Apresentação do PowerPoint · Consumidor de agrotóxicos Maior do mundo 539,9 mil ton em 2017...

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