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Biotecnologia e Meio Ambiente

Dr. Darío Abel PalmieriLaboratório de Biotecnologia VegetalDepartamento de Ciências Biológicas

12/04/2023 2Biotecnologia e Meio Ambiente

1. Introdução

2. Poluição

3. Biotecnologia

4. Biotecnologia Ambiental

5. Aplicações e Exemplos

Conteúdo

12/04/2023 Biotecnologia e Meio Ambiente 3

1. O ciclo da Natureza


Mudanças climáticas

Crescimento Demográfico

Urbanização e industrialização

Demanda por recursos naturais

Poluição do meio ambiente

vazamentos de combustível

atividades de mineração

defensivos agrícolas

lançamento de esgotos

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2. Poluição por esgotos doméstico e industrial


Poluição por compostos orgânicos sintéticos (COS)


Poluição por petróleo

O petróleo vaza e se espalha no mar ou no rio

A mancha recobre a superfície das águas e mata o fitoplâncton e o zooplânctonSem a luz do sol as algas param de fazer fotossíntese


A quantidade de oxigênio diminui e outras espécies acabam morrendo

Os peixes da superfíciemorrem por intoxicaçãoe falta de oxigênio

Peixes que vivem nofundo e se alimentamde resíduos, morremenvenenados



As aves marinhas ficam como corpo impregnado de óleo

Deixam de reter o ar entre aspenas e morrem afogadas aomergulhar

O óleo penetra no bulbocausando intoxicação

Mesmo as aves tratadas acabam morrendo



Com o ecossistema comprometido milhares de pessoas ficam sem trabalho

Famílias de pescadores perdemsua fonte de sustentoO comércio local acaba falindocom o fim do turismo na região



BIOTECNOLOGIA

“É O USO DE CONHECIMENTOS SOBRE

PROCESSOS BIOLÓGICOS E SOBRE AS

PROPRIEDADES DOS SERES VIVOS, COM O FIM

DE RESOLVER PROBLEMAS E CRIAR PRODUTOS

DE UTILIDADE”Convenção sobre Diversidade Biológica – CDB , ONU


Biotecnologia


Apesar de ter surgido como objeto de estudo nas últimas

décadas, a Biotecnologia é uma tecnologia milenar.

A partir dos anos de 1970, com as técnicas de DNA

recombinante, a Biotecnologia ganhou mais ênfase.

Biotecnologia Moderna

O Brasil possui a maior biodiversidade do mundo, e detém

cerca de 20% das espécies do planeta. Portanto, possui um

grande potencial biotecnológico.


Um pouco de história ...

Primeira Geração: Idade Nova (2000 a.C.)

Fatos: - cruzamento de espécies animais e plantas

- leveduras para fermentação de pão e álcool

Segunda Geração: Fim do século XIX

Teoria de Louis Pasteur

Fatos: - microrganismos causam doenças humanas

- ação dos microrganismos anaeróbios nas fermentações láctea e alcoólica

Terceira Geração: Início de 1970. Biologia Molecular

Fatos: 1o – isolamento e manipulação de genes (DNA)

2o – fusão e multiplicação de células


A Era da Biotecnologia Moderna

Manipulação do material genético e reprogramação de

microrganismos

“fábricas” para produção de vários bens úteis

Química

Farmacêutica

Alimentos

Agrícola

Papel & celulose


Inovação de produtos

Biotecnologia ajudou a produzir NOVOS MATERIAIS com menos impacto para o ambiente

BioplásticosEvita o uso de fontes não renováveis (combustíveis

fosseis)

Plantas transgênicas

Resistentes a insetos

Microrganismos transgênicos com capacidade de biorremediar inúmeros poluentes

12/04/2023 20Biotecnologia e Meio Ambiente

Biotecnologia ambiental

Objetivos Tecnologias


Objetivo

Preservar o meio ambiente e seus

recursos, do impacto negativo da

atividade do homem


O que é?

