Apresentao do PowerPoint
BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL
PURIFICAO DE GUA
EFLUENTES
BIOSSEGURNAA E ARMAS BIOLGICAS Alunos:
petrleoFases da extrao do Petrleo
Fase artesanal: Extrao feita com bambu. Fase clssica : Extrao
com mtodos convencionais. Fase nova biotecnologia: Extrao com
microrganismos.
Recuperao do petrleoNecessidade de aumentar a quantidade de leo
extrado.
Recuperao primria Princpio natural. (Vazo espontnea) rvore de
Natal. Taxa de recuperao mx. 15%.
Recuperao secundria Decaimento de presso. Processo mecnico de
injeo de gua e gs. Taxa de recuperao mx. 20 a 35%. Primria +
Secundria = 50%.
Recuperao terciria EOR - Enhanced Oil Recovery Mtodo trmico;
Processos qumicos; Deslocamento de miscveis; MEOR.
MEOR Microbial Enhanced Oil RecoveryUtiliza microrganismos ou
produtos de seu metabolismo para recuperao do leo.
Polmeros ou biossurfactantes que :reduzem a tenso superficial
leo-rocha;reduzindo as foras capilares que impedem a movimentao do
leo atravs dos poros das rochas; alm de aumentar a presso exercida
dentro do poo;tambm auxiliam na emulsificao e na quebra dos filmes
de leo das rochas.Estratgias do MEOR Injeo de m.o produtores (cepas
puras) no reservatrio e propagao do mesmo. ( Bioaumentao)
Injeo de nutrientes no reservatrio estimulando o crescimento dos
microrganismos.( Bioestimulao)
Isolamento de microrganismos em biorreatores para a produo do
polmero ou biossurfactante ,e posterior adio ao reservatrio de
leo.Goma Xantana Utilizadas em alimentos, farmcos, cosmticos,
perfurao e recuperao terciria do petrleo.
polissacardeo obtido atravs da fermentao do metabolismo da
Xanthomonascampestris.Como soube que era ideal?Por que aplic-la na
extrao do petrleo?
Caractersticas reolgicas.SubstratoAo da bactria X.
campestrisGoma XantanaSacarose (principal) + extrato de levedura
com peptonas + micronutrientes( K, Fe, Ca)
RECUPERAO
Principais vazamentos de petrleo no mundoComo limpar as manchas
de leo?
Esteiras mecnicas aderentesBarreiras flutuantesQuando os
recolhedores j retiraram boa parte do leo e a mancha est menos
espessa, os tcnicos lanam na gua dispersantes para remediar a rea
contaminadaRemediao
X
Biorremediao (De inicio biossurfactante depois
biodegradadores)
Biossurfactantes Biodegradabilidade, baixa toxicidade e
aceitabilidade ecolgica. Emulsificao e solubilizao de
hidrocarbonetos ou compostos insolveis em gua; Transporte de
hidrocarbonetos;
Utilizao de microorganismos na eliminao ou reduo de poluentes no
ambiente.
Biorremediao in situ
Biorremediao ex situBiorremediaoIn- situ: tcnica visa tratar o
degradar o leo no local da contaminao.pode ser realizada atravs de
trs processos:Biorremediao intrnseca
Bioestmulao
Bioaumentao
BiorreatorLandfarmBiopilhaEx-situ: Ocorre remoo do material
contaminado para outros locais destinados ao tratamento.
BiodegradaoDe hidrocarbonetos
Via de degradao dos BTEXVia aerbiaVia anaerbiaETAPAS INICIAISDA
VIA AeRBIA
Oxidao dos intermedirios centraisVia aerbia
ETAPAS INICIAISDA VIA ANAERBIA
Oxidao dos intermedirios centraisVia aNAerbia
Tratamento de efluentesTratamento de Efluentes
Os efluentes so geralmente despejos provenientes de
estabelecimentos industriais (efluente industrial) ou resultantes
das atividades humanas (efluente domstico) que so lanados no meio
ambiente.Tratamento de Efluentes
Tratamento Preliminar Tratamento Primrio Tratamento Secundrio
Tratamento Tercirio
Tratamento Preliminar Objetiva a reduo de slidos grosseiros em
suspenso. Consiste na preparao do efluente (condicionamento) para o
tratamento posterior, evitando obstrues e danos em equipamentos
eletromecnicos da planta de tratamento. As seguintes tcnicas so
empregadas nesta fase de tratamento:
Gradeamento Peneiramento Desarenao Neutralizao Equalizao
Tratamento Primrio
empregado para a remoo de slidos suspensos e material flotante e
tambm para o condicionamento do efluente para o tratamento
secundrio ou para descarga.
