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Biorremediação

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by

Guilherme Lizardo

on 24 November 2014

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Transcript of Biorremediação

Técnica de remediação que utiliza microorganismos ou suas enzimas, fungos ou plantas verdes (fitorremediação) na degradação, redução, eliminação e transformação de poluentes presentes em solos, sedimentos e na água.

Aplicação

Vários contaminantes podem ser tratados biologicamente com sucesso, como o petróleo bruto, hidrocarbonetos do petróleo como gasolina, óleo diesel, combustível de avião, pesticidas, verniz, solventes diversos, lodo de esgoto urbano e industrial.
O que é?
IN SITU
A biorremedição
in situ
consiste na transformação ou destruição dos contaminantes no próprio local
EX SITU
A técnica
ex situ
é aplicada para tratamento do solo, águas subterrâneas e águas residuárias que são escavadas e transportadas (no caso dos solos) e bombeadas (no caso da água) para locais fora da zona contaminada para posterior tratamento.

CARACTERIZAÇÃO FÍSICA
• distribuição espacial da contaminação, origem do resíduo e geometria da pluma;


• hidrogeologia, direção e velocidade do fluxo da água subterrânea, heterogeneidades e zonas impermeáveis do sedimento;


• temperatura.

Introdução
FORMAS DE BIORREMEDIAÇÃO
BIORREMEDIAÇÃO IN SITU
Biorremediação
Alisson Quinaia
Brenda Cruz
Guilherme Lizardo
Paulo Starling
Thais Araujo
Victor Pini

Disciplina: Introdução à Biotecnologia
Professor Dr. Luciano Puzer

CARACTERIZAÇÃO
QUÍMICA
composição da contaminação;


qualidade da água subterrânea, especialmente o potencial redox, receptores de elétrons, pH e produtos de degradação;


propriedades de adsorção do sedimento.

Caracterização do local para implementação da biorremediação
in situ
CARACTERIZAÇÃO BIOLÓGICA
• presença de microrganismos viáveis, especialmente degradadores de hidrocarbonetos, em zonas contaminadas e não contaminadas;


• potencial de biodegradação e taxas de degradação.

CARACTERIZAÇÃO HIDROGEOLÓGICA






• Permeabilidade do solo e materiais de subsuperfície;

• Profundidade do nível d’água;

• Concentração de minerais;

• Potencial Redox;

• pH;

• Temperatura

'
BIORREMEDIAÇÃO NATURAL
Técnica baseada nos processos naturais de atenuação para remoção ou contenção de contaminantes dissolvidos na água.

A atenuação natural refere-se aos processos físicos, químicos e biológicos que facilitam o processo de remediação e depende das
características hidrogeológicas.

O monitoramento da biorremediação natural é baseado em um acompanhamento da evolução temporal e espacial da concentração de indicadores geoquímicos (pH, OD, temperatura, aceptores de elétrons).


TÉCNICAS DE BIORREMEDIAÇÃO
IN SITU
BIOVENTILAÇÃO
Técnica geralmente usada para remediar solos contaminados com hidrocarbonetos do petróleo, pois aumenta a habilidade da microbiota do solo para degradar compostos naturais e xenobióticos.

Consiste na injeção de gases estimulantes como CH4 e O2 para aumentar a atividade microbiana.

O ar injetado na zona não saturada do solo fornece aos microrganismos condições de transporte de oxigênio adequadas de forma que a degradação possa continuar de maneira eficiente por períodos mais longos

BIOESTIMULAÇÃO
A bioestimulação de populações de microrganismos autóctones com o objetivo de aumentar as taxas de biodegradação é freqüentemente empregada em projetos de biorremediação.


Deve existir no local contaminado uma população natural de microrganismos capazes de biodegradar os contaminantes presentes e que as condições ambientais são insuficientes para se obter altas taxas de atividade microbiológica dessa população.
FITORREMEDIAÇÃO
Utiliza sistemas vegetais (árvores, arbustos, plantas rasteiras e aquáticas) e a sua microbiota com o fim de remover, degradar ou isolar substâncias tóxicas do ambiente.


Apresenta baixo custo, mas longo tempo para que se observem os resultados, visto que depende do ciclo vital da planta.


Concentração do poluente e a presença de outras toxinas devem estar dentro dos limites de tolerância da planta. 

LANDFARMING
Muito utilizada em locais remotos (requer o uso reduzido de equipamentos), sendo a opção de mais baixo custo, principalmente se comparada à incineração.

O solo contaminado com hidrocarbonetos é distribuído em uma camada de meio metro de espessura, com adição de nutriente, devendo ser periodicamente revolvido.

