ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Bioquímica e Biotecnologia
Autores
de Lima, D. (UFRJ) ; Oliva, T. (IFRJ) ; Sérvulo, E. (UFRJ) ; Matos, G. (CEFET-RIO) ; Almeida, R. (IFRJ) ; Sousa Junior, C. (IFRJ)
Resumo
O biodiesel foi inserido na matriz energética brasileira pelo Governo Federal por meio do PNPB, a fim de reduzir a emissão de poluentes, entre outros objetivos políticos e econômicos. Acidentes causados pelo derramamento desta mistura ao solo ainda têm seus efeitos pouco conhecidos, embora seja evidente que causem sérios impactos ambientais como a contaminação dos lençóis freáticos e a degradação da microbiota ali presente. Desta forma, este trabalho visa monitorar o impacto deste biocombustível sobre tais populações, assim como analisar a sua degradação através do processo de biorremediação por atenuação natural em solos que foram impactados por este produto.
Palavras chaves
biorremediação; diesel; biodiesel
Introdução
Nas camadas superficiais do solo existe uma maior concentração de matéria orgânica e conseqüentemente uma maior presença de microrganismos e outros componentes da biota, que se pode dizer que a atividade metabólica nestes estratos é elevada. A matéria orgânica é degradada por meio da atividade das enzimas ali presentes, como a desidrogenases, fosfatases, sulfatases, entre outras. Uma característica importante referente às populações de microrganismos está no fato de que alguns quimiorganotróficos, dentre estes bactérias anaeróbias e aeróbias, podem usar como fonte de carbono para suas atividades metabólicas o carbono presente em muitos poluentes, dentre estes os hidrocarbonetos (MADIGAN, 2004). Quando o solo sofre algum processo de degradação suas propriedades precisam ser monitoradas e para isto empregam-se indicadores de qualidade, que podem ser físicos, químicos ou biológicos. Com relação aos primeiros podemos citar a análise da estrutura do solo e a capacidade de retenção de umidade. Exemplos de indicadores químicos podem ser o pH e o seu conteúdo de nitrogênio, fósforo e potássio (N, P e K). No que se refere aos indicadores biológicos podemos citar a quantificação da biomassa microbiana, a capacidade de mineralização de nutrientes (N, P e S), a respiração do solo, a fixação biológica do N2 e a atividade enzimática. Um bom indicador de qualidade deve responder rapidamente a um impacto ambiental no solo, refletir o funcionamento de um dado ecossistema, apresentar baixo custo e ter distribuição universal e independente de sazonalidade. Estas características também favorecem o seu uso para mensurar a atividade metabólica nos solos, uma vez que enzimas extracelulares podem ser degradadas pelas condições do meio ou por outras enzimas ali presentes.
Material e métodos
Os ensaios utilizados no experimento foram realizados em biorreatores de PVC, composto por três partes superpostas, com 10 cm de raio e 20 cm de altura cada uma, representando diferentes profundidades do solo, visualizado na Figura 1 e 2. Cada parte apresenta pontos de coleta para retirada de amostras. Ao longo de todo o processo, as condições de umidade e temperatura foram monitoradas para que essas variáveis pudessem ser utilizadas durante a discussão. Foram utilizados dois biorreatores, sendo um controle (estéril) e um experimental. Cada reator tem capacidade para 21 kg de solo e apresenta 60 cm de altura. Os parâmetros empregados junto aos biorreatores podem ser vistos na tabela 1. Para quantificar a bioatividade do solo através da atividade desidrogenásica, utilizou-se o método de Casida et al. (1964) e de Alef e Nanniepiere (1995), com algumas adaptações. Nesta metodologia emprega-se o reagente cloreto 2,3,4 trifeniltetrazólio (TTC) e a sua taxa de redução a trifenilformazan (TPF). Para isso, amostras de solo são incubadas com o reagente, que atua como um aceptor artificial de elétrons, sendo então reduzido a TPF. O TTC é incolor e solúvel em água. Quando é reduzido, forma um produto insolúvel e de cor avermelhada (TPF), o que permite ser quantificado calorimetricamente. Assim a atividade enzimática é determinada em espectrofotômetro no comprimento de onda de 485 nm (absorbância), refletindo a atividade metabólica nos solos.
Resultado e discussão
O biorreator 1 serviu como o controle e o biorreator 2 funcionou como o experimental. No primeiro reator foi monitorada a degradação espontânea do biodiesel, sem a atuação de microrganismos. Esta degradação é influenciada apenas pelas características físico-químicas do poluente e pelos fatores abióticos. No que se refere à temperatura, esta se apresenta como um fator limitante, já que pode afetar a química dos contaminantes e também fatores bióticos. As amostras foram coletadas e analisadas nos intervalos de tempo zero, 30 e 60 dias, configurando o período total de duração do experimento. Atividade da enzima desidrogenase em função do tempo decorrido pode ser visualizada na figura 3. Analisando os dados obtidos pode-se verificar que não houve atividade metabólica considerável em nenhuma das diferentes profundidades do biorreator 1 ao longo de todo o experimento, mantendo-se esta condição inalterada. No biorreator 2 foi realizado o ensaio de biorremediação por atenuação natural, neste bioensaio o TTC tem a função de atuar como um aceptor artificial de elétrons durante a ação da atividade desidrogenásica, que necessita do auxílio de carreadores transitórios para exercer sua ação, A ação catalítica da desidrogenase foi utilizada para quantificar a atividade metabólica neste estudo por ser uma enzima intracelular e ativa apenas em células vivas . Sabe-se que tanto o solo quanto o biocombustível apresentam uma microbiota autóctone. O bioensaio iniciou-se através da contaminação deste solo com biodiesel (tempo zero) e foi monitorado também pelo período de 60 dias, assim como as condições de umidade e temperatura. Amostras foram retiradas e analisadas e a atividade do Biorreator pode ser verificada na Figura 4.
Conclusões
A atividade da enzima desidrogenase reflete a atividade metabólica nos solos. Foi observado que a atividade enzimática foi maior nas áreas mais profundas do solo contaminado onde há menor disponibilidade de O2. Na análise do biorreator controle a presença de microrganismos acelera a degradação de poluentes, pois no biorreator experimental verificou-se a existência no solo e no próprio contaminante de uma microbiota capaz de degradar o biodiesel, fato observado pelo aumento da atividade enzimática ao longo do experimento neste microcosmo e que não foi verificado no primeiro reator.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao IFRJ pelo auxílio financeiro e ao Cefet-Rio pelo espaço concedido para as atividades experimentais.
Referências
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• ZILLI, J. E., RUMJANEK, N. G., XAVIER G. R., COUTINHO, H. L. C., NEVES, M. C. P., Diversidade Microbiana como Indicador de Qualidade do Solo. Cadernos de Ciência & Tecnologia, Brasília, v. 20, n. 3, p. 391-411, set./dez. 2003.
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