• O desenvolvimento, uso e regulação dos sistemas biológicos relacionados a:

– Remediação de ambientes (terra, ar e água) contaminados;

– Processos ambientalmente corretos tais como aqueles envolvidos • nas tecnologias verdes ou limpas e, de desenvolvimento sustentável

Prevenção da poluição


Tecnologias

• Verdes (green tech) ou limpas (clean tech)

– BIORREMEDIAÇÃO (usando-se microrganismos ou plantas, FITORREMEDIAÇÃO)

– Prevenção

– Detecção e monitoramento


Água e efluentes industriais

Microrganismos nas estações de tratamento de esgoto e de efluentes industriais removem a maior parte dos poluentes antes destes serem lançados nos cursos de água.

Aumento da atividade industrial aumentou necessidade de eliminar especificamente poluentes como: compostos de fósforo, nitrogênio, metais pesados e compostos a base de cloro.


Água e efluentesBiorreatores

Biorreatores onde poluentes + microrganismos ficam em suspensão

custos

Biomassa produzida pode servirpara ração

Microrganismos produzidos são re-utilizados como insumos de outras industrias

(Ex: biomassa do Penicillium na produção do antibiotico)


Resíduos sólidos

Digestão anaeróbica

Compostagem

Biogás+

Resíduos estáveis

Ciclagem nutrientes

Estratégia de biorremediação

FertilizanteBaixa liberação

Alternativa incineração


Biorremediação

Uso de sistemas biológicos (geralmente plantas ou

microrganismos) na redução da poluição do ar, água ou

solo.

Biodegradação


Biorremediação e biodegradação

Vias metabólicas normalmente utilizadas para crescimento e produção de energia são usadas para degradação de poluentes.

COMETABOLISMO: sem beneficio direto para as espécies degradadoras

Aplicações praticas


Biorremediação

Poluente

Mineralização completa

1. CO2 + água + sais inofensivos

Biodegradação incompleta

Ex: Tetra –CloroEtileno ou Tri CE gera compostos mais tóxicos que os originais

Detoxificação Detoxificação ou não detoxificação


BiorremediaçãoPapel dos Microrganismos


Biorremediação do SoloTipos e Estratégias

Passiva: degradação natural pelos MOs do solo

Bioestimulação: adição de nutrientes (N e P) para estimular os MOs

Bioventilação: bioestimulação pela adição de gases (O2 e CH4)

Bioaugmentação: inoculação de MOs especialmente selecionados

Landfarming: aplicação e incorporação de contaminantes à superfície de solo não contaminado para promover a degradação.

Compostagem: uso de MOs termofílicos aeróbios em pilhas construídas para degradar o contaminante.

Fitorremediação

Fitohidráulica

Fitodegradação

Fitoextração

Fitoestabilização

Fitovolatilização

Rizodegradação

Rizofiltração


Eficiência dos processos

Uso alternativo de enzimas tornou muitos processos ambientalmente corretos mais limpos (clean tech)

ENZIMAS:

1) Não são toxicas

2) Biodegradáveis

3) Funcionam em condições moderadas de temperatura

4) Processos são energeticamente mais econômicos e demandam menos recursos


Estratégias de Ação

Fitorremediação

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Podemos viver num mundo sem poluição?São conhecidas mais de 7 milhões de substâncias químicas

A cada ano cerca de 1.000 novos produtos são lançados no mercado;

São produzidos 300 milhões de toneladas anuais de COS;

150 mil deles em taxas superiores a 50 mil t/ano;

Cerca de 66 mil produtos químicos são comercializados hoje somente nos EUA;

Cerca de 45 mil substâncias são comercializadas internacionalmente,

Muitos são resistentes a biodegradação, estáveis e entram na cadeia alimentarMuitos podem ser mutagênicos, cancerígenos ou teratogênicos

Só existem dados ecotoxicológicos para aproximadamente 1.500 substâncias;

A tecnologia convencional de tratamento de água não remove totalmente os COS.

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Conclusões“Aos químicos compete a tarefa de descobrir

substâncias menos nocivas ao meio ambiente; aos engenheiros químicos, o desenvolvimento de processos que produzam bens de consumo com

um mínimo de rejeitos e um máximo de reciclagem”

Construir uma sociedade “ecologicamente correta”

Eliminar hábitos de desperdícios de nossas reservas naturais

Triste mania de “retirar o lixo da nossa casa jogando-o no quintal do vizinho”

Muito obrigado!

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