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2019
2017
2010
2014Iniciação científica
Mestrado
Análise de especiação de Te em águas naturais
Doutorado
Comportamento de Nb, Ge e Te em águas naturais
Química – Bacharelado e Licenciatura
Química Analítica
MINHATRAJETÓRIA
1
BIORREMEDIAÇÃMicrorganismos aplicados
à remediação ambiental
Cr(VI)
Cu(II)Pb(II)MSc. Mayara Padovan dos Santos
Orientador: Prof. Dr. Marco T. GrassiCoorientador: Dr. Éder J. dos Santos
SUASescolhas
?impactam o
MEIO AMBIENTEou atitudes
3
Vermelho congo Azul índigo
Etapas de tingimento e
lavagem das peças
Aplicação de corantes sintéticos
30 a 50% do corante
tingimento
Ácidos, bases, dispersantes, detergentes, sais, umectantes, oxidantes, dentre
outros.
Chiaretti, M. Indústria da moda polui mais que navios e aviões. Valor Econômico. 21 Mar 2019. / Qual é a indústria que mais polui o meio ambiente depois do setor do petróleo? BBC Brasil. 13 Mar 2017.
Franciscon, E. Biodegradação de azocorantes por bactérias isoladas de efluentes industriais. Unicamp, 2005. / Guaratini, C. C. I.; Zanoni, M. V. B. Química Nova. 23, 2000. / Imagens: flaticon.com
solução residual
efluente50 a 100 L
60 a 80% do corante
lavagem
Elevada solubilidade Estabilidade
Baixa degradação
Indústria Têxtil
4
efluente têxtil
Elevada carga poluidora
Tratamento ineficiente
Chiaretti, M. Indústria da moda polui mais que navios e aviões. Valor Econômico. 21 Mar 2019. / Qual é a indústria que mais polui o meio ambiente depois do setor do petróleo? BBC Brasil. 13 Mar 2017.Franciscon, E. Biodegradação de azocorantes por bactérias isoladas de efluentes industriais. Unicamp, 2005. / Guaratini, C. C. I.; Zanoni, M. V. B. Química Nova. 23, 2000. / Imagens: flaticon.com
Indústria Têxtil5
Consumidor de agrotóxicos Maior
do mundo539,9 mil ton em 2017
Melo, L. Brasil usa 500 mil toneladas de agrotóxicos por ano, mas quantidade pode ser reduzida, dizem especialistas. G1. 27 Maio 2019. / Imagens: flaticon.com
N, P2O5 e K2OFertilizantes minerais
PesticidasAGROQUÍMICOS
Herbicidas
InseticidasAcaricidas Fungicidas
Nematicidas
RodenticidasAumento do potencial produtivo do solo
Prevenção e combate de pragas indesejáveis ou doenças
Diclorodifeniltricloroetano (DDT) Hexaclorobenzeno (HCB)
Agricultura convencional
6
Água subterrânea
Absorção
SorçãoDessorçãoRemobilização
Degradação
Lixiviação
Agroquímicos no solo
ELEVADA
PERSISTÊNCIA
Formação de
subprodutos
Baixa
mobilidade
Freire, C. O.; Cardoso, J. E.; Viana, F. M. P. Doenças de fruteiras tropicais de interesse agroindustrial. Embrapa, Brasília. Cap. 14, 1998./ Imagens: flaticon.com
Agricultura convencional7
Água subterrânea
Absorção
SorçãoDessorçãoRemobilização
Degradação
Lixiviação
Agroquímicos no solo
Acúmulo de Cu no solo.
Fungicidas e bactericidas
Baixa mobilidade, sorção no solo e/ou à matéria orgânica.
Fungicidas
Hidróxido de cobreOxicloreto de cobre
Tiofanato metílico
ClorotalonilCaptan
Benomil
Óxido cuproso
Enxofre FolpetTriforina Iprodiona
Freire, C. O.; Cardoso, J. E.; Viana, F. M. P. Doenças de fruteiras tropicais de interesse agroindustrial. Embrapa, Brasília. Cap. 14, 1998./ Imagens: flaticon.com
Agricultura convencional8
O que fazer
?Com as
ÁREAS CONTAMINADAS
9
REMEDIAÇÃO AMBIENTAL
Ações de intervenção para reabilitação de áreas contaminadas
visando a remoção, contenção ou redução das concentrações
de contaminantes.
