UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES

PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”

AVM FACULDADE INTEGRADA

CONTRIBUIÇÃO A GESTÃO AMBIENTAL: A

BIORREMEDIAÇÃO DE SOLO CONTAMINADO

COM PETRÓLEO

Por: Danielle Reichwald

Orientador

Profa Maria Esther

Rio de Janeiro 2011

2

UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES

PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”

AVM FACULDADE INTEGRADA

CONTRIBUIÇÃO A GESTÃO AMBIENTAL: A

BIORREMEDIAÇÃO DE SOLO CONTAMINADO COM

PETRÓLEO

Apresentação de monografia à AVM Faculdade

Integrada como requisito parcial para obtenção do

grau de especialista em Gestão Ambiental.

Por: Danielle Reichwald

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AGRADECIMENTOS

Ø Á Deus, em primeiro lugar.

Ø À minha orientadora Maria Esther por toda atenção.

Ø Ao meu irmão, pelo grande incentivo ao recomeço dos estudos.

Ø A Ronaldo dos Santos sem tamanho.

Ø Ao CETEM.

Ø Às pesquisadoras, Dra Andréa Rizzo Camardella e Claudia Duarte Cunha ,

Regina Carriso e Cristina Sissino.

Ø À amiga Cristina Messias, pelas incansáveis palavras de incentivo.

Ø À amiga Claudia Affonso, pela generosidade, carinho e amizade.

Ø À amiga Bianca Manhães, minha primeira amiga no Cetem.

Ø À amiga Natália Franco, por todo o incentivo e pelas valiosas “dicas”.

Ø Aos amigos, Elton Santos, Maria Clara Telhado, Cristiane Olimpio, Priscila

Casal, Carla Ferreira, Bianka dos Santos, Clenilson Junior e Isabelle Barros.

Ø Ao meu amigo Junior por toda força.

Ø Á amiga Daniele Leonel por tudo.

Ø A todos os amigos que fiz no CETEM, pela convivência e auxílio durante o

período que estive no laboratório: Grace, Jorginho, Ary, Diego Cara, Fábio

dos Santos, dentre outros.

4

Ø Á minha comadre Rosane Maria e cunhada Gicelli Montuan.

Ø A uma pessoa muito especial Tânia Varjão.

Ø Ao meu namorado Albert Melandre, que sem dúvida tornou os meus dias de

vida bem mais agradáveis. Por toda paciência em momentos “TPMICOS’’.

Ø Ao meu lindo cachorro Pietro.

5

DEDICATÓRIA

“Agradeço a Deus pela vida ..

Plante seu jardim e decore sua alma, ao invés de

esperar que alguém lhe traga flores.

E você aprende que realmente pode suportar

que realmente é forte, e que pode ir muito mais longe

depois de pensar que não se pode mais.

E que realmente a vida tem valor

e que você tem valor diante da vida !“

William Shakespeare

Dedico à minha mãe Ivone Faria

Reichwald (in memorian) e ao meu filho

Allan Fonseca Filho.

6

RESUMO

Um dos grandes problemas ambientais atuais é a contaminação de

solo por derramamento de petróleo e quando ocorre este tipo de contaminação,

há uma necessidade de mitigar para minimizar os impactos no meio ambiente.

Para reverter esses passivos existem várias técnicas, como as físicas,

químicas e biológicas. Entretanto, as técnicas biológicas (Biorremediação) são

consideradas de baixo custo e eficazes para redução do petróleo. Alguns tipos

de atividades biológicas em biorreator merecem destaque por condicionamento

a lei, o que será o contexto deste trabalho.

Dessa forma, o objetivo principal foi identificar fatores que podem

limitar o processo de biorremediação em biorreator de solo contaminado por

petróleo, adicionalmente buscou-se descrever etapas com alto risco de infração

às leis ambientais vigentes. Como contribuição a gestão ambiental, o principal

objetivo foi fazer um guia prático para futuros trabalhos na área.

Palavras chaves : impacto ambiental, biorremediação, biorreator, leis

vigentes.

7

Metodologia A execução deste trabalho foi realizada a partir de pesquisas feitas por meio de

uma revisão bibliográfica tendo como fonte de consulta, livros de séries

ambientais, teses e dissertações acadêmicas, legislações, artigos científicos e

bem como sites específicos como PETROBRAS, EMBRAPA, CETESB, ANP,

DNPM.

8

Lista de Figuras

Figura 1- Imagem do biorreator (a) e das pás agitadoras no seu

interior (b) na unidade piloto no CETEM

25

9

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO 10

CAPÍTULO I - O petróleo 13

CAPÍTULO II - Contaminação dos solos 17

CAPÍTULO III – Política Ambiental na Biorremediação 27

3.1 Biorremediação em Biorreatores 31

3.2 Aspectos gerais e legais que afetam o processo 32

CONCLUSÃO 36

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 37

ÍNDICE 44

FOLHA DE AVALIAÇÃO

10

Introdução

Os problemas Ambientais estão entre os mais graves de qualquer

grande país. Contaminações em solos com óleo cru não é uma novidade; ao

contrário, há registros desse tipo de poluição desde 1754. No entanto, foi a

partir de década de 60 que as atenções se voltaram para essa realidade e

várias técnicas de tratamento passaram a ser adotadas (RIZZO, 2008). A

exploração do petróleo é uma atividade que pode ser considerada como uma

fonte de riscos ambientais face aos impactos associados à sua atividade.

Segundo FREITAS (2009), há crescente tendência mundial voltada

para a questão ambiental, a qual foi fortalecida pela assinatura de várias

nações, de diferentes tratados que pregam política ambiental na preservação

dos recursos naturais da Terra. A disposição de resíduos no meio ambiente

vem aumentando o interesse da sociedade, que busca através de mecanismos

legais, o desenvolvimento sustentável com a menor geração possível de

resíduos. A caracterização destes passivos e suas possíveis formas de

reutilização é uma exigência legal, que traz consigo responsabilidades não só

ambientais, mas também econômicas e sociais.

Os métodos de tratamento mais utilizados na indústria do petróleo são

divididos em tratamentos térmicos, físico-químicos ou biológicos. Sendo uma

estratégia atraente para a remediação de ambientes contaminados, tem-se o

tratamento biológico, ou a biorremediação. Esses tratamentos possuem

vantagens, como:

Ø A aplicação envolve o uso de equipamentos de fácil obtenção,

instalação e operação.

