biorremediação de compostos orgânicos e...

René P. Schneider

Laboratório de Microbiologia Ambiental, Instituto de Ciências Biomédicas, Av. Professor Lineu Prestes, 1374 CEP 05508-900

Universidade de São Paulo

Biorremediação de Compostos Orgânicos e Inorgânicos

Biorremediação: Emprego de microrganismos ou de suas enzimas para

degradar ou inativar compostos tóxicos

Biotransformação: modificação de estrutura de uma molécula catalizada

por reação enzimática

Biodegradação: destruição enzimática de moléculas

Biomineralização: degradação biológica de uma molécula até os seus

constituintes inorgânicos: CO2, H2O, NH4+, SO4

2-, PO3

3-, etc,

Quebra do anel aromáticointermediário-chave:catecol

Regra geral: degradar a molécula do poluente até obter uma estrutura comum ao metabolismo básico da célula: glicólise,

ciclo de Krebs, etc.

Biodegradação Catabólica: Poluente fornece Energia e Componentes da Célula

Dehalococcoides

Deshalogenações respiratórias

Methylosinus

Co-metabolismo: Exemplos

Biodegradação de Compostos inorgânicos

Biodegradação: NO3- ( N2), SO4

2- ( H2S).

Biosorção: adsorção de íons de metais do glicocálix da superfície da célula

Bioprecipitação: produção de sulfetos por bactérias redutoras de sulfato pode resultar da precipitação de sulfetos de metais.

Biotransformação (metais): alteração do estado de oxidação pode tornar um metal insolúvel ou menos tóxico:Cr(VI) Cr(III): reduçãoAs(III) As(V): oxidação

Biodegradação: Formação de Intermediários Tóxicos

Metabolismo animais

Acefato866 mg/kg (fêmeas)945 mg/kg (machos)

Metamidofós

16 mg/kg (fêmeas)21 mg/kg (machos)

DMPTO,S-dimethyl

phosphorothionate

S-methyl acetylphosphoramidothioateO-methyl N-acetyl

phosphoramidate

Biodegradação microrganismos, animais, plantas

Biodegradação microrganismos, animais, plantas

Biodegradação microrganismos

Hidrólise meio-ambiente

Biorremediação Rio Pinheiros

Gasosa Odores

Líquida

Sólida

Composição Matéria OrgânicaComponente % peso Compostos Unidade Moléculas

diferentes Básica diferentes

Água 70 1 - 1Proteínas 15 3.000 aminoácido 20DNA 1 1 nucleotídeo 4RNA 6 > 3.000 nucleotídeo 4Polissacarídeos 3 5 açúcares ~50Membranas 2 > 350 lipídios < 350Monômeros 2 500 - 500Íons inorgânicos 1 20 - 20

Biorremediação Rio Pinheiros

Biorremediação de matéria orgânica depende de processos de hidrólise de polímeros

It was actually not the disease, but rather the smell of the polluted Thames River, that caused the UK Parliament to decide, after the ‘big stink’ of the summer of 1858, to allow the construction of the main London sewers, creating a bypass along the Thames to sea. In those days the curtains and drapes of the Houses of Parliament, were treated with ‘chloride of lime’ to combat the odours. In spite of these attempts Parliament was closed in 1858 because of the unbearable smells from the river.

Compostos que causam Odor

Harreveld, A. P. Odor Regulation and the History of Odor Measurement in Europe

mercaptanas, sulfeto de metila e de dimetila, polisulfetos, skatole (de triptofano), aminas (putrecina, cadaverina e β-feniletilamina), ácidos graxos (butírico, propiônico e esteárico), gás sulfídrico, amônia, etc.

Degradação Anaeróbia de Polímeros Biogênicos:Ambientes com elevada concentração de sulfato

Polímeros

Monômeros

Ácidos graxos de baixo peso molecular

ÁlcooisLactato

Succinato

AcetatoH2, CO2,CH3-R, HCOO-

H2S, CO2

Fermentadores primários

Fermentadores secundários

Fermentadores secundários

Fermentadores primários

Fermentadores primários

Redutoras de Sulfato

Redutoras de Sulfato

Redutoras de Sulfato

Biodegradação de Compostos que causam Odor na Fase Gasosa

Os Compostos mal-cheirosos são produzidos na coluna de água ou no sedimento?

Como Minimizar a Produção de Odores no Rio por Biorremediação?

Estimular a Biodegradação Anaeróbia com Aceptores Finais de Elétrons mais Energéticos

Shing Mun River, Hong Kong

Shing Mun River, Hong Kong

Shing Mun River, Hong Kong

Shing Mun River, Hong Kong

Bactérias Desnitrificantes para Biorremediação de Sedimentos

Compostos voláteis

Gás de efeito estufa. 1 molécula corresponde a

250 moléculas de CO2.

Reage com o ozônio atmosférico:NO + O3 NO2 + O2

Condicionantes para o Sucesso da Biorremediação com Nitrato dos Sedimentos

Tempo de residência hidráulica ~6 horas Idade do lodo (recirculação de sólidos) ~ 5 a 15 dias Concentração de biomassa: 1,5 a 6g/L Eficiência de remoção da carbono dissolvido: 85 a 95% Essencial: formação de flocos

Biodegradação de Compostos que causam Odor na Fase Líquida

Tratamento de Águas Residuárias na Bacia

Reatores de Membrana para Tratamento de Esgotos

Performance MBR Submerso com Placas: Kubota Porlock: 1900m3/dia

em 6 anos de operação: troca de 13 placas de membranas de um total de 3600, 8 limpezas químicas

Pasig River River, Manila

Muito Obrigado!

schneide@icb.usp.br(011) 3091 7745