Brasil
Ministério do Meio Ambiente. Resolução CONAMA Nº 420/2009. Publicação DOU nº 249, de 30/12/2009, 81-84.
10
Solos
Águas
ANTES DEPOIS
11
Processos in situ
Remoção ou minimização da contaminação realizada no local contaminado.
AmbSciene Engenharia. Disponível em:<ambscience.com/remediacao-parte-ii> Acessado em: 06 Out 2019.Tavares, S. R. de L. Remediação de solos e águas contaminadas por metais pesados: conceitos básicos e fundamentos. Cap. 2, p. 61-90, 2013.
Técnicas de remediação12
Processos ex situ
Transporte do material contaminado até o sítio de tratamento com posterior
descarte em local apropriado.
Processos ex situ
AmbSciene Engenharia. Disponível em:<ambscience.com/remediacao-parte-ii> Acessado em: 06 Out 2019.Tavares, S. R. de L. Remediação de solos e águas contaminadas por metais pesados: conceitos básicos e fundamentos. Cap. 2, p. 61-90, 2013.
Técnicas de remediação13
Barreiras reativasRedução químicaOxidação químicaOxônio Sparging
Técnicas químicas
Soil WashingSoil Flushing
Técnicas físicas
FitorremediaçãoBiorremediação
Técnicas biológicas
AmbSciene Engenharia. Disponível em:<ambscience.com/remediacao-parte-ii> Acessado em: 06 Out 2019.Tavares, S. R. de L. Remediação de solos e águas contaminadas por metais pesados: conceitos básicos e fundamentos. Cap. 2, p. 61-90, 2013.
Técnicas de remediação14
Lascas de madeira
Ilite (argila)
2:1
Trocador iônico natural
Liu, L. et al. Science of the Total Environment. 633, 206-209, 2018.Torres, E. et al. Procedia Earth and Planetary Science. 17, 444-447, 2017.
15
Lascas de madeira
Ilite (argila)
7,9 x 103 Bq/m3
1,5 x 102 Bq/m3
Pluma contaminada
Pluma remediada
Liu, L. et al. Science of the Total Environment. 633, 206-209, 2018.Torres, E. et al. Procedia Earth and Planetary Science. 17, 444-447, 2017.
16
Uso de microrganismos (bactérias, fungos e leveduras) existentes no próprio compartimento ambiental para
degradar substâncias nocivas.
Liu, L. et al. Science of the Total Environment. 633, 206-209, 2018Andrade, J. de A.; Augusto, F.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 17-43, 2010.
BIORREMEDIAÇÃO
I. Biodisponibilidade dos contaminantes;II. Condições satisfatórias para manutenção do
crescimento dos microrganismos;III. Menor custo.
Critérios
Processamento ou modificação contaminantes, derivada de metabolismo ou produtos biológicos, visando a sua
remoção ou atenuação de impactos ambientais antrópicos.
Biodegradação
17
105 – 107 microrganismos/g solo.
Liu, L. et al. Science of the Total Environment. 633, 206-209, 2018Andrade, J. de A.; Augusto, F.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 17-43, 2010.
Microrganismos
Bacillus subtilis
Os microrganismos “comem” aceptores de elétrons e “respiram” receptores de elétrons.
Alimentação e sobrevivência
Sobrevivem em ambientes extremos: -25 °C – 120 °CpH < 2 a pH > 12.
Água e abrigo
Paenibacillus glucanolyticus
18
Processos de
biorremediação
Aeróbia
Anaeróbia
BIORREMEDIAÇÃO AERÓBIA
Araújo, J. C. de. Microbiologia aplicada ao controle de poluição do solo. Disponível em:<slideplayer.com.br/slide/3678055/> Acessado em: 11 Out 2019.McMaster, M. Introdução à Biorremediação. Disponível em:<nicolebrasil.com.br/wp-content/uploads/Introduction-to-EISB_Michaye-McMaster_pt.pdf> Acessado em: 11 Out 2019.
Andrade, J. A.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 2010.