Essa última etapa deve permitir a mistura dos resíduos à camada fértil do solo, a fim de que a própria microbiota do solo atue como agente de degradação.

BIOAUMENTO
Introdução de microrganismos não indígenos (alóctones) quando se identifica a insuficiência de microrganismos indígenos (autóctones) para a biodegradação do contaminante.

Utiliza microrganismos alóctones muitas vezes encontrados em produtos biotecnológicos comercializados.

Os microrganismos aplicados devem atuar em sinergismo com as espécies autóctones, sem interferir nos processos biogeoquímicos naturais.

LANDFARMING
Fonte: Araújo e Lemos, 2002
LEGISLAÇÃO
O uso de biorremediadores é uma opção viável nas
ações de recuperação de ecossistemas contaminados.

Todavia, em função de suas peculiaridades e uso inadequado, estes remediadores podem acarretar desequilíbrio no ecossistema e/ou danos ao meio ambiente!

RESOLUÇÃO CONAMA nº 314, de 29 de outubro de 2002

“Determina que os remediadores devem ser registrados junto ao Ibama, para fins de produção, importação, comercialização e utilização, bem como, para obter autorização prévia para a pesquisa e experimentação.”

EXEMPLOS
EXEMPLO 1
Cupriavidus metallidurans CH34



Bactéria considerada como a mais resistente a metais pesados encontrada na natureza;

Engenharia genética (ICB-USP): criação da Cupriavidus metallidurans CH34;

Inserção de um gene que codifica uma proteína com alta afinidade por metais pesados.

Exemplo 3
Notável redução do teor de contaminantes (isobutano, DEHP, DIDP) durante o processo de remediação

EXEMPLO 2
os fungos são capazes de crescer sob condições ambientais de estresse como meios com baixos valores de pH, pobres em nutrientes e com baixa atividade de água, favorecendo o seu desenvolvimento diante de outros microrganismos
avaliações de fungos em escala de laboratório apresentam um potencial adequado para degradar hidrocarbonetos aromáticos policíclicos de alto peso molecular (PAHs) e outros compostos orgânicos recalcitrantes, por meio de sistemas enzimáticos extracelulares.
EXEMPLO 3
Nota-se aumento do pH após 15 dias  (devido à biodegradação dos ácidos orgânicos formados e à capacidade de tamponamento do solo); depois, a reação com os carbonatos inicialmente presentes no solo (ação antrópica) controlam o pH de equilíbrio.

FUNGOS EM SOLOS CONTAMINADOS POR PETRÓLEO

BIORREMEDIAÇÃO DE SOLO CONTAMINADO POR ISOBUTANOL,
BIS-2-ETIL-HEXILFTALATO E DI-ISODECILFTALATO

Fonte: FERREIRA, I.D.; MORITA, D.M.

LOCAL
Teste de Biorremediação in Situ realizado na empresa Acument Brasil localizada na cidade de São Paulo e com área aproximada de 56.000 m².


ESTUDO DE CASO 2
ESTUDO GEOLÓGICO E HIDROGEOLÓGICO
Técnica
ERD: Teste (piloto) de Decloração Redutiva Intensa
Baseado na criação de zonas anaeróbias reativas para acelerar processos de degradação in situ.
Consiste na instalação de poços de injeção em torno da pluma cria uma zona reativa ao redor dela promove estimulação dos microrganismos na região
Injeta-se solução de melaço na água subterrânea funciona como doador de elétrons para o processo de decloração em meio redutor decloração redutiva do PCE (Tetracloroetileno), TCE (Tricloroetileno), DCE (Dicloroeteno) e VC (Cloreto de Vinila)

Condições necessárias:

Substrato primário;
Presença de carbono orgânico;
Condições fortemente redutoras;
Volume e concentração química de melaço a ser injetada: dependente do nível de contaminação, volume do contaminante e características geológicas e hidrogeológicas do meio.

SONDAGEM E INSTALAÇÃO DE POÇOS DE SONDAGEM E MONITORAMENTO.

ETAPAS

Descrição da área e arredores
Estudo Geológico e Hidrogeológico
Definição da técnica de remediação a
ser utilizada
Sondagem e Instalação de poços de injeção e monitoramento
Análise dos resultados obtidos ao longo
do teste.

TESTE
Técnico da AECOM preparando a solução para o início da execução do ensaio

Detalhes da área e poços de observação
ANÁLISE DOS RESULTADOS - TETRACLOROETENO

ANÁLISE DOS RESULTADOS - TRICLOROETENO
ANÁLISE DOS RESULTADOS - CLORETO DE VINILA
Fonte: BIONDO, 2008

Em seu estado natural (à esquerda), a CH34 agrega pouca quantidade de metais em sua membrana. Modificada geneticamente (à direita), a bactéria é capaz de manter os íons metálicos na sua superfície em níveis muito superiores.