Ø A elevada potencialidade do uso de microrganismos, apontados

na literatura como agentes degradadores das mais diversas substâncias, aliada

ao cada vez mais frequente emprego da biotecnologia nas questões de caráter

ambiental, indicam o tratamento biológico como um dos mais promissores

11

meios de reduzir os efeitos adversos dos hidrocarbonetos sobre o meio-

ambiente (MELO, 2009).

Ø Biorremediação é um processo de tratamento que utiliza a

ocorrência natural de microrganismos para degradar substâncias toxicamente

perigosas transformando-as em substâncias menos ou não tóxicas. A

biorremediação é um dos "Top 10 de biotecnologias para melhorar a saúde

global”. Grandes quantidades de produtos químicos tóxicos são liberados no

ambiente, ou deliberadamente como na aplicação de agrotóxicos, ou

acidentalmente como no caso de derramamentos de óleo (EZEZIKA &

SINGER, 2010).

Dentre as principais tecnologias empregadas na biorremediação

podem ser citadas os biorreatores, unidades onde ocorre a remoção da matéria

orgânica pela ação de microrganismos aeróbios submetidos à agitação e

aeração (KHAN et al., 2004).

Ultimamente, cresce o número de trabalhos envolvendo o uso de

biorreatores para tratamento de solos contaminados e de resíduos sólidos.

Esta pode estar associada a técnica específica visando o aumento da atividade

microbiana como, por exemplo, o bioestímulo, o bioaumento, a adição de

biossurfactantes e a incorporação de materiais estruturantes ( RIZZO, 2008).

O presente trabalho propor-se investigar às leis vigentes relacionadas à

remediação de solo contaminado com petróleo e identificar etapas criticas

relacionadas ao processo de biorremediação em biorreator com solo

contaminado com petróleo que possa infligir às leis vigentes. Elaborar um

manual prático como guia para o gestor da área.

Do ponto de vista ambiental, citar novos potenciais que tragam

benefícios e fortaleçam os anseios de uma sociedade cada vez mais

preocupada com o meio ambiente e com a geração de passivos ambientais, é

adotar o que está preconizado na Agenda 21. E não é de outra forma, se não a

12

investigação científica, a causa e precursora de novas tecnologias de uso

destes resíduos que visam maior produtividade no campo, com mais economia

e sustentabilidade (Freitas, 2009).

13

Capítulo I

O Petróleo

O petróleo é um óleo de origem fóssil, que leva milhões de anos

para ser formado nas rochas sedimentares (PETROBRAS, 2012). Sua larga

importância na sociedade atual está baseada na sua utilização como matéria-

prima básica para mais de 6.000 produtos (RIZZO, 2008). Por meio do

processo de destilação fracionada do petróleo, obtêm-se os produtos utilizados

na fabricação de plásticos, tintas, querosene, produtos cosméticos e em muitas

outras aplicações (DNPM, 2009).

Segundo TELHADO (2009), o petróleo é composto por processos

biogeoquímicos, é uma mistura complexa de hidrocarbonetos. Possui, em

termos de abundância, entre 10000 e 100000 constituintes quimicamente

isolados e sua composição modifica em função de sua localização geográfica e

das condições físico – químicas e biológicas que o originaram.

O óleo cru, fração líquida do petróleo, é quimicamente, fisicamente e

biologicamente perigoso porque ele sobrepuja muitos compostos tóxicos, entre

eles os HPA´s em concentrações relativamente altas. Os HPA´s são avaliados

a classe de carcinógenos humanos mais largamente distribuída no ambiente, e

uma das suas fontes é por meio da contaminação por petróleo. Seu

metabolismo origina compostos epóxidos com propriedades mutagênicas,

tendo sido relatados inúmeros casos de câncer no intestino, pulmão, fígado,

pâncreas e na pele (TELHADO, 2009).

O petróleo no estado bruto tem raríssimas aplicações, servindo quase

que somente como óleo combustível. Para que o potencial energético do

petróleo seja aproveitado ao máximo, ele deve ser submetido a uma série de

processos, a fim de se desdobrar nos seus diversos derivados (MARIANO,

2001).

No ano de 1847 em Pitsbourg (Pensilvânia, EUA) se tornou mais

intensa a utilização do petróleo quando um comerciante resolveu engarrafar e

14

vender petróleo nativo de vazamentos naturais, para ser empregado como

lubrificante e cinco anos mais tarde (1852), um químico canadense expôs que

o aquecimento e a destilação do petróleo produzia um líquido que podia ser

utilizado em lâmpadas, o querosene (RIZZO,2008).

Em 1858 na Bahia (Brasil) foi concedido o primeiro direito de

exploração de mineral betuminoso (DNPM, 2012).

Segundo a DNPM (Departamento Nacional de Produção Mineral, 2012)

no século XIX, o óleo de baleia passou a ser substituído pelo querosene na

iluminação pública, com isso, teve início o uso comercial do petróleo – mais

exatamente em 1859, quando trouxe a produção por um poço de 21 metros de

profundidade perfurado pelo Coronel Edwin Drake em Tittusville (Pensilvânia,

EUA).

Atualmente o Brasil ocupa o 17º lugar no ranking mundial de reservas

de petróleo, e aparece na 11º posição entre os maiores produtores do planeta.

A Petrobras é a terceira maior companhia de energia do mundo, com produção

média diária de 2,6 milhões de barris de óleo equivalente. Fundada em 1953 e

presente em 30 países e em todos os continentes, a companhia é uma

sociedade anônima de capital aberto e de econômia mista, sob controle do

governo brasileiro, por meio do Ministério de Minas e Energia (PETROBRAS,

2012).

Atualmente 80% da energia consumida no mundo vêm de combustíveis

fósseis, sendo (DNPM, 2012):

Ø 33% do petróleo;

Ø 25% do carvão;

Ø 21% do gás natural.

De acordo com ANP (Agência Nacional de Petróleo, 2012), a produção

de petróleo no Brasil em fevereiro 2012 foi perto 2,205 milhões de barris/dia

15

(bbl/d), ficando, pelo terceiro mês consecutivo, acima de 2,2 milhões de bbl/d.

Teve aumento de quase 6,9% na produção de petróleo em comparação com o

mesmo mês em 2011 e redução em torno de 1,1% em relação ao mês anterior.

