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Construção de protótipo de reator com sistema rotacional para isolar microrganismo com potencial para biorremediação de águas contaminadas por metais pesados.

2015; Frederico Kauffmann Barbosa; Volume: 12; Issue: 26 Linguagem: Português

1807-8850

Camila Fernandes da Silva, Cleide Barbieri de Souza,

Environmental Sustainability and Education

O sistema estuarino da regiao da baixada Santista do estado de Sao Paulo e uma ampla rede de canais estuarinos e extensos manguezais, confinados entre o oceano e as escarpas da Serra do Mar. Esta regiao sofre com a poluicao das industrias de base (siderurgica, petroquimica e de fertilizante) alem do fato do adensamento urbano e atividades portuarias tendo uma quantidade de poluentes presentes na agua e sedimentos bastante expressivos e heterogeneos. (PARREIRA, 2012) De acordo com o relatorio estuarino de Santos e Sao Vicente realizado pela Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB), em 2013, Os metais Zinco, Cadmio, Mercurio, Cromo, Niquel, Cobre e Chumbo, ainda nos tempos atuais continuam a ser uma problematica da regiao. Segundo o relatorio estuarino de Santos e Sao Vicente realizado pela CETESB em agosto de 2001, o sistema da regiao possui algumas amostras de aguas contaminadas por ate 9% de concentracao de cadmio e chumbo, alem de outros elementos como o cobre, o mercurio, o niquel e o zinco, acima do criterio estabelecido pelo CONAMA 20/86. Tais elementos tambem sao encontrados nos sedimentos desta regiao da Baixada Santista acima das concentracoes limites os quais provocam efeitos severos aos organismos aquaticos, e em outro relatorio da CETESB de 2013, esses mesmo metais associados aos lancamentos de efluentes industriais, continuaram a mostrar alta porcentagem de resultados-desconformes. A presenca frequente destes ions metalicos seleciona microrganismos autoctones resistentes ou da origem/aprimora o desenvolvimento de mecanismos de resistencia destes microrganismos frente a estes ions metalicos. A comunidade cientifica tem papel importantissimo nesse contexto, estudando, desenvolvendo e viabilizando alternativas para minimizar os impactos ao meio ambiente, que o caso da utilizacao do processo da biorremediacao utilizando tais microrganismos naturalmente resistentes aos ions metalicos. A biorremediacao, comparada aos processos convencionais fisico-quimicos, e uma alternativa ecologicamente mais adequada, eficaz, barata e de alta aceitacao publica (ZINKEVICH et al., 1996; SAYER & GADD, 2001; VIDALI, 2001; SPROCATI et al., 2006; MELO & AZEVEDO, 2008). Biofilme microbiano e um complexo ecossistema microbiano, altamente dinâmico que atua de maneira coordenada, aderidas as superficies bioticas e/ou abioticas (sesseis) ou suspensas em solucao (planctonicas), cujas celulas podem ou nao estar envolvidas por uma matriz de exopolimeros (polissacarideos, proteinas, lipideos), podendo ser formada a partir de uma unica ou de multiplas especies, que representam a parte majoritaria de toda a vida microbiana, tanto em quantidade, como em termos de atividade. Assim um biofilme forma-se em qualquer superficie solida em contato com agua nao esterilizada. (SCHNEIDER, 2007; KYAW____; XAVIER et al., 2003). A biorremediacao mediada pelo biofilme apresenta uma alternativa mais segura para microrganismos porque as celulas em um biofilme apresentam uma melhor possibilidade de adaptacao e sobrevivencia (especialmente durante os periodos de tensao) por se encontrarem protegidos no interior da matriz. Estudos relatam o uso de biofilmes para tratamentos de agua e esgoto em o inicio de 1980. Contudo, e somente durante a ultimas decadas que os reatores de biofilme se tornaram um foco de interesse para os pesquisadores da area de biorremediacao. (SINGH et al., 2006) Para tanto, este trabalho visa uma alternativa para tratamento de aguas contaminadas por metais pesados utilizando o processo de biorremediacao a partir de microrganismos resistentes a ions metalicos isolados de amostras desta regiao contaminada, com potencial para formacao de biofilme em sistema aerobio a partir de um reator de vidro com matriz rotacional. A