CONCLUSÕES BIORREMEDIAÇÃO
IN SITU
VANTAGENS:

Não há necessidade de transferência dos contaminantes de uma localidade para a outra
Eficiente em uma grande variedade de solos;
Baixo custo se comparado a outras técnicas de remediação.

DESVANTAGENS:

Organismos podem não se adaptar a mudanças no habitat;
Possibilidade de competição entre espécies
Possibilidade de formação de sub-produtos tóxicos.



REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] REMEDIAÇÃO DO SOLO – Disponível em: http://ambiente.hsw.uol.com.br/contaminacao-dos-solos6.htm (Acesso em: 24/08/14)
[2] BIORREMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS POLICÍCLICOS – Jacques et al. Ciência Rural, Ciência Rural, Santa Maria, v.37, n.4, p.1192-1201, jul-ago, 2007.
[3] BIORREMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS POR PETRÓLEO E SEUS DERIVADOS – www.scielo.br/eq Volume 35, número 3, 2010.
[4] RELATÓRIO DE ENSAIO PILOTO DE BIORREMEDIAÇÃO – AECOM DO BRASIL - CLIENTE ACUMENT – DEZEMBRO DE 2010.
[5] FERREIRA, I.D.; MORITA, D.M. Biorremediação de solo contaminado por isubutanol, bis-2-etil-hexilftalato e di-isodecilftalato. Rev. Bras. Ciênc. Solo vol.36 no.2 Viçosa Mar./Apr. 2012
[6] RESOLUÇÃO Nº 420, DE 28 DE DEZEMBRO DE 2009. Publicado no DOU nº 249, de 30/12/2009, págs. 81-84
[7] http://www.revistas.usp.br/rai/article/view/79217/pdf_41
OBRIGADO!


DÚVIDAS?



Estudo de caso 1
Empresa Clorogil / Rhodia S.A
Deposição de resíduos industriais organoclorados no Litoral do estado de SP
Década de 60 pela empresa Clorogil S.A
Principal produto - Pesticida Pentaclorofenol, altamente prejudicial a saúde humana
Descartes nas cidades de Itanhaém, Cubatão, São Vicente, Santos e Praia Grande
1976 a empresa Rhodia S.A comprou a Clorogil S.A e herdou todo o passivo ambiental de áreas contaminadas
Década de 80 - Rhodia e CETESB denunciadas pelo MP do Estado de SP devido a descarte irregular de resíduos industriais
Áreas de descarte divididas em três grandes áreas + planta industrial
Litoral Sul,
Lixão dos Pilões,
Parque do Perequê
Planta Industrial Rhodia/Clorogil.

Litoral Sul:
Longe de nucleos urbanos ;
Não apresentava vegetação de grande porte;
Áreas da regial do litoral Sul:
Samaritá – São Vicente;
Sítio do Coca – Itanhaém;

Lixão dos Pilões:
Antigo deposito clandestino de lixo residencial e industrial;
Inicio em 1960 e término no fim de 1970, com a implementação da Rod. Imigrantes;
Cidade de Cubatão

Parque do Perequê:
Em 1989 foi encontrado deposito de produtos organoclorados e o MP de SP promoveu ação contra a Rhodia pela disposição irregular
Década de 1990, a empresa passou a monitorar o local;
Cidade de Cubatão
Planta Industrial da Rhodia/Clorogil
Residuos estocados na fábrica;
Exposto a intempéries, causando diversos problemas ambientais
Cidade de Cubatão

Após o fechamento por ordem judicial da Rhodia S.A e estudos realizados para recuperação do solo, foram utilizados os seguintes métodos de biorremediação
in situ
das áreas contaminadas:
Lixiviação
Fitorremediação

processo de lixiviação
Conclusão:
Décadas de 60-70, sem leis ambientais eficientes;
Rhodia S.A teve planta fechada via decisão judicial;
Avaliadas a incineração, lixiviação e biorremediação como medidas que poderiam ser adotadas para recuperação das áreas contaminadas.
Recentemente as empresas começaram a demonstrar necessidade de estratégia ambiental pró-ativa e de Sistema de Gestão Ambiental.

EXEMPLO 1
Acumulação por ligação na parede celular ou materiais extracelulares;

Captação ativa no metabolismo, como nutrientes essenciais

CAPTAÇÃO DIRETA DE METAIS

Alocasia macrorrhiza
(Orelha-de-elefante-gigante)
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