e estopas sujas, tintas, solventes e embalagens de peças (PAULINO, 2009). Esses resíduos sólidos são classificados, seguindo a NBR – 10.004 da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, de acordo com características de periculosidade apresentada, em classe I (perigosos) ou classe II (não perigosos) sendo classe II A – inertes e classe II B – não inertes. Dessa forma, o tratamento, armazenamento, transporte e destinação final dos mesmos devem seguir diretrizes normativas para controle e prevenção de possíveis impactos ambientais.
Sendo assim, há a necessidade de contínuo aprimoramento nos instrumentos de ações e respostas aos vazamentos de óleo, ajudando a minimizar o máximo possível os impactos ambientais decorrentes (CANTAGALLO et al, 2007).
A aplicação de processos biológicos no tratamento de solos e de outros sistemas contaminados com hidrocarbonetos de petróleo tem despertado um grande interesse nas últimas décadas. Nestes são empregados microrganismos ou moléculas produzidas por eles (como os biosufactantes), com o objetivo de reduzir ou eliminar os compostos orgânicos perigosos aos ecossistemas e a saúde humana (MATHEUS; MACHADO, 2002).
A biorremediação pode ser efetuada através da utilização de bactérias, fungos ou plantas que degradam ou reduzem a toxicidade das substâncias a remover do ambiente.
A bioestimulação e bioadição constituem-se como estratégias de biorremediação que utilizam microrganismos e cuja aplicação isolada ou combinada poderá conduzir a uma rápida e completa degradação de poluentes (VOGEL, 1996). É um conjunto de processos e estratégias que utiliza as enzimas produzidas por bactérias e fungos para promover a degradação de contaminantes presentes no solo ou nas águas subterrâneas (VIDALLI, 2001). Elas podem ser produzidas e purificadas em laboratório e algumas podem atuar mesmo na ausência do microrganismo.
Bactérias, fungos filamentos e leveduras, principalmente aeróbicos, que degradam substratos insolúveis em água como os hidrocarbonetos, usualmente produzem biossufactantes, que atuam como detergentes e auxiliam na disponibilidade destes compostos á célula microbiana através das emulsões formadas (GERSON, 1993).
Os objetivos deste estudo foram verificar possível fermentação de levedura na presença de naftaleno, óleo de troca, biogel, fluido para freios e óleo mineral além de avaliar qualitativamente halos de degradação por enzima para patenteamento do processo e produto.
2. Metodologia
O material utilizado consistiu de água de caixa de passagem (efluente sintético) coletado em um posto de gasolina, água e óleo de motor usado de uma oficina mecânica de veículos no município de Campo Grande, MS.
Os experimentos de bancada para avaliar a biodegradação de naftaleno consistiram no preparo de uma solução aquosa contendo naftalina em pó, solução de leveduras de Saccharomyces cerevisae (10 gramas de leveduras de Saccharomyces cerevisae em 50 gramas de sacarose em 500 mL de água destilada esterilizada) em água destilada, açúcar, casca + pectina de cítricos (laranja e pokan) secas e depois trituradas, biogel (solução aquosa de gel proteico de Sesamum sp.).
Posteriormente, com base no experimento anterior realizou-se o segundo experimento com seis repetições de tubos de ensaio de 15 mL, sendo as fontes de carbono para o crescimento da levedura a pectina, biogel, óleo de motor e naftalina. Foi calculado a quantidade de matéria prima utilizada para produzir 1 tonelada de biofilme e o rendimento desse biofilme a ser usado no processo de produção industrial devido ao interesse de alguma empresa em comercializá-lo. Os parâmetros observados foram a fermentação (produção de gás carbônico), biomassa de levedura, volume final da solução nos recipientes, início de biodegradação, halo de crescimento da levedura, alteração de cor e medida do pH.
3. Resultados e Discussão
Levedura de S. cerevisae se devenvolveu e se multiplicou utilizando solução de naftalina e óleo oxidado de motor como fonte de carbono (Figura 1).
Figura 1. Crescimento e reprodução de Saccharomyces cerevisae em meio contendo solução de naftalina e óleo oxidado de motor.