Mais de 90% (91,7%) da produção de petróleo é originário de campos

operados pela Petrobras. O campo de Marlim Sul foi o de maior produção de

petróleo, com uma média de 352,8 mil barris de óleo equivalente/dia (boe/d).

Entre os 20 produtores de petróleo, três são operados por empresas

estrangeiras: Frade/Chevron (11º lugar), Peregrino/Statoil (12º), e Ostra/Shell

(15º). Os três campos terrestres com maior produção de petróleo, em barris de

óleo equivalente, foram Leste do Urucu (Amazônia) , Rio Urucu (Amazônia) e

Carmópolis, respectivamente.

A exploração de petróleo na região amazônica tem uma longa história.

O início das atividades ocorreram por mediação do Serviço Geológico e

Mineralógico do Brasil (SGMB), fundado em 1907, seguindo após com o

Departamento Nacional da Produção Mineral (DNPM), criado em 1933, e, mais

adiante, com o Conselho Nacional do Petróleo (CNP), instituído em 1938.

Porém, só a partir da criação da Petrobras, em 1953, a região começou a ser

mais intensamente explorada (ANP, 2012).

De acordo com as informações na base de dados da ANP, as

atividades típicas do ciclo de exploração (sísmica, perfuração), de produção e

de transporte de petróleo na Amazônia envolvem adulterações ambientais nas

áreas afetadas, porém desde que executadas de acordo com as melhores

práticas da indústria e a experiência acumulada na operação em ambientes de

florestas tropicais, podem ter seu impacto bastante atenuado.

A indústria do petróleo depara-se dividida em quatro grandes grupos:

Upstream (exploração e produção de petróleo e gás), o Midstream (transportes,

processamento e armazenamento de petróleo e gás), o Downstream

(refinação, comercialização e marketing) e os Petroquímicos (ALVAREZ, 2009).

16

Segundo RIZZO (2008), pode-se afirmar que de todas as etapas que

compõem a cadeia produtiva do petróleo, o transporte, a exploração, a

produção em terra e a comercialização são as que potencialmente podem vir a

poluir os solos.

17

Capítulo II

Contaminação de solos

Poluentes ambientais são determinados como compostos químicos de

origem sintética ou natural, que são lançados no ambiente, por meio de

atividades antropogênicas, e acarretando efeitos desagradáveis aos seres

humanos podendo, ainda, comprometer a biota, virando inviável a utilização

dos recursos para, fins comerciais, industriais e recreativos. Na maioria das

vezes, o efeito pode ser tóxico. São relevantes não só o aspecto ambiental e a

saúde pública, mas o acontecimento de episódios críticos de poluente de

âmbito mundial, tais como a questão de áreas contaminadas (Barros et al,

2010).

De acordo com TELHADO et al 2010, a Companhia de Tecnologia de

Saneamento Ambiental - CETESB, uma área contaminada pode ser definida

como área, local ou terreno onde há comprovadamente poluição ou

contaminação, originada pela introdução de algumas substâncias ou resíduos

que nela tenham sido depositados, acumulados, armazenados, enterrados ou

infiltrados de forma planejada, acidental ou até mesmo natural.

A elevação dos níveis de contaminação de solos por hidrocarbonetos

derivados de petróleo têm sido destaque nas últimas décadas, especialmente

em função da frequência com que as ocorrências são apuradas e da gravidade

com que o meio ambiente é afetado. Os principais grupos de poluentes

encontrados nas áreas contaminadas foram: solventes aromáticos,

combustíveis líquidos, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), metais e

solventes halogenados. Entre os combustíveis líquidos, destacam-se os

derivados de petróleo: óleo diesel e gasolina (BAPTISTA, 2007; CETESB,

2010).

No Brasil, raros Estados têm legislação catalogada à contaminação do

solo e das águas subterrâneas por petróleo, tais qual São Paulo e Rio de

Janeiro. Entretanto, o Instituto Estadual do Ambiente (INEA), órgão ambiental

18

estadual do Rio de Janeiro (RJ), segue os valores orientadores constantes da

“Lista Holandesa”, como base para estabelecer valores de qualidade do solo

(TELHADO, 2008).

A poluição do solo ocorre pela introdução de elementos ou substâncias

que possam prejudicar a atividade dos componentes bióticos desse

ecossistema, e, por conseguinte, afetam sua funcionalidade e sustentabilidade

(BARROS et aL 2010).

O solo possui uma grande variedade de funções vitais de caráter

ambiental, ecológico, social e econômico (BARROS et al 2010). Sua qualidade

está resguardada pela Política Nacional do Meio Ambiente. (TELHADO, 2008).

O solo contaminado com petróleo não é uma novidade, existem notas

com esse tipo de poluição desde 1754. Após a década de 60, que as

precauções se voltaram para esse fato e várias técnicas de tratamento

passaram a ser adotadas. Essas técnicas baseiam em processos físicos

(lavagem, extração à vapor), químicos (extração por solvente, processos

oxidativos avançados – POAs, desalogenação química, correções superficiais),

térmicos (dessorção térmica, incineração) e biológicos (landfarming”, air

sparging, biosparging, bioventilação, biopilhas, biorreatores e fitorremediação).

Contudo, o tipo de tratamento a ser adotado deve ser avaliado individualmente,

estimando as particularidades de cada contaminante e os custos envolvidos

(RIZZO, 2008).

Segundo FRANCO 2008, a gravidade da elucidação dos processos de

multicontaminações deriva na necessidade de monitoramento e remediação de

áreas contaminadas, para a remoção do óleo, o tratamento mais apropriado é a

biorremediacão. Todavia o impacto no solo pela contaminação por petróleo

pode derivar em grandes perdas de sua qualidade. A perda, em grande parte, e

consequência da toxidez desses poluentes aos processos biológicos

catalisados pelos microrganismos do solo.

19

A biorremediação é um bioprocesso que emprega microrganismos para

remediar contaminantes, por meio de mecanismos de biodegradação naturais

(biorremediação intrínseca ou atenuação natural) ou pelo aumento da

biodegradação natural por adição de microrganismos (bioaumento), nutrientes,

água, doadores e aceptores de elétrons (bioestímulo) (TELHADO, 2009). “Além

disso, é um dos “Tops 10” de biotecnologias para melhorar a saúde global”,

podendo tratar grandes quantidades de produtos químicos tóxicos que são

liberados no ambiente, deliberadamente como na aplicação de agrotóxicos, ou

acidentalmente como no caso de derramamentos de óleo (EZEZIKA &

SINGER, 2010).

