Visão geral sobre a Biorremediação - Tipos e Processos

Dia após dia diversos compostos são liberados no meio ambiente, em alguns casos conseguem ser degradados ou diluídos, tornando mínimo os impactos da sua presença no meio. Porém quando a quantidade de poluente ultrapassa a capacidade "consumo"/diluição por parte do meio ambiente, este composto começa a se acumular no meio, gerando no médio/longo prazo impactos a todo o ecossistema.

Uma mudança significativa no ambiente pode ocorrer tanto por acidentes industriais como por desastres ambientais. Um exemplo de aciente industiral é quando uma empresa de petróleo devido ao rompimento de uma tubulação libera uma quantidade considerável de óleo para o solo, rio ou oceano. Neste momento, a mudança na composição do ecossistema ocorre de forma tão radical que não há tempo suficiente para uma adaptação rápida do meio a nova condição, e algumas metodologias de tratamento podem ser realizadas a fim de amenizar os danos ou mesmo solucionar.

Os tratamento químicos, visam a através da adição de algum componente (químico), promover uma reação que torne o composto poluente menos persistente, e possa ser mais facilmente mineralizado, consequentemente se tornando menos agressivo ao meio ambiente. Já as tecnologias físicas, podem ser utilizadas para conter, como o uso de boias um derramamento de óleos nos oceanos, como também podem ser utilizadas para remover contaminantes através de tecnologias filtrantes. Em muitos casos devido ao volume de poluentes, o uso destas tecnologias podem se tornar muito caras, abrindo um espaço para o uso de processos biológicos de tratamento.

A Biorremediação é um processo no qual organismos, microrganismos ou parte deles são utilizados para a remoção ou redução da concentração de compostos presentes no meio ambiente, sejam eles persistentes ou não.

Tratamento In-situ e Ex-situ

Ao decidir realizar um processo de biorremediação, o primeiro passo consiste em avaliar onde será realizado o tratamento, sendo classificado como o tratamento no próprio local (in-situ) ou a remoção do material contaminado para tratamento em um outro local (ex-situ).

Em grandes proporções, devido ao custo de deslocamento do material contaminado o tratamento é realizado in situ, como por exemplo em derramamento de óleo em grandes áreas de solo, ou até mesmo em manguezais, uma vez que se torna praticamente inviável a remoção de toda a área contaminada.

Em alguns casos, por exemplo na aplicação excessiva de determinados agrotóxicos em solos agrícolas, a fim de viabilizar o uso da terra no período de tratamento, alguns agricultores utilizam a metodologia de tratamento ex-situ, onde aquela terra superficial contaminada é removida e tratada em uma outra área da fazenda, permitindo que durante o tratamento seja possível continuar com a atividade econômica da unidade que neste caso é a produção agrícola.

Uma vez decidido se o tratamento será realizado in-situ ou ex-situ, o segundo passo é definir a metodologia de tratamento a ser utilizada, que podem ser classificados em:

- Processo Natural de Tratamento

- Bioestimulação

- Bioaumentação

- Fitorremediação

Processo Natural de Tratamento

Alguns tipos de contaminação ambiental, principalmente relacionada a produtos de base orgânica, uma metodologia que pode ser aplicada para o tratamento é o processo natural, que nada mais é do que realizar o isolamento da área e deixar que a própria natureza elimine o agente poluente. Neste caso é importante monitorar o local com o intuito de avaliar o potencial deste poluente migrar para reservatórios de água e outros ambientes.

Este geralmente é um processo bastante lento, onde os organismos presentes naquele ambiente irão se adaptar de forma natural começar a degradar parte dos poluentes presentes naquele local.

Este processo geralmente é demorado, principalmente quando o poluente se trata de um composto com uma certa estabilidade. Em casos de contaminação por metais, este processo se torna pouco eficiente, uma vez que os microrganismos do solo irão acumular estes metais, reduzindo a biodisponibilidade porém sem reduzir a concentração total do metal no solo.

Bioestimulação

Uma segunda metodologia de tratamento é através da bioestimulação, que consiste em estimular aqueles microrganismos já presentes no solo para aumentarem a sua taxa de crescimento e consequentemente degradarem de forma direta ou indireta os compostos poluentes.

Na imagem anterior, realizamos um trabalho de bioestimulação de microrganismos para a realização de um efluente do processo de limpeza química industrial. O efluente possui uma grande concentração de sais, metais e compostos orgânicos, e no processo da limpeza industrial foi submetido a uma grande variação de pH. Então encontrar um microrganismo externo que se adapte as condições específicas deste efluente poderia ser algo bem complexo. Sendo assim, preferimos avaliar a composição do meio e adicionar micronutrientes essenciais que aumentassem as chances de proliferação dos microrganismos já presentes.