A avaliação da liberação de gás carbônico (Co2) foi qualitativa, apenas observou-se a produção de Co2 pela formação de bolhas na direção do fundo do tubo para a superfície. Em placas de Petri foi observada pela formação de bolhas na superfície da placa de Petri.
Após 20 dias, observou-se a degradação lenta do gel protéico vegetal (biogel), pois o processo de fermentação foi muito lento. Isso foi devido ao fato de que a colônia de levedura de S. cerevisae não possuía outra fonte de carbono. Então, o seu metabolismo enzimático teve que se ajustar para que pudesse degradar o biogel.
Quanto aos experimentos com placa de Petri contendo biogel e óleo de motor foi observado uma fase inicial de solidificação (geleificação) parcial.
Observou-se a formação de colônias de levedura sobre o óleo de motor na placa 2, conforme Quadro 1.
Quadro 1. Número de colônias de Saccharomyces cerevisae crescidas em óleo oxidado de motor.
Placas Número de Colônias Halo de Crescimento (mm)
Placa 1 60 < 2,0
Placa 2 56 1,0 a 2,0
Placa 3 60 2,0
Quadro 2. Massa de Saccharomyces cerevisae crescidas em solução de naftalina e naftalina + biogel. pH inicial: 7,0.
Placas Massa de Levedura Inicial (gramas) Massa de Levedura Final (gramas) pH Final
Placa 1 0,010 0,252 < 6,0
Placa 2 0,010 0,262 < 6,0
Placa 3 0,010 0,261 < 6,0
Não foi possível quantificar a massa da levedura neste experimento do Quadro 1, pois as colônias ainda estão crescendo e há ainda presença de óleo de motor.
Foi observada a formação de enzimas de lise pela levedura, sendo considerada uma lipase, quando foi inserido solução de levedura fermentada em óleo. Sabe-se que quanto mais escuro ou com coloração negra é o óleo mais degradado é, pois está oxidado. Nesse ponto, a levedura consegue produzir enzima que possa degradar essa fonte de carbono transformando-o em alimento.
Tendo em vista a análise e discussão dos resultados obtidos, algumas ponderações devem ser feitas com o sentido único de buscar explicações lógicas e claras aos resultados após o término dos experimentos, como por exemplo, a taxa de degradação por microrganismos é fortemente influenciada por fatores físico-químico tais como, a composição química, estado físico, concentração e toxidade do contaminante, temperatura, pH, salinidade e teor de matéria orgânica do ambiente (CARMO & SOUZA, 2009).
Outras grandezas que influenciam diretamente são o pH e temperatura. A temperatura afeta a natureza física e composição química de hidrocarbonetos de petróleo. Além de alterar a taxa metabólica e composição da comunidade microbiológica (LEAHY &COLWELL, 1990). Dibble (1979) relata que a biodegradação ocorre em maior capacidade na faixa de pH 7,5 e 7,8.
Além disso, as fontes de CO2 ofertadas podem agir de forma mais direta nesse processo, sendo a fonte de alimento que supri as comunidades microbiológicas. Contudo em caso de fontes de CO2 com cadeias mais complexas pode acarretar em uma dificuldade na assimilação causando lentidão no processo de degradação dos poluentes.
Por análise qualitativa, não houve positividade quanto aos resultados obtidos nos experimentos com tubos de ensaio, pois ao adicionar o biogel com a levedura e a solução de naftalina, o biogel coagula, resultando em um teste desfavorável.
No segundo tubo (ausência de leveduras) ocorreu a separação das substâncias, por conta da densidade do biogel ser menor que a da água.
No terceiro e quinto tubo foram obtidos bons resultados de bioaumentação de leveduras, e no quarto tubo foi observado ocorreu a absorção dos poluentes pelos polímeros (biogéis).
No sexto tubo por conta da boa oferta de CO2 obteve-se um bom resultado quanto ao crescimento da massa inicial de levedura, além disso, foi identificado a formação de gás carbônico.
