COMPARAÇÃO DO PROCESSO DE BIORREMEDIAÇÃO DE ÓLEO DE SOJA E ÓLEO DIESEL EM ÁGUA...
Jonas Magoga | comentários
Arquivado no curso de Engenharia Agrícola e Ambiental na UPF
Jonas Magoga1 , Leandro Cirino1
, Renato Tauffer1
, Rogério Luís Casagrande1
Christian Oliveira Reinehr1 , Luciane Maria Colla1
1Universidade de Passo Fundo – Faculdade de Engenharia e Arquitetura – Curso de Engenharia Ambiental;
Campus I - Km 171 - BR 285, Bairro São José, Caixa Postal 611 - CEP 99001-970. Passo Fundo – RS. e-mail: jonasmagoga@gmail.com
Resumo: Atualmente mais trabalhos sobre biorremediação de áreas degradadas são desenvolvidos, em função da crescente preocupação ambiental mundial. Um dos contaminantes mais estudados é o óleo diesel, pois este tem baixa biodegradabilidade. Outro contaminante que merece atenção é o óleo de soja, principalmente pelo seu elevado descarte no ambiente após o uso culinário. O objetivo deste trabalho foi comparar os processos de bioaumentação e bioestimulação para degradação de óleo diesel e óleo de soja, quando contaminam a água. Para tanto utilizou-se um planejamento experimental do tipo fatorial completo 23 , com três fatores de estudo (consórcio de microrganismos, poluente e processo de bioestimulação). Após a realização dos experimentos foi avaliado o teor de óleos e graxas e determinados os percentuais de remoção. As taxas de degradação de óleo obtidas variaram entre 0 e 18,5%. Os resultados mostraram que os fatores que influenciaram no processo de remoção de óleo foram: poluente, interação entre consórcio de microrganismos e poluente, interação entre processo de bioestimulação e poluente. Para a degradação de óleo diesel os benefícios do processo de bioaumentação foram maiores quando foi aplicada junto a técnica de bioestimulação.
Palavras-chave: Bioaumentação, Bioestimulação, Óleo Diesel, Óleo de Soja.
Abstract: Nowadays there have been developed several studies about bioremediation of polluted areas, because the whole world is concerning about the environment. One of the most studied pollutants is diesel oil, because it is not biodegradable. Another important contaminant is soybean oil, especially because it is normally launched in the environment after culinary use. The aim of this work was to compare bioaugmentation and biostimulation to remove diesel oil and soybean oil, when they contaminate water. A full factorial 23 design with three variables (microorganisms, pollutant and biostimulation process) was used. After performing the experiments, oil and grease content was determined. Removal results varied between 0 and 18.5%. The results showed that the variables which influenced the removal process were: pollutant, interaction between microorganisms and pollutant, and interaction between biostimulation process and pollutant. The benefits of diesel oil degradation were higher when both techniques (bioaugmentation and biostimulation) were used.
Keywords: Bioaugmentation, Biostimulation, Diesel Oil, Soybean Oil.
O crescente número de descobertas de casos de contaminação por diferentes poluentes tem levado à realização de inúmeras pesquisas na área ambiental, em função da complexidade dos fenômenos geoquímicos, hidroquímicos e bioquímicos que são ocasionados a partir de sua inserção no ambiente. Os problemas gerados pela contaminação do solo e da água subterrânea por hidrocarbonetos são vários. Sanches (1998) aponta três problemas principais: existência de riscos à segurança das pessoas e das propriedades, riscos à saúde pública e dos ecossistemas e restrições ao desenvolvimento urbano e imobiliário. Segundo Gibotti (1999), a ocorrência de vazamentos de hidrocarbonetos configura perigo constante de incêndio ou explosão nos locais atingidos.
