Remoção de zinco do efluente da indústria petrolífera por bactérias imobilizadas em alginato

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Abreu, K. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Davi, D.M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Romão, A.L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Abreu, K. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Soares, D. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Saboya, R.M. (UFC) ; Oliveira, M.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Cavalcante, D. (FANOR) ; Alves, C.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ)

Resumo

A introdução desenfreada de compostos químicos em diferentes ecossistemas altera sua capacidade de regeneração, resultando no acúmulo de contaminantes a níveis prejudiciais. A biossorção surge como uma alternativa em decorrência de características como o baixo custo do material para remediação. Os biossorventes podem ser utilizados na forma imobilizada quando se trata de grande volume de efluentes contaminados por metais pesados. As bactérias utilizadas nesse trabalho, LUB 2B e LUB 6B foram imobilizadas em alginato de sódio e expostas ao efluente da Lubnor para verificar sua potencial remoção de zinco. A bactéria Gram negativa LUB 2B removeu o metal em torno de 91% após 60 minutos de contato.

Palavras chaves

biossorção; metais pesados; imobilização

Introdução

Os avanços da ciência e da tecnologia aumentam a capacidade do ser humano em explorar os recursos naturais. A introdução frequente e em grande quantidade de compostos químicos em diferentes ecossistemas altera sua capacidade de regeneração, resultando no acúmulo de contaminantes a níveis elevados e prejudiciais (Borba, 2010). Da dispersão de rejeitos, os líquidos merecem um estudo característico, pois os processos de tratamento disponíveis são, muitas vezes, caros e de difícil operação. A necessidade de buscar novas alternativas de tratamento desses corpos d’agua que aliem baixo custo e eficiência é uma tarefa árdua. Cuidados adicionais devem ser considerados por se tratar de contaminantes que estão em estado físico de fácil disseminação (Borba, 2010). Quando se trata de efluentes líquidos, os tratamentos convencionais utilizados na remoção de metais pesados são a precipitação, a coagulação, a redução, a troca iônica e a adsorção. No entanto, a aplicação de tais processos é, em alguns casos, inadequada devido a aspectos técnicos e econômicos (Pino, 2011). Os metais pesados são contaminantes químicos não biodegradáveis, e tendem a bioacumular-se provocando distúrbios e doenças, têm sido ordenadamente lançados no ambiente afetando sua qualidade. As principais fontes antrópicas destes são: fertilizantes, pesticidas, combustão a carvão e óleo, emissões veiculares, queima de biomassa na zona rural, incineração de resíduos urbanos e industriais, mineração, fundição e refinamento. (SOUZA, 2007). A excisão de metais (sob formas catiônicas ou aniônicas) baseada em técnicas de sorção, especificamente empregando organismos mortos ou vivos (biossorção ou bioacumulação), vem se apresentando como uma alternativa propícia para a solução do problema, em decorrência da afinidade natural que compostos biológicos têm por elementos metálicos. A biossorção e a bioacumulação surgem como uma alternativa suplementar em decorrência de características como o baixo custo do material biossorvente, aplicação em sistemas com capacidade de remoção de compostos tóxicos em grande volume de efluente, possível seletividade e recuperação da espécie metálica (Pino, 2011). Muitos dos biossorventes são utilizados na forma imobilizada quando se trata de grande volume de efluentes contaminados por metais pesados. Um material inerte age como suporte na biomassa formando uma estrutura sólida que é quimicamente estável e facilita o processo de separação entre o biossorvente e o resíduo líquido. As técnicas mais comuns de imobilização baseiam-se na adsorção, na formação de ligações iônicas e covalentes e no enclausuramento em matrizes poliméricas (VEGLIO e BEOLCHINI, 1997; LEE, 1981). O alginato é um copolímero linear de a-L-guloronate e a-D-mannuronate, que constitui de 10 a 40% do peso seco de todas as algas marrons e apresenta a capacidade de formar géis estáveis biodegradáveis na presença de cátions (PAPAGEORGIOU, 2006). É frequentemente utilizado para imobilização de células e, além disso, na forma de esferas, o alginato de sódio pode ser facilmente removido de uma solução de modo semelhante ao das resinas de troca iônica. Sua capacidade isolada de biossorção também tem sido estudada (IBÁÑEZ, 2002; OZDEMIR, 2005). Ante ao exposto, este trabalho tem como objetivo avaliar a biossorção ou a bioacumulação do metal zinco, presente no efluente da Refinaria Lubrificantes e Derivados do Nordeste – Lubnor, por bactérias gram positiva e gram negativa, autóctones do efluente em estudo, e imobilizadas em esferas de alginato de sódio.