A biorremediação engloba uma série de tecnologias e técnicas

distintas para tratamento não só de solos, como também de águas

contaminadas e outros resíduos, e que podem ser classificadas como

processos de tratamento ex-situ ou in-situ. Os processos de tratamento ex-

situ são aqueles que envolvem a remoção física do material contaminado do

local original e o encaminhamento do mesmo para o processo de

tratamento em si, que ocorre em outro local. Por outro lado, os processos

de tratamento in-situ são baseados no estímulo à biodegradação de

contaminantes no solo e da água, sem a escavação da camada

contaminada do solo, através da adição de nutrientes (principalmente

nitrogênio, fósforo e potássio), oxigênio e, em alguns casos,

microrganismos. Normalmente os processos de tratamento in-situ são

associados a sistemas de bombeamento e recirculação de água, de forma a

transportar/suprir nutrientes e oxigênio aos aqüíferos contaminados e solos

associados (RIZZO,2008).

As principais tecnologias empregadas na biorremediação são:

ü “Bioventing” (ou bioventilação) - In situ - que consiste na

introdução de ar na zona insaturada do solo, a fim de estimular o processo

microbiano aeróbico de degradação( RAIMUNDO, 2004).

ü “Air Sparging” - In situ - utiliza o insuflamento de ar ou oxigênio

na zona saturada do solo com o objetivo de promover uma espécie de

20

"stripping" na água subterrânea e desprendendo os compostos orgânicos

voláteis a serem captados em superfície geralmente por sistema de extração

de Vapor. A injeção de ar no solo também promove a biodegradação dos

contaminates Biorremediação pela atividade bacteriana aeróbica;

ü "Biosparging” - In situ - que objetiva estimular a degradação de

compostos voláteis, transferindo estes da zona saturada para a zona

insaturada, pela injeção de ar enriquecido com O2;

ü “Bioslurping” ou extração multifásica - In situ - consiste na

instalação de um tubo de sorção, conectado a uma bomba de vácuo, o qual

remove o produto livre (vapor) junto com um pouco da água subterrânea.

Associa elementos de bioventing e bombeamento para recuperar

contaminantes livres de águas e solos subterrâneos promovendo a

biorremediação aeróbia de hidrocarbonetos. (RIZZO, 2008);

ü Pump-and-treat” ou bombeamento e tratamento - In situ - a

remediação de contaminantes em solo ou água subterrânea, pelo o uso de

barreira hidráulica, é chamada em inglês de 'pump-and-treat' que significa

bombeamento e tratamento. É um processo físico ex situ de extração de águas

contaminadas da zona saturada. Nesse método, a água contaminada por

poluentes orgânicos é retirada por bombeamento, submetida a um processo de

remoção de poluentes e descarregada, às vezes, de volta ao reservatório

natural. Apesar de ser eficaz no controle da migração de plumas de

contaminação, o pump-and-treat possui várias restrições físicas e químicas que

limitam a sua eficácia quanto à remediação em longo prazo, principalmente se

utilizado de forma isolada, ou no caso de aquíferos contaminados com líquidos

não miscíveis com a água (NAPLs - Non Aqueous Phase Liquids). Técnicas

adicionais e associadas a sistemas de controle de migração de plumas são

muitas vezes recomendadas, tendo em vista o lento processo de dissolução

natural desses líquidos em águas subterrâneas (NOBRE & NOBRE, 2003);

21

ü Fitorremediação - In situ - dentre os processos biológicos, a

fitorremediação, que submerge o emprego de plantas empregadas como

agentes despoluidores de solo. Sua utilização tem sido avaliada,

especialmente, em solos contaminados com metais pesados (ACICIOLY &

SIQUEIRA, 2000) mais adiante dos tratamentos em solos contaminados por

petróleo e derivados de petróleo e outros compostos orgânicos (ANDERSON &

WALTON, 1995; CUNNINGHAM et al., 1996; CORSEUIL & MORENO, 2001);

ü “Landfarming” - Ex situ - consiste na degradação biológica de

resíduos em uma camada superior de solo, que é periodicamente revolvida

para haver aeração ( RIZZO,2008);

ü Atenuação Natural Monitorada - In situ - o processo ocorre sem

intervenção humana e a redução da contaminação ocorre pela biodegradação

do contaminante, sua diluição simples, dispersão, volatilização ou ainda pela

adsorção (TELHADO, 2009);

ü Biopilhas - Ex situ - consiste na construção de células ou pilhas

de solo contaminado de forma a estimular a atividade microbiana aeróbica

dentro da pilha através de uma aeração (RIZZO, 2008);

ü Biorreatores - Ex situ - são sistemas inteiramente fechados que

permitem o controle de emissões, e oferecem benefícios, tais como:

monitoramento efetivo do processo, maior controle das variáveis do processo

(temperatura, umidade, valor de pH etc.), melhor incorporação de aditivos,

redução do tempo de processo, etc.(Alef & Nannipieri,1995).

ü Biorremediação Eletrocinética - In situ - método apropriado para o

tratamento de solos que dominem alto teor de material fino (silte, argila) que se

fundamenta na introdução de uma corrente elétrica no solo. A corrente direta

(CD) promove o transporte de espécies químicas solúveis (nutrientes e

aceptores de elétrons) por meio de solos com baixa permeabilidade,

indiretamente contribuindo para o aumenta a disponibilização dessas espécies

22

para os microrganismos e, por conseguinte, aumentando a eficiência do

processo de biodegradação do contaminante.

Diversas táticas de biorremediação envolvendo o aumento da atividade

microbiana podem ser utilizadas em ambientes contaminados, a fim de

apressar o processo natural de biodegradação desses compostos. A

biodegradação é o acontecimento pelo qual os compostos orgânicos são

degradados biologicamente, pelo meio de reações em cadeia do tipo oxidação,

redução, hidrólise, desahalogenação, desalquilação, ruptura de anéis e

condensação. Por mediação dessas reações, essas substâncias críticas

podem ser mineralizadas a CO2 e H2O, transformadas em outros compostos

menos tóxicos ou, às vezes, com maior toxicidade do que o inicial (ZAGATTO

et al., 2006).