O óleo diesel é um combustível derivado do petróleo sendo constituído basicamente por hidrocarbonetos de cadeias simples não ramificadas (compostos orgânicos que contêm átomos de carbono e hidrogênio). Alguns compostos presentes no diesel, além de apresentar carbono e hidrogênio, apresentam também enxofre e nitrogênio. Provém da destilação do petróleo e contém de 12 a 2 átomos de carbono. É utilizado para gerar energia e movimentar máquinas e motores de grande porte, sendo que o setor de transportes representa 75% do total consumido (PETROBRÁS, 2008). Alguns dos compostos orgânicos presentes na composição do óleo diesel são cientificamente comprovados como carcinogênicos. Vale ressaltar ainda que a recuperação de áreas contaminadas é uma tarefa complexa e bastante demorada, e em alguns casos não se consegue atingir os limites permitidos pela legislação ou pelos órgãos ambientais (MANCINI, 2002, apud MARIANO, 2006). Outro fator complicador é o custo que, dependendo do tipo de contaminante, das características do local e da amplitude da área pode ser muito elevado.
O óleo de soja é uma gordura extraída da soja e constituída principalmente por triacilgliceróis. Sua maior utilização é em processos de fritura, o que gera uma quantidade imensa de resíduo Como todas as gorduras, os óleos vegetais são ésteres de glicerol e uma mistura de ácidos graxos e são insolúveis em água, mas solúveis em solventes orgânicos (MORETTO & FETT, 1998). Segundo uma estimativa, apenas no Brasil são descartados no ambiente cerca de 2 bilhões de litros de óleo de cozinha usado (RIBEIRO, 2009). O óleo de soja é biodegradável, mas em contato com corpos hídricos dificulta substancialmente a oxigenação da água, muitas vezes ocasionando a morte de diversas espécies.
A biorremediação pode ser definida como uso de microrganismos para degradar poluentes
(ATLAS & BARTHA, 1981), sendo avaliada mundialmente como uma das técnicas mais promissoras no controle de resíduos perigosos. Pode ser realizada no local do derrame (in situ) ou fora deste (ex situ), envolvendo inúmeros procedimentos. Dentre os métodos de biorremediação a atenuação natural utiliza processos naturais para degradação e redução das concentrações de contaminantes para níveis aceitáveis. Este mecanismo, por depender de processos naturais, pode ser muito lento e com reduzida eficiência, exigindo, muitas vezes, o uso de outras técnicas em conjunto (JACQUES, 2005).
A bioaumentação consiste na adição de microrganismos exógenos ao meio contaminado, já que muitas vezes a população presente não está adaptada, e nem é capaz de degradar toda a gama de substratos existentes em uma mistura complexa (KING et al., 1997). O bioaumento é um processo necessário quando um local contaminado não possui ou possui em quantidades insuficientes os requisitos necessários para que o processo de degradação ocorra. Assim, essa técnica tem como objetivo acelerar ou estimular a biodegradação através da intensificação do crescimento microbiano tanto quanto também pela otimização do ambiente em questão. O bioaumento, quando bem utilizado, pode acelerar a biodegradação do contaminante, devendo, entretanto, ser considerada a aprovação do órgão ambiental.
O processo de bioaumentação tem sido utilizado para a degradação de hidrocarbonetos dentro de um sistema contaminado. As culturas podem ser derivadas de um solo contaminado ou obtidas de uma cultura estoque que têm demonstrado, previamente, capacidade para degradar hidrocarbonetos (SARKAR et al., 2005).
Bactérias pertencentes ao gênero Pseudomonas são capazes de sintetizar biossurfatantes conhecidos como ramnolipídios, que estruturalmente são glicolipídios contendo ácidos graxos ligados a moléculas de ramnose (NITSCHKE et al., 2005). Os ramnolipídios são considerados como a classe de biotensoativos mais promissores em termos de produção industrial, pelas suas características físicoquímicas e biológicas distintas, e por serem obtidos em concentrações superiores aos outros biossurfatantes, o que contribui para a difusão do uso destes compostos, especialmente em situações onde o benefício da aplicação supera os custos de produção.