Sedimentao Coagulao/floculao Flotao Precipitao qumica
Tratamento Secundrio
Etapa na qual ocorre a remoo da matria orgnica, por meio de
reaes bioqumicas. Os processos podem ser Aerbicos ou Anaerbicos.
Lodos ativados Lagoas aeradas Lagoas aerbias ou anaerbicasLagoas
facultativas Filtros biolgicos Digestores anaerbios
Tratamento TercirioO tratamento tercirio, tambm conhecido como
tratamento avanado, consiste em uma srie de processos destinados a
melhorar a qualidade de efluentes provenientes dos tratamentos
primrio e/ou secundrio. Geralmente, o tratamento tercirio pode ser
empregado na reduo de: slidos em suspenso, carga orgnica
biodegradvel e no biodegradvel, micropoluentes, cor, sais minerais
e nutrientes, atravs dos seguintes processos:
Lagoas de maturao Filtrao em areia Adsoro com carvo ativado
Troca inica Processos com membranas (ultrafiltrao, osmose inversa,
nanofiltrao) Oxidao qumica
Processos Biolgicos Aerbios e AnaerbiosOs processos Aerbios
simulam o processo natural de decomposio, com eficincia no
tratamento de partculas finas em suspenso. O oxignio obtido por
aerao mecnica (agitao) ou por insuflao de ar. J os Anaerbios
consistem na estabilizao de resduos feita pela ao de
microrganismos, na ausncia de ar ou oxignio elementar. O tratamento
pode ser referido como fermentao mecnica
Processos Biolgicos Aerbios e AnaerbiosAerbico
Vantagens:
Maior rendimento, pois alcanam maiores taxas de remoo da matria
orgnica.Varies de carga orgnica, pH e temperatura.
Desvantagens:
Elevada produo de biomassa.Custos de investimentos e operaes
elevados.Necessita de rea extensa para implantao.
Processos Biolgicos Aerbios e AnaerbiosAnaerbico
Vantagens
Mecanizao reduzida e baixo consumo energticoH gerao de menor
taxa de lodo residual Menor rea para sua instalao.Trata efluentes
com altas concentraes de substncias orgnicas.
Desvantagens
Eficincia inferior aos aerbiosNo suporta grandes variaes de
carga organica, pH e temperaturaTratamento posteriorRisco de emisso
de odores
45Processos Aerbicos: Lodo Ativado
ndice de mecanizao elevado Operaes sofisticadas Elevado consumo
de energia
Os componentes fsicos do sistema so:
Tanque de aerao Tanque de decantao Recirculao de lodo
Processos Aerbicos - Lagoas Aeradas Aerao prolongada Muito
utilizada refinarias de petrleo, indstrias de celulose e papel,
indstrias alimentcias e agroindstriasDependendo do grau de
turbulncia e da concentrao de oxignio dissolvido no interior das
lagoas, pode-se ter dois tipos de lagoas aeradas: lagoas aerbias e
lagoas facultativas.
Lagoa Areada Facultativa Lagoa Aerada AerbicaTratamento Tercirio
- Lagoas de MaturaoSo utilizadas para o tratamento tercirio de
efluentes oriundos de processos biolgicos de tratamento, tais como
filtros biolgicos, lodos ativados e lagoas facultativas. A
finalidade produzir um efluente de alta qualidade atravs da remoo
de slidos em suspenso, da diminuio do nmero de bactrias e das
concentraes de nitratos e fosfatos e, em pequena proporo, de uma
reduo adicional da DBO.
Processos Anaerbicos Digesto AnaerbicaA digesto anaerbia
consiste na estabilizao da matria orgnica, pela ao de bactrias
anaerbias, que convertem a matria orgnica em metano e compostos
inorgnicos como amnia e dixido de carbono.
Microbiologia e Bioqumica dos Processos Biolgicos AnaerbiosA
digesto anaerbia um processo bioqumico complexo, composto por vrias
reaes sequenciais, cada uma com sua populao bacteriana especfica. A
converso de matria orgnica pode ser compreendida como um processo
em quatro etapas: Hidrlise Acidognese Acetognese Metanognese.
HidrliseNesta etapa, o material orgnico complexo convertido em
compostos dissolvidos de menor massa molecular por bactrias
fermentativas hidrolticas (gneros Bacteroides, Clostridium,
Enterobacter, Escherichia, Citrobacter, Butyrivibrio, Eubacterium,
Lactobacillus), que produzem e excretam enzimas (lipases,
proteases, celulases e amilases) que atuam sobre este material.
Quase sempre, a etapa limitante do processo.
AcidogneseCompostos dissolvidos gerados na hidrlise so
absorvidos por bactrias fermentativas acidognicas e transformados
em cidos orgnicos volteis (frmico, actico, propinico, butrico,
valrico).