Providenti et al. (1993), afirmam que os fatores catalogados ao

contaminante e ao lugar contaminado podem limitar os processos de

biodegradação. As normas de condições ambientais adequadas são

fundamentais para que o processo de biorremediação seja eficaz. O não

segmento das normas faz com que o crescimento e a sobrevivência dos

microrganismos envolvidos no processo sejam severamente afetados e, por

conseguinte, a biodegradação dos compostos poluidores será comprometida.

Dentre as técnicas de tratamentos de solo, as mais usadas para

ultrapassar as limitações da atividade microbiana e, por conseguinte, acelerar a

degradação dos hidrocarbonetos poluentes é: adição de microrganismos

geneticamente modificados (OGM´s) e a adição de material estruturante;

adição de fontes de nutrientes e oxigênio (“Bioestimulo”); aumento da

microbiota do solo através da adição de microrganismos endógenos ou

exógenos (“Bioaumento” e/ou “Bioenriquecimento”); aumento da

disponibilidade dos hidrocarbonetos ao ataque dos microrganismos através da

adição de surfactantes ou de microrganismos com habilidade de produzir

biosurfactantes (RIZZO, 2008).

23

A utilização de surfactantes é uma técnica promissora de

disponibilização dos contaminantes à atividade microbiana, especialmente

quando empregado em associação com tecnologias de tratamento ex-situ de

solos contaminados. Entretanto, o seu uso adjunto a tecnologias de tratamento

in-situ pode acarretar a lixiviação dos poluentes hidrofóbicos para o lençol

freático devido ao acréscimo da mobilidade dos mesmos (PROVIDENTI et al.,

1993).

Em particular, os surfactantes podem interatuar com os compostos

presentes nos hidrocarbonetos de petróleo e aumentar a solubilidade dos

mesmos em água (BANERJI et al., 1995). A presença de surfactantes,

sintéticos ou naturais, torna estes compostos disponíveis aos microrganismos

e, por conseguinte à biorremediação.

O uso de surfactantes sintéticos aumenta a solubilidade dos

hidrocarbonetos, mas a maioria desses compostos é avaliada como tóxica aos

microrganismos e ao meio ambiente (LEAHY e COLWELL, 1990; PROVIDENTI

et al., 1993).

Em relação à técnica de bioestímulo, fósforo e o nitrogênio são os

nutrientes fundamentais ao processo. O nitrogênio pode ser utilizado para a

síntese de material celular (NH4) e como aceptor final de elétrons (NO3_),

podendo ser acrescentado na forma de uréia, cloreto de amônio ou outro sal de

amônio. O fósforo pode ser empregado como fosfato de sódio, fosfato de

potássio, sais orto fosfóricos e polifosfatos. Essas fontes são facilmente

assimiladas pelos microrganismos e quando em concentrações apropriado vão

instigar a biodegradação dos contaminantes (MILLIOLI, 2009).

A técnica de bioaumento que consiste na adição de população

microbiana nativa ou não do solo envolve especialmente a aplicação de

bactérias e fungos que usam os contaminantes orgânicos como fonte de

24

alimento. Uma vez provada à capacidade oxidativa de uma determinada cepa,

ou ainda da combinação de várias cepas, necessita adotar modelo de estudo

em microcosmo para a verificação do potencial de adaptação/competição com

a microbiota nativa do solo. Os organismos mais comuns isolados em áreas

contaminadas por hidrocarbonetos são bactérias heterotróficas dos gêneros:

Achromobacter, Pseudomonas Artrobacter, Micrococcus ,Brevibacterium Vibrio,

Acinetobacter, Corynebacterium, Flavobacterium, Mycobacterium e Nocardia

(RISER-ROBERTS, 1998).

Na biorremediação de solos contaminados, tanto a aplicação de

técnicas de tratamentos in-situ, quanto de tratamentos ex-situ em fase sólida,

tais como “Landfarming” e Biopilhas muitas vezes tornam-se inviáveis sob o

ponto de vista técnico (limitações geológicas da área contaminada, fortes

influências climáticas, problemas operacionais, dentre outros) e/ou econômico

(custo elevado). Sendo assim, a utilização de biorreatores brota como uma

escolha interessante, expondo como básicas vantagens a possibilidade de

monitoramento contínuo do desempenho do sistema, o controle das condições

ideais de processo, imprescindíveis à manutenção da atividade microbiana, e o

reduzido tempo de remediação (RIZZO, 2008).

A opção da configuração mais sugerida de biorreator a ser adotada,

bem como da técnica de biorremediação associada (bioestímulo, bioaumento,

incorporação de material estruturante, dosagem de biossurfactantes, etc.)

devem ser realizadas levando-se em consideração as características do solo a

ser tratado (percentual de material argiloso, etc.), a natureza do contaminante

(viscosidade, recalcitrância, etc.), a composição da mistura a ser tratada

(sólido, água e contaminante), os microrganismos envolvidos, o grau de

importância da aeração, o nível de necessidade de agitação, dentre outros

(RIZZO,2008).

A necessidade de remover o solo para o tratamento por tecnologias ex

situ, encarece muito o processo. No entanto, nos reatores o maior custo é

25

compensado pelo menor tempo de tratamento requerido, de um mês a vários

meses (RIZZO, 2008).

Na figura 1, observamos ilustrações do biorreator:

Figura 1 – Imagem do biorreator (a) e das pás agitadoras no seu interior (b) na

unidade piloto no CETEM

Face ao exposto, conclui-se que a biorremediação é uma técnica de

descontaminação que vêm obtendo importância mundial devido à desenfreada

degradação do meio ambiente. Essa biotecnologia é bastante promissora, pois

visa à minimização dos impactos antrópicos.

No Brasil sua utilização ainda é pequena, mas várias pesquisas já têm

sido ampliadas para a sua aplicação em locais contaminados com petróleo e

seus derivados.

Como foi visto, essa tecnologia possui grande aplicabilidade e tem sua

eficiência comprovada na remoção dos diversos tipos de contaminantes.

Contudo, é importante ressaltar que a otimização do processo de

26

biorremediação depende de estudos meticulosos quanto às condições

ambientais, o tipo de contaminante e a técnica empregada.

