MaisConhecer - Pesquisa abre caminho para uma melhor limpeza das águas subterrâneas contaminadas
Pesquisa abre caminho para uma melhor limpeza das águas subterrâneas contaminadas
O novo método de descontaminação,funciona porque os micróbios produzem uma enzima que oxida as toxinas quando os contaminantes das águas subterrâneas se difundem para as esferas.
Por Steve Frandzel - 25/03/2020
Lew Semprini, à esquerda, e Mitchell Rasmussen no laboratório onde são feitas as contas
de hidrogel de purificação de água subterrânea. Crédito: OSU College of Engineering
Contas que contêm bactérias e um suprimento de alimentos de liberação lenta para sustentá-las podem limpar as águas subterrâneas contaminadas por meses a fio, sem manutenção, segundo uma pesquisa da Universidade Estadual do Oregon.
As esferas de hidrogel , que têm a consistência de balas de goma e são feitas com um ingrediente usado em alimentos processados, prometem uma limpeza sustentada das águas subterrâneas contaminadas com compostos orgânicos voláteis perigosos e amplamente utilizados ; muitos dos compostos são listados pelos Centros de Controle e Prevenção de Doenças como prováveis ​​carcinógenos humanos.
Em vários locais do país, os produtos químicos estão presentes em concentrações que excedem em muito os padrões estaduais e federais de água potável .
Entre os contaminantes abordados no estudo estão 1,1,1-tricloroetano, cis-1,2-dicloroetano e 1,4-dioxano - desengordurantes comumente usados ​​pela indústria e pelas forças armadas. Os produtos químicos podem se infiltrar nas águas subterrâneas através de tanques de armazenamento subterrâneos com vazamento ou escoamento, ou simplesmente serem jogados no chão como eram no passado.
O novo método de descontaminação, desenvolvido por meio de uma colaboração entre a Faculdade de Engenharia da OSU e a Universidade Estadual da Carolina do Norte, funciona porque os micróbios produzem uma enzima que oxida as toxinas quando os contaminantes das águas subterrâneas se difundem para as esferas.
O resultado é uma transformação dos contaminantes em compostos inofensivos.
"Criamos um processo chamado cometaabolismo aeróbico de longo prazo, que é um sistema fechado, passivo e autossustentável para remediação de águas subterrâneas", disse Lew Semprini, professor de engenharia ambiental e principal pesquisador do estudo. "A beleza disso é que tudo acontece dentro das contas".
As práticas atuais, explica Semprini, exigem que substratos de crescimento gasoso, como propano e metano, sejam adicionados diretamente à subsuperfície. Os substratos nutrem micróbios indígenas, que por sua vez produzem enzimas que transformam os contaminantes em subprodutos não tóxicos.
Muitas vezes, no entanto, os substratos de crescimento competem quimicamente pelas enzimas cruciais, que inibem significativamente o processo de transformação.
O novo sistema elimina essa competição, liberando toda a enzima para oxidar contaminantes.
"Invertemos o paradigma colocando o microorganismo certo dentro das esferas de hidrogel e fornecendo uma fonte de alimento de liberação lenta", disse Semprini. "Que eu saiba, é a primeira vez que isso é feito."
O estudo aparece na Science Environmental: Processes & Impact .
Semprini e sua equipe de pesquisa co-encapsularam a cultura de bactérias Rhodococcus rhodochrous e um substrato de crescimento de liberação lenta nas esferas de hidrogel que elas produziram no laboratório. As esferas cilíndricas, feitas de goma gelana, um ingrediente comum em alimentos processados, têm 2 milímetros de comprimento.
À medida que a água subterrânea flui pelas esferas, os contaminantes se difundem para as esferas, onde o substrato de liberação lenta reage com as águas subterrâneas para produzir álcool que sustenta a bactéria Rhodococcus. As bactérias contêm uma enzima monooxigenase que transforma os contaminantes em compostos inofensivos, incluindo dióxido de carbono, água e íons cloreto.
A água purificada e os subprodutos então se difundem das gotas e se juntam novamente à pluma de água subterrânea.
Em colunas de teste cheias de esferas fornecidas com um fluxo contínuo de água contaminada, o sistema funcionou continuamente por mais de 300 dias (e contando) no substrato de crescimento original.
Semprini descobriu que as esferas removem mais de 99% dos contaminantes e suas concentrações caíram de várias centenas de partes por bilhão para menos de 1 parte por bilhão.
A longevidade do sistema dependerá principalmente de quanto tempo as bactérias vivem, o que é um fator de quanto tempo dura o substrato de crescimento. Isso ainda precisa ser determinado.
"É uma pergunta para pesquisas futuras", disse Semprini. "Como fabricamos contas que duram muitos anos ou como desenvolvemos sistemas que podem ser facilmente substituídos?"
Os métodos atuais de remediação cometabólica exigem adições regulares de substratos de crescimento para garantir que os principais microrganismos floresçam e que exijam monitoramento regular do local, ajustes bioquímicos e custos relacionados.
O próximo passo é ampliar o sistema e realizar estudos piloto em campo.
Semprini prevê várias possibilidades para implantar as contas. Uma opção é misturar as esferas diretamente no material subsuperficial contaminado. Outra é cavar uma vala no caminho do fluxo da água subterrânea e preenchê-la com contas, criando uma barreira reativa permeável. Uma terceira possibilidade é empacotar contas nos reatores, sendo uma forma simples sacos de malha que podem ser colocados nos poços.
"Todo mundo favorece a sustentabilidade nesse tipo de sistema: podemos ter algo trabalhando no subsolo sem muita manutenção?" Semprini disse. "Acho que conseguimos isso".