Material e métodos

Efluente em estudo: O efluente é proveniente da Refinaria Lubrificantes e Derivados do Nordeste – Lubnor, que localiza-se na cidade de Fortaleza- CE e foi coletado ao final da cadeia produtiva da indústria petrolífera. Microrganismo: As bactérias foram isoladas do efluente da Lubnor em meio de cultura TSA (Tryptic Soy Agar) esterilizados em autoclave a 121°C por 15 minutos, lavadas com solução salina 0,9%, colocadas em ependorf e levadas para o banho-maria à 70 0C por cinquenta minutos com o objetivo de selecionar bacilos para a produção do biossurfactante. A manutenção e repique das culturas isoladas, foram feitas em placas petri contendo meio TSA, esterilizados em autoclave a 121°C por 15 minutos, as placas TSA repicadas foram incubadas em estufa bacteriológica a 30ºC por 24 horas para obtenção da cultura para realização dos ensaios fermentativos. Produção de biomassa: Os experimentos foram realizados em agitador rotatório (Shaker Tecnal TE-480) por 48 horas em duplicata. As amostras foram centrifugadas por 15 minutos a 10.000 g, 5ºC para concentração de biomassa produzida. Imobilização da biomassa: Procedeu-se a extrusão-gelificação iônica com uma seringa de 60 mL utilizando para cada 05 mL de cultivo bacteriano concentrado (4g/L) o volume de 05 mL de alginato de sódio a 1%. Para a geleificação as partículas precipitadas por gravidade foram colhidas em 10 mL de uma solução de CaCl2. As esferas obtidas no processo foram mantidas á 4oC por 15 mim para endurecimento e em seguida lavadas e pesadas. Foi utilizado alginato de sódio de baixa viscosidade da VETEC. Ensaios de adsorção: foram utilizados 50 mL do efluente da Lubnor em contato com 1g de bactérias LUB2B e LUB6B imobilizadas em esferas de alginato de sódio. Foram feitos ensaios com as esferas de alginato sem a presença de bactérias (branco). Cada biorreator foi colocado em shaker com rotação de 200 rpm à 25°C. As coletas para análise foram realizadas em dois tempos: T1e T2 com intervalos de 30 minutos. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. As análises foram realizadas em polarógrafo, após acidificação de 1mL de amostra coletada (1 gota de HNO3) para sua posterior centrifugação (3000 rpm por 15 minutos).

Resultado e discussão

O efluente utilizado no ensaio de remoção do metal zinco proveniente da Lubrificantes e Derivados do Nordeste – Lubnor apresenta como concentração inicial de zinco de 3ppm. De acordo com os resultados apresentados na tabela 1, podemos verificar que houve remoção do metal zinco presente no efluente da Lubrificantes e Derivados do Nordeste – Lubnor. Durante o ensaio de remoção no tempo T1, que ocorreu logo após trinta minutos de contato das esferas com o efluente, podemos verificar que o ensaio em branco, esferas sem presença de bactérias, removeu o metal em estudo em torno de 81%. Em 2002 Mimura et al. verificaram que somente o alginato de cálcio remove simultaneamente cerca de 90% de vários radionuclídeos (Cs, Y, Co, Eu e Am) presentes em uma solução com concentração de 10 µg/mL após 19 horas de agitação, atingindo equilíbrio em 1 dia. Matsumura et al. (1998) estudaram a aplicabilidade do alginato de sódio para o tratamento de rejeitos contendo amerício e concluíram que é aplicável a utilização do tanino para este fim, embora a cinética de adsorção encontrada tenha sido lenta. A capacidade de adsorção de 241Am por tanino foi de 7 x 10 -3 mmol /g. Avaliando o tempo T2, uma hora após a exposição do efluente com as esferas, a remoção foi por volta de 91% com a bactéria LUB 2B, gram negativa, imobilizada em alginato. De acordo com, MONCHY et al., 2006; MERGEAY et al., 2003 Cupriavidus metallidurans é uma β-proteobactéria, Gram negativa, não patogênica, capaz de crescer em elevadas concentrações de, pelo menos, treze diferentes íons de metais pesados. Cupriavidus (ex. Ralstonia) metallidurans CH34 é uma bactéria hidrogenotróficas facultativa resistente a metais, bactéria isolada do lodo de um tanque de decantação de zinco na Bélgica, que foi contaminado com altas concentrações de vários metais pesados. A bactéria Ochrobactrum anthropi também é um bacilo Gram-negativo, classificado como Achromobacter e atualmente reconhecido como pertencente ao gênero Ochrobactrum. Este organismo tem distribuição ambiental ampla, sendo encontrado na água, no solo, em plantas, entre outros ambientes. Embora seja considerado um agente patogênico oportunista em pacientes imunocomprometidos, é crescente o reconhecimento de que seja um agente causal de hospedeiros saudáveis (OZDEMIR et al., 2006). Estes resultados são corroborados por Hu (1992), que justifica o fato de as bactérias gram-negativas apresentarem maior capacidade de adsorção do que as bactérias gram-positivas, devido ao maior teor de lipídios da parede celular.

Remoção do metal Zn por bactérias imobilizadas

Conclusões

A cepa da bactéria estudada LUB 2B foi a cepa que se mostrou mais eficiente, sendo capaz de remover, média, 91% do do metal zinco em apenas 60 minutos de contato. As micro esferas de alginato de cálcio sem levedura têm desempenho muito semelhante ao apresentado por Saccharomyces cerevisiae imobilizadas em alginato de cálcio. O ensaio de remoção do metal zinco com bactérias autóctones isoladas do próprio efluente em estudo revelou uma alternativa viável para remoção de metais.

Agradecimentos

Agradecimentos a Capes, Funcap, SisNaBio e UECE.

Referências

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