Biotecnologia ambiental

Salvador-BA Janeiro - 2014

A crise ambiental mundial

Histórico do pensamento

ambiental

Questões ambientais: • Questão energética: Como conciliar crescimento econômico e

conservação ambiental?

Composição da matriz energética nacional (2009)

Questões ambientais: • Questão da geração de resíduos sólidos: doméstico

Índices de produção per capita de resíduos sólidos

domiciliares em função da população urbana

(CETESB, 2004)

População (habitantes x 1000)

100 200 500 600

Re

síd

uo

s s

ólid

os (

kg

/ha

b. d

ia)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

Questões ambientais: • Questão da geração de resíduos sólidos: agropecuária

Questões ambientais: •Questão da utilização de resíduos:

Questões ambientais: • Questão da água: Disponibilidade hídrica no mundo

Questões ambientais: • Questão dos efluentes industriais:

SUBSTÂNCIAS COMUNS NOS RESÍDUOS LÍQUIDOS INDUSTRIAIS

DETERGENTES E DESINFECTANTES

TINTAS, VERNIZES E SOLVENTES

RESÍDUOS DE ÓLEOS E LUBRIFICANTES

RESÍDUOS DE DESCARGAS DE FUNDO DE DESTILADORES

COMPLEXOS ANIÓNICOS

SOLUÇÕES E LODOS METÁLICOS E INORGÃNICOS

PESTICIDAS

ÓLEOS E GRAXAS

Estuda o uso adequado da natureza (plantas, animais, bactérias, fungos e outros seres vivos) de forma a se obter

• energia renovável,

• alimentos

• nutrientes em um ciclo de benefícios integrados onde os processos que produzem resíduos servem de base (fornecem insumos) para novos processos.

Biotecnologia Ambiental

Biotecnologia Ambiental

• Aplicação de técnicas biológicas para corrigir ou prevenir problemas de contaminação ambiental, em água, ar e solo.

• Objetiva preservar o meio ambiente e seus recursos do impacto negativo da atividade do homem.

• Aborda as características e o mecanismo de ação de plantas e microrganismos (bactérias e fungos) na biodegradação e bioconversão de compostos orgânicos e inorgânicos, para remediação, tratamento e conversão de resíduos e efluentes.

Sociedade Internacional de Biotecnologia Ambiental

Dispõe sobre o desenvolvimento, uso e regulação dos sistemas biológicos relacionados a:

- Remediação de ambientes

- Processos ambientalmente corretos:

tecnologias verdes ou limpas

desenvolvimento sustentável

Tecnologias verdes ou limpas (“greentech” ou “cleantech”)‏

• biorremediação de ambientes contaminados

(solo, ar e água)‏

• prevenção de danos ambientais

• detecção e monitoramento de contaminação

• aproveitamento de agrorresíduos

• aproveitamento de resíduos industriais (óleos

e gorduras)‏

• aproveitamento de efluentes

Biorremediação Uso de sistemas biológicos (geralmente plantas ou

microrganismos) na redução da poluição do ar, água ou

sistemas terrestres.

Vias metabólicas normalmente utilizadas para

crescimento e produção de energia são usadas para

degradação de poluentes

Biorremediação e biodegradação

Agente poluidor (Contaminante)‏

Mineralização

completa

CO2 +

água+sais

inofensivos

Biodegradação

incompleta

Detoxificação

total Detoxificação

parcial

Compostos

intermediários

menos tóxicos

Tipos de Biorremediação •Bioatenuação- biorremediação intrínseca- ação de

biodegradação natural pela microbiota e/ou flora presente

no ambiente contaminado

Suplementação

( com nutrientes, bactérias, oxigênio, CO2..requisitos outros)..

•Bioaumentação (biomagnificação)- adição de

microrganismos

•Fitorremediação

•Bioestimulação- adição de nutrientes e/ou sais

•Bioventilação- Adição de gases (CO2, O

2) por aeração do

ambiente

•Landfarming- Adição de O2 e microrganismos

Bioatenuação Biodegradabilidade

São facilmente biodegradáveis (conceito de

biodegradabilidade, segundo a OCDE -

Organization for Economic and Development -

Norma 310F), quando mais de 60% do produto é

degradado num período de 28 dias, que indica a

tendência do produto ser totalmente biodegradável

num ambiente aeróbio.