AcetogneseConverso dos produtos da acidognese em compostos que
formam os substratos para formao de CH4: acetato, H2 e CO2. Atuam
nesta etapa bactrias acetognicas facultativas e anaerbias
obrigatrias.
MetanogneseAtravs da respirao anaerbia substncias orgnicas
simples so convertidas em produtos finais mais simples como CH4 e
CO2. Atuam nesta etapa arquias metanognicas anaerbias obrigatrias.
A metanognese pode ser:
Acetotrfica ou acetoclstica: responsvel por 60 70% da produo de
CH4; gneros mais comuns: Methanosarcina, Methanosaeta.CH3COOH CH4 +
CO2 hidrogenotrfica: respondem por 30% da produo de CH4; gneros
predominantes: Methanobacterium, Methanospirillum,
Methanobrevibacter.4 H2 + CO2 CH4 + 2H2O
Nos ambientes anaerbios tambm se verifica a presena de bactrias
homoacetognicas (gneros Clostridium, Acetobacterium) que consomem
H2 e CO2 para produo de acetato; e bactrias sulfato-redutoras que
promovem a reduo desassimilativa do on sulfato.
baixa [SO4=] atuam como bactrias acetognicas, produzindo
acetato, H2 e S
elevada [SO4=] competem com as metanognicas pelo H2SO4= + 4 H2
S= + 4 H2O
O sulfeto gerado txico para as metanognicas, provoca corroso e
mau cheiro (H2S) e a reduo do CH4 produzido.
Remoo Biolgica de NutrientesRemoo Biolgica de Nitrognio
A remoo biolgica de nitrognio compreende os processos de
nitrificao e desnitrificao.
A nitrificao biolgica o processo pelo qual as formas reduzidas
de Nitrognio, presentes numa gua residual no tratada ou
simplesmente decantada, so parcialmente convertidas a nitrato e
compreende dois estdios:
Nitritao Nitratao
NitritaoOxidao do amonaco sob a forma do ons NH4+ em nitrito,
devido ao de bactrias do gnero Nitrosomonas. Esta reao pode ser
descrita da seguinte forma:
NH3 + H2O NH4+ + OH-
2 NH4+ + 3 O2 -> 2 NO2- + 2 H2O + 4 H+ + Biomassa celular
Nitratao
Oxidao do nitrito em nitrato, que realizada por bactrias do
gnero Nitrobacter, segundo a reao que se segue:
2 NO2- + O2 -> 2 NO3- + Biomassa celular
Condies Ambientais Adequadas Para Os Microrganismos
Oxignio Dissolvido pH Alcalinidade Temperatura Presena de
Txicos
Desnitrificao BiolgicaOs heterotrficos presentes nas lamas
ativadas que so capazes de reduzir os nitratos at ao estado de
nitrognio molecular, na ausncia de oxignio, como o caso do gnero
Pseudomonas. Em geral, h tambm produo em quantidades reduzidas de
N2O.
NO3- + DBO -> N2 + CO2 + H2O + OH- + Biomassa celular
A reduo do nitrato envolve o seguinte processo sequencial:
NO3 -> NO2 -> NO -> N2O -> N2
Purificao da guaFITORREMEDIAO
A utilizao de plantas para remediar a toxicidade
ambiental,degradando, assimilando, metabolizando ou descontaminando
metais, compostos orgnicos, pesticidas e outros solventes,
constitui a tcnica inovadora defitorremediao.
Exemplos:A espcie mais utilizada a Eicchornia crassipes, mais
conhecida como aguap.
Phragmites australis
Thlaspi caerulescens
Aguap (Eicchornia crassipes) um filtro natural, pois apresenta a
capacidade de incorporar em seus tecidos uma grande quantidade de
nutrientes. Suas razes longas e finas, com uma enorme quantidade de
bactrias e fungos, atuam sobre as molculas txicas, quebrando sua
estrutura e permitindo que a planta assimile componentes
txicos.
Vantagens O investimento em capital e o custo de operao so
baixos, j que usa como fonte de energia a luz solar;
Aplica-se a grande variedade de poluentes, podendo remediar
vrioscontaminantes simultaneamente, incluindo metais, pesticidas e
hidrocarbonetos;
Plantas podem ser mais facilmente monitoradas do que, por
exemplo, microrganismos, sendo que muitas espcies vegetais so
capazes de se desenvolver em solos cujas concentraes de
contaminantes so txicas para os microrganismos;
Aplica-se a reas extensas, onde outras tecnologias so
proibitivas;
Faz o processo de retirada do contaminante com o mnimo de
resduos a serem descartados.