27

Capítulo 3

A Política Ambiental na Biorremediação

A política ambiental estabelece um conjunto de metas e instrumentos

que propendem reduzir os impactos negativos da ação humana sobre o meio

ambiente.

Na década de trinta o Brasil começou um período de solidificação de

investimentos públicos e privados em grandes obras de infra estrutura. Nesse

período não se falava em desenvolvimento sustentável, contudo, já havia uma

vertente de política ambiental orientada apenas para preservação. Existia um

movimento de políticos, jornalistas e cientistas que se organizavam para

discutir políticas de proteção ao patrimônio natural. Em 1973, a Secretaria

Especial de Meio Ambiente (SEMA), vinculada ao Ministério do Interior, foi

designada para a orientação da conservação do meio ambiente e uso racional

dos recursos naturais, passando a dividir funções com o Instituto Brasileiro de

Desenvolvimento Florestal (IBDF). Nessa década recebia força a visão de eco

desenvolvimento que protegia a conciliação dos aspectos econômicos, sociais

e ambientais no desenvolvimento. Essa visão começa a ser internalizada na

política ambiental brasileira com a promulgação da lei Nº 6938/81, que instituiu

a Política Nacional de Meio Ambiente (VIEIRA & CADER,2012).

A Política Nacional do Meio Ambiente (Lei Federal nº 6.938, de

31/08/81), pode ser considerada como o marco na legislação ambiental

brasileira, pois foi à primeira lei a se atentar quanto às questões atinentes ao

ambiente. Essa lei tem por objetivo preservar, melhorar e recuperar a qualidade

ambiental propícia à vida. Dispor-se assegurar condições ao desenvolvimento

sócio econômico, aos interesses da segurança nacional e à proteção da

dignidade da vida humana. Do mesmo modo, a Lei nº 6.938 consentiu formar

importantes instrumentos de política ambiental, dentre eles, alguns merecem

destaque pela sua importância como: o zoneamento ambiental, a avaliação de

impactos ambientais, o licenciamento e a revisão de atividades efetiva ou

28

potencialmente poluidoras e o estabelecimento de padrões de qualidade

ambiental. (FONTENELLE, 2004).

No que diz respeito a impactos ambientais e os problemas gerados no

meio ambiente devido à quantidade de tipos de fontes potenciais de

contaminação, devemos ressaltar que na maioria das atividades humanas, são

geradas substâncias, resíduos e/ou efluentes com potencial para contaminar os

diferentes compartimentos do meio ambiente, destacando-se, neste estudo, o

solo impactado com petróleo. A Resolução do Conselho Nacional do Meio

Ambiente (CONAMA) nº 01/86, de 23/01/86 (artigo 1º), define impacto

ambiental como:

(...) qualquer alteração das propriedades físicas, químicas e biológicas

do meio ambiente (...) resultante das atividades humanas que, direta ou

indiretamente afete: a saúde, a segurança e o bem-estar da população; as

atividades sociais e econômicas; a biota; as condições sanitárias e estéticas do

meio ambiente; e a qualidade dos recursos ambientais.

Para atuar nas questões ambientais relacionadas à indústria do

petróleo e gás natural, a ANP tem acordos de cooperação com o Ministério do

Meio Ambiente, com o Comando da Marinha e com representantes da indústria

petrolífera, universidades e órgãos ambientais. Para a seleção das áreas

incluídas nas rodadas de licitação são observadas as restrições ambientais,

sustentadas em estudos conjuntos da ANP com o IBAMA e órgãos ambientais

estaduais (ANP, 2012).

A Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP),

inserida em 1998 pelo Decreto nº 2.455, de 14 de janeiro daquele ano, é o

órgão regulador das atividades que integram a indústria do petróleo e gás

natural e a dos biocombustíveis no Brasil (ANP, 2012). É uma autarquia

federal, conectada ao Ministério das Minas e Energia, responsável pela

execução da política nacional para o setor energético do petróleo, gás natural e

biocombustíveis, de acordo com a Lei do Petróleo (Lei nº 9.478/1997).

29

Com a arte de industrialização e o desenvolvimento de tecnologias e

produtos cada vez mais progredidos, não só o progresso e o bem-estar foram

gerados. Problemas vinculados à poluição ambiental se exacerbaram e

acarretaram como consequência a necessidade da conscientização quanto à

gravidade da restrição de lançamentos indiscriminados de poluentes nos solos,

rios, lagos, oceanos e na atmosfera, bem como de investimentos no

desenvolvimento e implementação de metodologias de remediação.

A indústria petroleira brasileira, como exemplo, refinarias e áreas de

produção de petróleo, eventualmente se apresenta com vazamentos de óleo

cru e/ou seus derivados, que abrangem tanto os recursos hídricos quanto os

solos. A metodologia para tratamento de águas contaminadas com

hidrocarbonetos encontra-se em um exercício de desenvolvimento bem mais

avançado em comparação com as tecnologias para o tratamento de solos

impactados. Em efeito desta realidade torna-se cada vez mais urgente a

necessidade de se desenvolver e aplicar tecnologias eficientes de tratamento

dos solos contaminados por hidrocarbonetos de petróleo, que apresentem

grande contaminação orgânica, mas tempo e custo de processo reduzido

(RIZZO, 2008). Desta forma, a aplicação de técnicas de biorremediação vem

se destacando como uma das estratégias a serem adotadas no tratamento de

solos contaminados por petróleo.

A Biorremediação vem se apresentando, consequentemente, como um

processo bastante promissor, especialmente pela maior aceitação por parte

das Agências Reguladoras e da Opinião Pública, por ser considerada uma

forma natural de tratamento (CUNHA et al.,2008).

Na Biorremediação o que se tem pra legislar ambientalmente a fim de

minimizar o que está afetado ou impactado na natureza está inserido na

Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) nº 314, de

29/10/02 e posteriormente, regulamentada pela Instrução Normativa nº 5, de 17

30

de maio de 2010, e esta, teve sua retificação em 14 de junho de 2010, Seção1,

página 124, do Diário Oficial da União (IBAMA, 2012).

Dispõe sobre o registro de produtos destinados à remediação e dá

outras providências. Avaliando que os acidentes com vazamentos de

substâncias potencialmente poluidoras, incluindo petróleo e seus derivados,

constituem uma das principais fontes de poluição do meio ambiente e que o

uso de remediadores é uma opção viável nas ações específicas de

recuperação.