Bioaumentação Produção de Inoculantes

Bioaumentação Produção de Inoculantes

LAND FARMING 1. PEAD revestimento

2. Bomba para coleta

lixiado

3. Camada de pedra

4. CAMADA DE SOLO

A TRATAR

5. Feno de alfalfa para

reter umidade

6. Rodas do sistema de

irrigação

7. Tubulação com

suficientes

perfurações

8. Tubo flexivel coleta

do lixiviado

9. Válvula controla

subida para o

bioreator ou para

tanque de água

10. Mangueira de

recirculação

11. Biorreator (bactéria)‏

12. Tubulação de água

13. -16- Sistema

distribuição água

Biorremediação de efluentes

industriais

Microrganismos nas estações de tratamento de

esgoto e de efluentes industriais removem

a maior parte dos poluentes antes destes serem lançados

no mar.

Aumento da atividade industrial aumentou

necessidade de eliminar especificamente poluentes como:

compostos de fosforo, nitrogênio, metais pesados e

compostos a base de cloro

Ar e poluentes gasosos No início foram usados filtros preenchidos com

composto para a retirada de odores.

Taxas de processamento baixas

e vida curta

Bioscrubber

Solo

In situ

Ex situ

Aplicáveis as tecnologias bioestimulação,

bioventilação dentre outras

BIORREATORES

Resíduos sólidos

Digestão anaeróbica

Compostagem

Biogás

+

Residuos

estáveis

Ciclagem

nutrientes

Estratégia de

biorremediação

Fertilizante

Baixa

liberação

Alternativa

incineração

Detecção e monitoramento

• Inumeração microrganismos- técnicas de biologia molecular e imunoensaios

• Técnicas para detecção microbiana-FISH e outras

• Biosensores ( biológicos+ eletrônicos)- avaliação de poluentes

Bioconversão de agrorresíduos

37,9 37,3 34,0

8,8

23,720,9

4,8

20,926,5

1,4

10,95,9

15,2

2,02,2

32,0

5,210,5

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

BRASIL 2009 OECD 2007 MUNDO 2007

BIOMASSA

HIDRÁULICA E

ELETRICIDADE

URÂNIO

CARVÃO MINERAL

GÁS NATURAL

PETRÓLEO e

DERIVADOS

251,5 11.7415.590 milhões tep

45,4 12,96,7 % Renováveis

Bioconversão de agrorresíduos

0

10

20

30

40

50

60

70

19

71

19

75

19

79

19

83

19

87

19

91

19

95

19

99

20

03

20

07

BAGAÇO NO SETOR ENERGÉTICO

CARVÃO VEGETAL EM FERRO-GUSA E AÇO

BAGAÇO NA INDÚSTRIA

Bioconversão de agrorresíduos

Bioconversão de agrorresíduos

Bioconversão de agrorresíduos

Projetos Brasileiros ligados à Biotecnologia Ambiental

• Xilitol a partir do bagaço de cana-de-açúcar;

• • PHB (polihidroxibutirato) plástico biodegradável a partir de microalga;

• • FOS (frutooligossacarideos) a partir de sacarose;

• • Membranas cerâmicas esterilizantes;

• • Etanol a partir de microalgas - processo fermentativo e biodiesel de microalgas (processos acoplados);

• • Seqüestro de gás carbônico com o uso de microalgas;

• • Butanol a partir de microalgas - processo fermentativo;

• • Fermentação extrativa - novo sistema de extração de álcool das dornas;

• • Cultura mista de bactéria (Zymomona mobilis) e levedura (Saccharomyces cerevisae) para produção de etanol;

• • Clarificador orgânico enzimático de açúcar;

• • Gaseificação de biomassa para geração de energia;

• • Etanol a partir da gaseificação de biomassa (processo fermentativo ou catalítico);

• • Bio-gasolina via pirólise a partir de óleo vegetal residual;

• • Butanol a partir de cana-de-açúcar;

Biotecnologia ambiental

A TERRA AGRADECE!