O2
Contaminante CO2 + H2O
I. O2 atua como receptor de elétrons;II. Os contaminantes como fontes de carbono.
Bioacumulação
19
Processos de
biorremediação
Aeróbia
Anaeróbia
BIORREMEDIAÇÃO AERÓBIA
Araújo, J. C. de. Microbiologia aplicada ao controle de poluição do solo. Disponível em:<slideplayer.com.br/slide/3678055/> Acessado em: 11 Out 2019.McMaster, M. Introdução à Biorremediação. Disponível em:<nicolebrasil.com.br/wp-content/uploads/Introduction-to-EISB_Michaye-McMaster_pt.pdf> Acessado em: 11 Out 2019.
Andrade, J. A.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 2010.
CO2
H2O
I. O2 atua como receptor de elétrons;II. Os contaminantes como fontes de carbono.
Degradação de BTEX
(benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno)
BactériasCandida Robusta
FungosSaccharomyces cerevisiae
CianobactériaOscillatoria sp
Bioacumulação
20
Processos de
biorremediação
Aeróbia
Anaeróbia
BIORREMEDIAÇÃO AERÓBIA
Araújo, J. C. de. Microbiologia aplicada ao controle de poluição do solo. Disponível em:<slideplayer.com.br/slide/3678055/> Acessado em: 11 Out 2019.McMaster, M. Introdução à Biorremediação. Disponível em:<nicolebrasil.com.br/wp-content/uploads/Introduction-to-EISB_Michaye-McMaster_pt.pdf> Acessado em: 11 Out 2019.
Andrade, J. A.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 2010.
CO2
H2O
I. O2 atua como receptor de elétrons;II. Os contaminantes como fontes de carbono.
BactériasCandida Robusta
A-C. Comunidade de bactérias
D. Tolueno
E. Benzeno
F. Etilbenzeno
Bioacumulação
21
NO3-SO42-
Fe3+
Melaço de cana
Ácido lático
Metanol CO2 + H2O
H-
S2-
Fe2+ N2
McMaster, M. Introdução à Biorremediação. Disponível em:<nicolebrasil.com.br/wp-content/uploads/Introduction-to-EISB_Michaye-McMaster_pt.pdf> Acessado em: 11 Out 2019.Andrade, J. A.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 2010.
Brucha, G. Dissertação de mestrado. USP, 2002.
BIORREMEDIAÇÃO ANAERÓBIA
I. Receptores de elétrons alternativos;II. Fontes alternativas de carbono;
III. Formação de hidretos (H-) pela halorespiração ou haloeliminação.
Processos de
biorremediação
Aeróbia
Anaeróbia
Bioacumulação
Dehalococcoides
22
McMaster, M. Introdução à Biorremediação. Disponível em:<nicolebrasil.com.br/wp-content/uploads/Introduction-to-EISB_Michaye-McMaster_pt.pdf> Acessado em: 11 Out 2019.Andrade, J. A.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 2010.
Brucha, G. Dissertação de mestrado. USP, 2002.
BIORREMEDIAÇÃO ANAERÓBIA
Degradação de PCE
(percloroetileno)
Processos de
biorremediação
Aeróbia
Anaeróbia
Bioacumulação
Dehalococcoides
23
BIOACUMULAÇÃO
Tamayo-Figueora, D.; Castillo, E.; Brandão, P. F. B. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 35:58, 2019.Achal, V. et al. Journal of Hazardous Materials. 201-202, 178, 2012.
Andrade, J. A.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 2010.
I. Ação de enzimas produzidas por microrganismos;II. Precipitação dos contaminantes;
III. Metais.Processos de
biorremediação
Aeróbia
Anaeróbia
Bioacumulação
BIOPRECIPITAÇÃO
Enzima M+
M+
M+
M+
M+
24
Precipitação de carbonatos induzida por microrganismos (MIP)
BIOACUMULAÇÃO
Tamayo-Figueora, D.; Castillo, E.; Brandão, P. F. B. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 35:58, 2019.Achal, V. et al. Journal of Hazardous Materials. 201-202, 178, 2012.
Andrade, J. A.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 2010.
Processos de
biorremediação
Aeróbia
Anaeróbia
Bioacumulação
BIOPRECIPITAÇÃO
Enzima M+
M+
M+
M+
M+
Exiguobacterium undae
25
Precipitação de carbonatos induzida por microrganismos (MIP)
Tamayo-Figueora, D.; Castillo, E.; Brandão, P. F. B. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 35:58, 2019.Achal, V. et al. Journal of Hazardous Materials. 201-202, 178, 2012.