Considerando os benefícios que podem advir da utilização adequada

de remediadores na recuperação de ecossistemas contaminados, no

tratamento de resíduos e efluentes, na desobstrução e limpeza de dutos e

equipamentos;

Considerando que, em função de suas peculiaridades ou de um uso

inadequado, os remediadores podem acarretar desequilíbrio no ecossistema e

danos ao meio ambiente, resolve:

Art.1º Os remediadores deverão ser registrados junto ao Instituto

Brasileiro do Meio Ambiente e Recursos Naturais Renováveis - IBAMA para

fins de produção, importação, comercialização e utilização.

Segundo IBAMA (2012), remediadores são produtos, formados ou não

por microrganismos, designados à recuperação de ambientes e ecossistemas

contaminados, tratamento de efluentes e resíduos, à desobstrução de dutos e

equipamentos agindo como agente de processo físico, químico ou biológico ou

combinado entre si. Os remediadores podem ser caracterizados como: a)

Biorremediador: remediador que apresenta como ingrediente ativo

microrganismos capazes de se reproduzir e de degradar bioquimicamente

compostos e substâncias contaminantes. b) Remediador químico ou físico-

químico: remediador que apresenta como ingrediente ativo substância ou

composto químico oxidante, surfactante ou dispersante, ou, ainda, polímeros,

enzimas, entre outros, capaz de degradar, adsorver ou absorver compostos e

31

substâncias contaminantes. c) Bioestimulador: Remediador que contém

nutrientes em sua composição que favorecem o crescimento de

microrganismos naturalmente presentes no ambiente em que vier a ser

aplicado o produto, acelerando o processo de biorremediação.

3.1 Biorremediação em biorreatores

É possível notar um aumento no número de trabalhos envolvendo o

uso de biorreatores para tratamento de solos contaminados. Em meio a outros

fatores que fortalecem esta tendência, chama-se atenção para o fato, de que o

movimento restrito dos microrganismos no solo, em muito afeta a

biodegradação dos contaminantes, uma vez que se torna pequeno o acesso

dos mesmos aos nutrientes e aos próprios contaminantes a serem degradados.

Nas técnicas clássicas de tratamento biológico de solos contaminados, o

problema relacionado à manutenção da adequada homogeneização do solo

durante o tratamento é sempre encontrado. As principais dificuldades incluem a

introdução de aditivos (nutrientes, surfactantes, biossurfactantes, etc.) e a

concentração situada de poluentes em algumas regiões do sistema. Estes

problemas podem ser expressivamente reduzidos através do uso de

biorreatores, onde o material é misturado de forma mais efetiva. Isto tolera uma

amostragem mais significativa e uma medida mais realista do sucesso do

processo de descontaminação (RIZZO, 2008).

Para a utilização de biorreatores, deve ser feito um planejamento do

material a ser utilizado, como também avaliar qual o solo será tratado, lugar

onde o biorreator será inserido e verificar previamente o que pode infligir as leis

vigentes. Como esse bioprocesso está associado a outras técnicas, abaixo

será mencionado o que pode interditar o processo de biorremediação.

32

3.2 Aspectos gerais e legais que afetam o

processo de biorremediação

Para que o processo de biorremediação ocorra de forma eficaz é

correto o estabelecimento de condições ambientais adequadas, caso isto não

ocorra, poderá comprometer o processo e, consequentemente, a

biorremediação dos compostos poluentes serão comprometidos (RIZZO, 2008).

Baseados na descoberta de que os microrganismos endógenos podem

degradar os hidrocarbonetos de petróleo, inúmeras pesquisas vêm sendo

realizadas em biorremediação de solos impactados com petróleo que, entre as

técnicas desenvolvidas, sobressai por ser um processo atrativo e

economicamente viável. Os baixos custos requeridos pelas transformações

bioquímicas, capazes de reduzir e até mesmo acabar com os contaminantes,

associados à possibilidade do tratamento no próprio local de contaminação são

fatores que colaboram para que a técnica de biorremediação seja cada vez

mais atrativa dentre as tecnologias de tratamento do solo (MILLIOLI, 2009).

Para tratamento de solo contaminado com petróleo em biorreator, o

solo quando adicionado microrganismos endógenos (extraídos do próprio solo

contaminado, crescidos in vitro e re-introduzidos no ambiente em maior

concentração), exógenos ou realizado isolamento de espécie passa a ser de

acesso ao patrimônio genético.

Até a Convenção sobre Diversidade Biológica (CDB) entrar em

vigência, os recursos genéticos eram avaliados como patrimônio da

humanidade, podendo ser acessados livremente (AZEVEDO & SILVA, 2009).

Segundo LAVRATTI (2005), mesmo antes do surgimento da CDB, a

Constituição Federal já adotava a importância do patrimônio genético, tanto

que lhe dedicou previsão específica no capítulo sobre meio ambiente.

O art. 225, §1º, inciso II, estabelece que incumbe ao Poder Público:

33

“preservar a diversidade e a integridade do patrimônio genético do País

e fiscalizar as entidades dedicadas à pesquisa e manipulação de material

genético”.

No século 21, se inicia assim com a política ambiental mais

participativa e apresentando o crescente aumento dos conselhos deliberativos

e consultivos. Em Agosto de 2001 foi criado o Conselho de Gestão do

Patrimônio Genético (CGEN) (VIEIRA & CADER,2012).

A Medida Provisória (MP) previu como autoridade competente

para autorizar as atividades de acesso, o Conselho de Gestão do

Patrimônio Genético - CGEN, vinculado ao Ministério do Meio Ambiente. O

Conselho é composto unicamente por representantes da Administração

Pública Federal, mas em 2002, por decisão da Ministra Marina Silva, o

CGEN passou a contar com a figura dos convidados permanentes,

representando os mais diversos setores da sociedade civil, muito embora

apenas com direito a voz. As atividades de Secretaria Executiva do CGEN

são exercidas pelo Departamento do Patrimônio Genético, integrante da

estrutura do Ministério do Meio Ambiente. Em 2003, o IBAMA foi

credenciado pelo CGEN para autorizar as atividades de acesso ao

patrimônio genético com a finalidade de pesquisa científica. Dessa maneira,

pretendeu-se agilizar esse procedimento, buscando facilitar a realização da

pesquisa científica, em virtude de se concentrar num único órgão as

autorizações de acesso ao patrimônio genético e de coleta de material

biológico.