Desvantagens Resultados mais lentos do que aqueles apresentados
por outras tecnologias;
O crescimento e o desenvolvimento de algumas plantas so
dependentes da estao, do clima e do solo, envolvendo adequado
fornecimento de nutrientes e gua;
Os contaminantes podem encontrar-se em concentraes muito txicas
a ponto de no permitir o desenvolvimento das plantas;
Apresenta resultados mais satisfatrios quando aplicado superfcie
do solo ou s guas existentes a pouca profundidade.
Resduos industriaisFase clssica: Degradao de diferentes
compostos txicos por ao microbiana com tcnicas de bioaumentao e
bioestimulao.Nova biotecnologia: Insero de genesFase artesanal:
Exposio natural, onde dependendo das condies ambientais o
microorganismo se desenvolvia.CONAMA
Entende-se como resduos industriais aqueles provenientes dos
processos industriais, na forma: Classe 1 - Resduos Perigosos
Inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e
patogenicidade.
Classe 2 - Resduos No-Inertes Combustibilidade,
biodegradabilidade ou solubilidade em gua.
Classe 3 - Resduos Inertes Estes resduos no se degradam ou no se
decompem quando dispostos no solo. A destinao, tratamento e
disposio final de resduos devem seguir a Norma 10.004 da Associao
Brasileira de Normas Tcnicas que classifica os resduos conforme as
reaesque produzem quando so colocados no solo: Microrganismos com
as mais diversas capacidades metablicas so empregados na
biorremediao. como: Azospirillum, Pseudomonas, Enterobacter,
Proteus, Klebsiella.
BIORREMEDIAO
Nova BiotecnologiaBactria Pyrococcus furiosus, que vive dentro
de vulces submarinos, recebeu cinco genes de outra bactria
subaqutica, a Metallosphaera sedula. S consegue comer o gs se a
temperatura for maior de 70 graus.
BIOSSEGURANAHistrico
Conceito: Medidas tomadas para o controle e a minimizao de
riscos vindos das tecnologias de manipulao de clulas.
No Brasil, a legislao engloba apenas tecnologia de Engenharia
GenticaComisso Tcnica Nacional de Biossegurana uma instncia
colegiada multidisciplinar, integrante do ministrio da cincia e
tecnologia com a finalidade de prestar apoio tcnico consultivo e de
assessoramento ao Governo Federal na formulao, atualizao e
implementao da Politica Nacional de Biossegurana relativa a OGMs,
bem como no estabelecimento de normas tcnicas de Segurana e
pareceres tcnicos conclusivos referente a proteo da sade
humana.CTNBioO funcionamento definido pela lei de biossegurana.A
CTNBio composta de membros titulares e suplentes, designado pelo
Ministrio de Estado da Cincia e Tecnologia.Constituda de 27 cidados
brasileiros com grau acadmico de doutor e com destacada atividade
profissional nas reas de biossegurana, biotecnologia, biologia,
sade humana e animal ou meio ambiente.
Lei N 11.105, De 24 de Maro de 2005Os microrganismos so
classificados segundo o risco de causarem danos aos profissionais
quetrabalham com eles e coletividade.
Os critrios so: A patogenicidade para o homemA virulnciaO modo
de transmissoA endemicidade A existncia ou no de uma teraputica
eficazGrupo 1 - nenhum ou baixo risco individual e
coletivoExemplo:
LactobacillusGram-positivas eanaerbiafacultativa,Usado em
indstrias na produo de lacticnios.Grupo 2 - risco individual
moderado, risco coletivo baixoExemplo:
SalmonellaGram-negativa, em forma debacilo,induz a morte da
clula hospedeira, e se dissemina para os tecidos adjacentes,
explicando assim, a infeco do tracto gastrointestinal..Grupo de
Risco 3 (alto risco individual, baixo risco coletivo)vrus da
imunodeficincia humana (HIV).
Exemplo:causa uma doena crnica e progressiva, com impacto no
estado nutricionalGrupo de Risco 4 (alto risco individual e
coletivo)vrus Ebola
Exemplo:causa umafebre hemorrgica, uma das doenas virais mais
perigosas, frequentemente fatal, com ndice de mortalidade de 50 a
90% dos casos.
Armas biolgicasSurgimento e evoluo das armas biolgicas
um mecanismo desenvolvido para espalhar agentes vivos capazes de
infectar um grande numero de pessoas.
Dentre os principais agentes utilizados, esto: Bacillus
anthracis, Yersinia pestis, toxina do Clostridium
botulinum.Caractersticas dos agentes microbiolgicos utilizados como
armasAlta taxa de letalidade
ser disperso na forma de aerossol, ou seja, com tamanho de
partcula entre 1 e 5 m
fcil dispersoPrincipais agentes que apresentam potencial de uso
como armas biolgicasBacillus anthracisToxina do Clostridium
botulinumYersinia pestisVarola maior