Analisando os resultados das placas de Petri onde foi utilizada a solução de naftalina e óleo oxidado de motor como fonte de carbono obteve-se bons resultados quanto ao crescimento de leveduras. Na placa de Petri de número cinco ouve acréscimo entre 1 a 2 mm do halo de crescimento e número de colônias entre 56 e 60 com a utilização de óleo oxidado de motor como fonte de carbono. E com a utilização de naftalina e naftalina mais biogel foi constatado um aumento significativo na massa de levedura e um decréscimo de 7,0 para 6,0 do pH.
Na busca de dados para análises comparativas com outros experimentos e trabalhos realizados com a mesma metodologia não foi encontrado nada que possa ser comparado com clareza, porém alguns atores tratam da busca dos melhores organismos para essa degradação de compostos derivados do petróleo para a atenuação natural.
Nascimento (2006) através de técnicas diferentes de isolamento, o organismo que mais tem capacidade para degradar a maior parte dos derivados do petróleo são as leveduras. Através da microscopia óptica verificou-se representantes de 3 diferentes grupos de microrganismos (fungos filamentosos, leveduras e bactérias). Dentre os 86 microrganismos isolados, 26% são bactérias Gram-negativas, 20% são bactérias Gram-positivas, 27% fungos filamentosos e 27% são leveduras.
A limpeza de ambientes aquáticos e terrestres contaminados por petróleo, a remoção da borra oleosa de tanques de estocagem, a remoção de metais pesados de solos e córregos, assim como um aumento geral nos processos de recuperação de óleo de reservatórios (MEOR), são possíveis aplicações dos biossurfactantes (COLLA, 2003).
O composto de casca de laranja e pokan mostraram uma boa capacidade de captura e remoção de óleos de superfície, sendo, portanto, indicado como potencial substituto de estopas para tal função de retenção de óleos em postos de combustíveis e derramamentos causados em acidentes de transporte do produto.
Cascas da banana (CRUZ, 2009) e de laranja (CECHINEL & FELTRIN, 2024) considerados bons adsorventes naturais e utilizados como material alternativo pelo seu baixo custo, facilidade de manuseio e seletividade.
4. Conclusão
O tratamento mais eficaz para atenuação natural de óleo de motor foi o conduzido com levedura, devido ao rápido crescimento e bioaumentação e degradação do óleo, devido a sua especificidade metabólica. A pectina de casca de laranja e pokan apresentou uma expansão sobre o óleo de motor e absorveu o óleo, com boa capacidade de captura e remoção de óleos de superfície,
Recomenda-se a utilização dos compostos de baixo custo (pectina de laranja e pokan) e levedura, para realizar biorremediação em áreas atingidas por efluentes sintéticos e ate mesmo em contato direto com superfícies oleosas.
5. Referências
ANDRADE, Daniela Marques. Avaliação de Bactérias Provenientes de um Biofiltro de Tratamento de Vapores de Gasolina. Tese (mestrado), UFSC, 2008.
CARMO, Carla Cristina de Cal; SOUZA, Michele Campelo. Seleção de Microrganismos Isolados de Manguezal com Potencial para Degradar Petroderivados. Universidade Católica de Santos. Tese (Bacharelado), 2009.
CANTAGALLO, Camila; MILANELLI, João Carlos C; DIAS BRITTO, Dimas. Limpeza de Ambientes Costeiros Brasileiros Contaminados por Petróleo: V.2, C.1, PG. 1-12; 2007.
CECHINEL, M. A. P. & FELTRIN, P. Remoção de ferro de soluções aquosas utilizando casca de laranja liofilizada. Revista Observatorio de La Economia Latino-americana, Curitiba, v.22, n.4, p. 01-29. 2024.
COLLA L.M. Obtenção e Aplicação de Biossurfactantes. Vetor, Rio Grande, vol.13. pág.85-103, 2003.
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DIBBLE, J.T. Bartha R. Efeect of environmental parameters on the biodegradation of oil sludge. Appleid & Emvironmental Microbiology, V. 31, P. 544 -550, 1979.
GERSON, D.F, BIOSSUEFACTANTS:production – properties – applications. NAIM Kosaric, 269 – 286,1993.
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LEAHY, Joseph G.; COLWELL, Rira R.. Microbial Degradation of hydrocarbons in the environment. Microbiological reviews. Vol. 53, nº 3, p. 305 – 315, 1990.
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