Qualquer atividade que vise à obtenção de amostra de componente do

patrimônio genético, isto é, atividades que objetivem isolar, identificar ou

utilizar informação de origem genética, em moléculas ou substâncias

provenientes do metabolismo dos seres vivos, extratos obtidos destes

organismos, com a finalidade de pesquisa científica, desenvolvimento

tecnológico ou bioprospecção, visando sua aplicação industrial ou de outra

natureza (LAVRATTI, 2005).

Todas as técnicas apresentadas abaixo podem ser utilizadas no solo

em biorreator e para uso será condicionada a autorização do IBAMA, como

patrimônio genético (CGEN).

34

Bioaumento - quando os microrganismos inoculados são endógenos

(extraídos do próprio solo contaminado, crescidos in vitro e re-introduzidos no

ambiente em maior concentração), ou de bioenriquecimento, quando os

microrganismos inoculados são exógenos. Contudo, alguns autores adotam o

termo bioaumento para ambos os casos (MOREIRA & SIQUEIRA, 2002;

VOGEL, 1996). Destaca-se que para que a inoculação de microrganismos

exógenos (bioenriquecimento) tenha sucesso, é necessário que os mesmos

tenham habilidade de degradar a maior parte dos contaminantes, possuam

estabilidade genética e alto nível de atividade enzimática, capacidade de

competir com a população intrínseca do solo, não seja patogênica e não

produzam substâncias tóxicas durante o processo de biodegradação (RIZZO et

al., 2006).

Biossurfactante - é definido como uma molécula superficial ativa produzida

por células vivas, na maioria das vezes microrganismos, a partir de uma grande

variedade de substratos que contêm açúcares, óleos e n-alcanos (PACHECO,

2008). Os biossurfactantes são degradáveis com facilidade no solo e na água,

o que os torna adequados para aplicações como biorremediação e tratamento

de resíduos (RIZZO et al.,2006;

Engenharia Genética - a troca de material genético tem sido exposta como um

dos fatores que comprometem a obtenção da capacidade de biodegradação de

hidrocarbonetos pelos microrganismos, durante o tempo de adaptação dos

mesmos nas áreas contaminadas (SÁ, 2002). Essa troca de material genético

pode advir de forma natural, através da transferência de plasmídeos, ou

através de modificações genéticas alcançadas em laboratório. A transferência

de plasmídeos pode acontecer naturalmente em solos não estéreis e a

frequência deste episódio depende do tamanho e da razão de células doadoras

e receptoras (PROVIDENTI et al., 1993). Por outro lado, bactérias podem ser

geneticamente modificadas em laboratório para múltiplos propósitos, dentre

eles para degradar uma ampla faixa de hidrocarbonetos e/ou produzir

biosurfactantes (PIEPER e REINEKE, 2000). Harvey et al. apud Providenti et

35

al. (1993) descreveram aumento da biodegradação de óleo, posteriormente a

inoculação do solo com Pseudomonas aeruginosa SB30, bactéria

engenheirada produtora de biosurfactante. Conforme Watanabe (2001), em

alguns casos, onde microrganismos geneticamente modificados são colocados

em ambientes contaminados, a taxa de degradação do poluente é acrescida

devido a transconjugações capazes de proporcionar a degradação do poluente,

e não pela ajuda direta do organismo inoculado. Contudo, o conhecimento

sobre os impactos da utilização de microrganismos geneticamente modificados

em áreas contaminadas ainda é muito problemático, precisando da realização

de pesquisas complementares para elucidar esses efeitos.

Particularmente, no que se menciona à técnica de bioenriquecimento, a

mesma pode ainda englobar o emprego de organismos geneticamente

modificados (OGM´s). A troca de material genético tem sido exposta como um

dos fatores que afetam a obtenção da capacidade de biodegradação de

hidrocarbonetos pelos microrganismos, durante o tempo de adaptação dos

mesmos nas áreas contaminadas (SÁ, 2002). Essa troca de material genético

pode ocorrer de forma natural, através da transferência de plasmídeos, ou por

meio de modificações genéticas concretizadas em laboratório.

A política ambiental na biorremediação, atreladas a instituições

governamentais, visa em ordenar as atividades humanas para que estas

originem o menor impacto e o cumprimento da legislação no meio ambiente.

36

Conclusão

Verificou-se através desta pesquisa:

Ø Que o petróleo é uma matéria-prima de grande importância na

economia do país e traz inúmeros benefícios, mas também podendo causar

alguns impactos no ambiente como contaminação de solo.

Ø A biorremediação vem se destacando como uma alternativa viável

e promissora para o tratamento de solos.

Ø A biorremediação utilizando biorreator é uma forma de remediar

áreas contaminadas com petróleo, sendo eficaz e de fácil monitoramento. O

estabelecimento de condições ambientais adequadas é primordial ao processo.

Ø A estratégia de biorremediação em biorreatores está associada a

técnicas e requer atenção para não infligir ás leis vigentes.

Ø As técnicas de bioaumento quando os microrganismos inoculados

são endógenos (extraídos do próprio solo contaminado, crescidos in vitro e re-

introduzidos no ambiente em maior concentração), bioenriquecimento,

biossurfactante, engenharia genética são condicionadas a autorização do

IBAMA, como patrimônio genético (CGEN).

Ø Mediante a todas as informações mostradas neste trabalho,

conclui-se que a biorremediação de solo contaminado com petróleo, é uma

alternativa viável, ecologicamente sustentável, e facilmente operada,

merecendo devida atenção ás leis que confrontam o processo.

Ø Há certa carência de trabalhos em biorremediação citando leis.

37

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ÍNDICE

FOLHA DE ROSTO 2

AGRADECIMENTO 3

DEDICATÓRIA 5

RESUMO 6

METODOLOGIA 7

LISTA DE FIGURAS 8

SUMÁRIO 9

INTRODUÇÃO 10

CAPÍTULO I

(O Petróleo)

13

CAPÍTULO II

(Contaminação dos Solos)

17

CAPÍTULO III

(Política Ambiental na Biorremediação)

27

3.1 - Biorremediação em Biorreatores 31

3.2 - Aspectos gerais e legais que afetam o processo 32

CONCLUSÃO 36

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 37

INDICE 44