primeira etapa do trabalho consistiu na construcao do prototipo de reator com eixo central com tubos de cobre cortados em medidas que asseguram as posicoes das polias, estas foram desenvolvidas em teflon e minuciosamente calculadas para a determinacao dos numeros de voltas/tempo precisos, os quais sao de 3 rpm e o motor tera potencia e engrenagens que asseguram esta precisao. A superficie rotativa anexada ao eixo central, estrutura na qual foi utilizada para a formacao do biofilme, em tubo de material PVC. Pois, de acordo com Costa e colaboradores (2001) o PVC apresenta melhores resultados comparado ao poliestireno. Todo este sistema foi instalado em um tanque de vidro. Posterior a construcao do prototipo, foi realizada uma coleta no Rio Cubatao (-23.879954, -46.421845) localizado no municipio de Cubatao (SP) onde com materiais estereis foram coletados: agua, sedimento e solo, proximo ao corrego do rio em questao e estes foram colocados em um meio Caldo Nutriente contaminado por 4 metais: Mercurio, niquel, cobre e zinco em concentracao de 100 µM denominado, teste I. Com o prototipo em funcionamento a uma semana, foi realizado uma coleta com o que aparentemente era uma formacao de biofilme na parede do PVC, para dar inicio a analise do microrganismo. Com seu funcionamento por um periodo de 14 dias, foram realizadas duas analises microscopicas em triplicata do biofilme formado na parede da superficie PVC. Uma aliquota deste biofilme foi coletada, transcorridos os primeiros 7 dias de funcionamento, esta amostra foi colocada em meio de cultivo completo, BHI ( brain heart infusion ), incubada por 24 horas na estufa a 37°C. Depois foram feitas placas em meio Mueller Hinton Agar. Esses dois meios foram utilizados por serem uteis no cultivo de uma ampla variedade de microrganismos, visando assim conseguirmos isolar qualquer que fosse o microrganismo que estivesse presente na amostra coletada do biofilme produzido. Posteriormente, foram confeccionadas lâminas coradas pelo metodo de Gram, o qual foi observada a presenca de bacilos Gram negativo. Apos os outros 7 dias restantes foi repetida a analise microscopica obtendo-se o mesmo resultado. No teste II, ja que nao conseguimos dar continuidade da forma desejada, pela falta do ion cobre, assim aumentamos a concentracao do Zinco e Niquel em cinco vezes a anterior, ou seja em concentracao de 500 µM, e mantemos a do mercurio, adicionamos as amostras ambientais e o microrganismo isolado no teste I, visando analisar resistencia da bacteria isolada e tambem com o proposito de conseguirmos isolar algum outro microrganismo nesta nova condicao. Assim, com o decorrer de 7 dias foram feitas coletas do biofilme e realizadas tecnicas microbiologicas iguais as realizadas para o teste I, observamos a presenca de duas colonias diferentes de Bacilos Gram Negativos, sendo uma delas morfologicamente semelhante a isolada no teste I. Entao podemos dizer que neste teste II, foi observada a continua resistencia da bacteria isolada no teste I frente as novas e maiores concentracoes dos metais, bem como, isolamos outro microrganismo. Portanto com o desenvolvimento desse prototipo de reator em escala laboratorial e operacionalmente simples, que visa a formacao de biofilmes por microrganismos resistentes a ions metalicos isolados de amostras coletadas em uma regiao com historico de contaminacao por estes elementos, conseguimos chegar no nosso objetivo de isolar um microrganismo que e formador de biofilme e que se mostra resistente a metais. Este estudo e de grande importância, pois este microrganismo isolado tera potencial para ser utilizado no processo de biorremediacao, como agente de remocao dos ions metalicos, tal qual como ja se sabe este processo e conhecidamente uma alternativa biotecnologica viavel. Assim futuramente este estudo tera continuidade, testando esse nosso microrganismo que foi isolado de amostras ambientais da nossa regiao, testando sua resistencia em concentracoes maiores de metais e comparadas com as descritas na literatura, para saber se ela se mostrara mais ou igualmente resistente, para entao identifica-la e posteriormente poder testar seu potencial biorremediador.