A bioestimulação consiste no favorecimento das condições ambientais (pH, teor e disponibilidade de nutrientes inorgânicos e aceptores finais de elétrons, dentre outros) para estimular a ação dos microrganismos presente no material contaminado. Tem por objetivo aumentar o número ou estimular a atividade dos microrganismos degradadores de uma determinada região contaminada. A sua degradação em condições naturais pode ocorrer a velocidades demasiado baixas. A adição de nutrientes e a otimização de condições ambientais permitem aumentar a taxa de crescimento e/ou as atividades metabólicas dos microrganismos (SOUZA & TRIGÜIS, 2005).
Os microrganismos necessitam dos macronutrientes para sintetizar componentes celulares, como o nitrogênio para aminoácidos e enzimas, o fósforo para o ATP e o DNA, enxofre para algumas proteínas e coenzimas, cálcio para estabilizar a parede celular e magnésio para estabilizar os ribossomos. Os microrganismos também necessitam de micronutrientes para realizar certas atividades enzimáticas (CORSEUIL & ALVAREZ, 1996).
Objetivou-se neste trabalho comparar os processos de bioaumentação e bioestimulação para a degradação de óleo de soja e óleo diesel em água.
2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1. Poluentes
Para o estudo de biorremediação foram utilizados dois poluentes: óleo de soja e óleo diesel.
O óleo de soja foi obtido no comércio local da cidade de Passo Fundo, RS, e o óleo diesel foi adquirido em um posto de vendas de combustíveis, sendo do tipo comum, basicamente formado por hidrocarbonetos.
2.2. Microrganismos
Foram utilizados dois consórcios diferentes de microrganismos, vendidos no comércio local, para uso em degradação de caixas de gordura. Os dois principais microrganismos presentes nos consórcios e respectivas quantidades utilizadas são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 – Composição dos consórcios de microrganismos utilizados
Consórcio Principais microrganismos presentes Concentração de microrganismos
A Bacillus spp. 1,0 x 107
Pseudomonas spp. 5,0 x 105
B Bacillus spp. 1,0 x 106
Pseudomonas spp. 2,0 x 107
2.3. Delineamento experimental
Para o estudo foi realizado um planejamento experimental do tipo fatorial completo 2³, com três fatores de estudo (consórcio de microrganismos, poluente e bioestimulação), variando cada um em dois níveis, conforme apresentado na Tabela 2.
Os experimentos foram realizados em erlenmeyers de 300 ml. Foram colocados 180 ml de água destilada e 20 ml de cada poluente (óleo de soja ou óleo diesel), de acordo com o planejamento experimental. Em metade dos reatores foi efetuada a bioestimulação, com adição de nutrientes (uréia e
KH2PO4), de forma a propiciar uma relação final de C:N:K de 100:10:1. Além disso, em metade dos erlenmeyers foi colocado o consórcio de microrganismos A e na outra metade o consórcio B.
Após a adição dos componentes o meio foi homogeneizado com agitação, permanecendo em repouso durante o restante do estudo. As condições foram estas para simularem um processo natural de imiscibilidade entre óleo e água. Os reatores foram mantidos em estufa termostatizada a 25ºC por 15 dias. Todos os experimentos foram realizados em réplicas.
No final do processo foi avaliado o teor de óleos e graxas presentes em cada situação, e comparado com a análise realizada no tempo inicial de experimentação.
Tabela 2 – Matriz do planejamento experimental efetuado
Experimento X1 X2 X3 Consórcio de microrganismos Poluente Bioestimulação
1 -1 -1 -1 A Óleo de soja Não
2 +1 -1 -1 B Óleo de soja Não
3 -1 +1 -1 A Óleo diesel Não
4 +1 +1 -1 B Óleo diesel Não
5 -1 -1 +1 A Óleo de soja Sim
6 +1 -1 +1 B Óleo de soja Sim
7 -1 +1 +1 A Óleo diesel Sim
8 +1 +1 +1 B Óleo diesel Sim
X1: Variável codificada do consórcio de microrganismos X2: Variável codificada do poluente X3: Variável codificada da bioestimulação