Andrade, J. A.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 2010.
Processos de
biorremediação
Aeróbia
Anaeróbia
BioacumulaçãoExiguobacterium undae
26
Precipitação de carbonatos induzida por microrganismos (MIP)
BIOACUMULAÇÃO
BIOSORÇÃO
Gupta, P.; Diwan,B. Biotechnology Reports. 13, 58, 2017.Andrade, J. A.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 2010.
Bragonzi, A.; Pier, G. B.; Worlitzsch, D.; Timpert, P. The Journal of Infectious Diseases. 192, 3, 410-9, 2005.
I. Sorção de espécies inorgânicas na parede celular;II. Produção de substâncias poliméricas extracelulares:
Polissacarídeos extracelulares (EPS).Processos de
biorremediação
Aeróbia
Anaeróbia
Bioacumulação
BIOACUMULAÇÃO
Pseudomonas aeruginosaM2+
- -
-
--
-
--
M2+
M2+
M2+
M2+
M2+
- --
-
-
-
--
EPS
27
BIOSORÇÃO
Gupta, P.; Diwan,B. Biotechnology Reports. 13, 58, 2017.Andrade, J. A.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 2010.
Bragonzi, A.; Pier, G. B.; Worlitzsch, D.; Timpert, P. The Journal of Infectious Diseases. 192, 3, 410-9, 2005.
Processos de
biorremediação
Aeróbia
Anaeróbia
Bioacumulação
BIOACUMULAÇÃO
Pseudomonas aeruginosa
28
Tamayo-Figueora, D.; Castillo, E.; Brandão, P. F. B. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 35:58, 2019.Achal, V. et al. Journal of Hazardous Materials. 201-202, 178, 2012.
Andrade, J. A.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 2010.
Processos de
biorremediação
Aeróbia
Anaeróbia
Bioacumulação
Redução
I. Redução de espécies inorgânicas pela bactéria;II. Redução direta: Aceptor de elétrons, via processos enzimáticos;
III. Redução indireta: Subprodutos da atividade bacteriana.
BIOACUMULAÇÃO29
Direta
Cr(VI) Cr(III)
e- e-
e-
Fe(II), H2S Fe(III), SO42-
e- e-
e-e-
Cr(VI)Cr(III)
Indireta
Tamayo-Figueora, D.; Castillo, E.; Brandão, P. F. B. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 35:58, 2019.Achal, V. et al. Journal of Hazardous Materials. 201-202, 178, 2012.
Andrade, J. A.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 2010.
Processos de
biorremediação
Aeróbia
Anaeróbia
Bioacumulação
Redução
BIOACUMULAÇÃO
Geotrichum sp.
30
31
Fatores interferentes
MatrizLuz
Temperatura
Fatores Físicos
Composição da matrizpH
UmidadeOxigênio dissolvido
Potencial redoxComposição química do poluente
Fatores Químicos
Capacidade de atuaçãoCo-metabolismo
Fatores Biológicos
Andrade, J. A.; Jardim, I. C. S. F. Eclética Química. 35, 3, 2010.
31
32
Resíduos orgânicos perigosos podem ser destruídos em vez de transferidos de uma fase para outra;
Ampla metodologia de aplicação;
A limpeza ocorre in situ, o que elimina o transporte de resíduos perigosos;
Mínimo distúrbio ambiental;
Pode ser usado em conjunto com outras tecnologias de tratamento.
Filho, M. C. M.; Coriolano, A. C. F. Holos. 32, 7, 2016.
32
33
Certos resíduos tais como metais pesados, não são eliminados pelos processos biológicos;
Pode requerer monitoramento extensivo;
Requisitos e eficiência de remoção podem variar consideravelmente de um local para outro.
Alguns contaminantes podem estar presentes em altas concentrações que inibem os microrganismos.
Filho, M. C. M.; Coriolano, A. C. F. Holos. 32, 7, 2016.
33
No próximo seminário........
26 novembro 2019
34
BIORREMEDIAÇÃOBRIGADA!
Cr(VI)
Cu(II)Pb(II)MSc. Mayara Padovan dos Santos