Após a correção dos micronutrientes, logo surgiram diferentes colônias na superfície do efluente, que em seguida formaram um lodo biológico com alta capacidade de tratar este efluente, sem a necessidade de introdução de microrganismos externos ao processo.

Em caso de continuidade do processo de tratamento, ou mesmo no tratamento de efluentes com a mesma composição, um processo contínuo ou semicontínuo de tratamento pode ser realizado, deixando um valor remanescente no sistema, e alimentado o processo com efluente novo.

A grande vantagem desta metodologia está em não ter que introduzir um microrganismo exótico ao meio, que no meio ambiente e em áreas de preservação, acredito ser mais recomendável, uma vez que a introdução de um microrganismo exótico podem trazer problemas após a recuperação da área.

Bioaumentação

Em alguns casos, a estimulação dos microrganismos locais para o tratamento de determinado contaminante se mostra ineficiente, seja por conta da complexidade do poluente, ou mesmo pela limitação da diversidade do ambiente contaminado. Nestes casos, uma metodologia que pode ser utilizada é a bioaumentação, que nada mais é do que introduzir no local contaminado microrganismos que apresentam um metabolismo eficiente para a degradação do composto poluente.

Na imagem a cima temos um processo no qual foi realizada a bioaumentação de um rejeito da casca de coco com o intuito de acelerar o seu processo de degradação. Foram adicionados alguns microrganismos com uma maior capacidade de degradar a celulose e lignina, permitindo uma degradação mais rápida do composto. Onde da esquerda para direita:

1 - Controle sem a adição de microrganismos

2 - Adição de apenas 1 microrganismo

3 - Adição de 5 microrganismos

4 - Adição de 10 microrganismos.

Podemos observar uma maior degradação no ultimo tratamento, devido a associação das capacidade e complementariedade no processo de degradação da celulose e lignina, tornando mais eficiente e rápida a decomposição da fibra de coco.

Esta prática geralmente é utilizada principalmente quando o poluente possui etapas parciais de quebra até a sua mineralização, e a estabilidade inicial não permite que aqueles micróbios residentes locais quebrem em moléculas mais simples e de mais fácil degradação, como por exemplo alguns compostos aromáticos que apenas alguns microrganismos específicos apresentam enzimas extracelulares capazes de degradar.

Fitorremediação

Os microrganismos são muito eficientes nos processos de biorremediação de compostos orgânicos, porém quando se trata de contaminações por compostos minerais ou por metais pesados, passam a se tornar menos eficientes, isso se dá porque os compostos mineralizados apresentam menor importância no processo de replicação celular, por que os microrganismos utilizam a energia das ligações químicas dos compostos orgânicos para o metabolismo celular, e os compostos minerais são utilizados em menor concentração pela célula principalmente com funções estruturais.

Se tratando de contaminações de metais em solo, os microrganismos também são pouco eficientes no processo de biorremediação, pois algumas espécies possuem a capacidade de acumular estes compostos metálicos em sua massa celular, porém como eles não serão removidos do solo, estes compostos ficam acumulados nos microrganismos, reduzindo a sua biodisponibilidade, porém em concentração total no solo existem uma grande tendência haver pouco impacto.

Desta forma, para estes dois tipos de contaminações, a de compostos minerais e de metais uma metodologia que apresenta uma maior eficiência no processo de tratamento é a da fitorremediação, que consiste no uso de plantas para a remoção dos poluentes.

Ao longo do crescimento da planta no solo ou na água, os nutrientes inorgânicos são absorvidos pelas raízes e utilizados para a formação do tecido vegetal. Já os metais, algumas espécies vegetais conseguem absorver durante o processo de absorção de água e nutrientes do solo, acumulando os metais em seus tecidos como caule, folhas e frutos.

Após um determinado tempo de crescimento, os metais são removidos através das podas ou retirada do vegetal do local contaminado.

A Biorremediação é um processo bastante eficiente para o tratamento de poluentes no meio ambiente, porém é muito importante conhecer o produto a ser tratado tanto para uma melhor definição da metodologia a ser aplicada, como também por conta do processo de tratamento, uma vez que determinados compostos complexos ao longo do processo de biorremediação podem gerar compostos intermediários que são mais tóxicos, agravando a problemática ambiental. Este post foi criado com o intuito de introduzir alguns conceitos relacionados aos processos de biorremediação, que dentro de cada uma das metodologias existem uma infinidade de técnicas e processos.