Biorremediação e Fitorremediação

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1. HISTÓRICO
1.1 BIORREMEDIAÇÃO
 
O uso da técnica de biorremediação foi descoberta através de pesquisas de investigação da degradação de hidrocarbonetos no ambiente natural, nas quais foram identificados alguns microrganismos capazes de usar tais hidrocarbonetos como fonte de carbono e energia (SANTOS et al, 1999). Mas, somente após a análise dos fatores bióticos e abióticos envolvidos no processo de biodegradação, a técnica passou a ser aplicada na limpeza de ambientes contaminados por óleo (CHEKOL, 2004). 
Biorremediação é um processo de tratamento no qual organismos vivos, geralmente microrganismos ou plantas, são utilizados tecnologicamente para remover ou reduzir poluentes no ambiente. Pode ser aplicado em águas superficiais e subterrâneas, bem como em solos e resíduos industriais, em aterros, áreas de contenção.
As técnicas de biorremediação podem ser classificadas como ex situ ou in situ. No tratamento ex situ o resíduo a ser tratado é transportado a outro local. Não correndo riscos de danos ao meio ambiente. O processo se inicia com a redistribuição do solo em camadas e irrigado com nutrientes e bactérias. As técnicas in situ visa tratar o solo no local de contaminação, com introdução de oxigênio, nutrientes e microrganismos em galerias e poços de infiltração Fitorremediação.
1.2 FITORREMEDIAÇÃO
O conceito de fitorremediação se generalizou pelo mundo depois dos anos 2000, a partir de vários estudos e programas de pesquisas cientificas e pode ser definida como, o uso de vegetação in situ para o tratamento de solos e águas contaminadas. 
Como ilustrado na Figura 1, as plantas podem remediar os solos contaminados com metais pesados através dos seguintes mecanismos:
· Fitoestimulação - também chamada de rizodegradação, consiste no fato das raízes liberarem exsudatos como, aminoácidos e polissacarídeos, que estimulam a atividade dos microorganismos do solo, e estes, por 
sua vez, degradam os contaminantes do solo. Na fitoestimulação há um aumento do pH do solo, na região das raízes, que é influenciado pela liberação dos exsudatos, pela absorção de nutrientes e pela fixação biológica do nitrogênio do ar - N2, tornando mais acelerada a fitorremediação dos herbicidas. Na fitoestimulação, as plantas devem apresentar um sistema radicular denso, formado de raízes profundas que cubram uma grande área de contato. As plantas Stizolobium aterrimum e Canavalia ensiformis, são as utilizadas neste método, pois tem a capacidade de estimular a mineralização dos contaminantes;
· Fitoestabilização - neste caso, os contaminantes são estabilizados no solo, controle da erosão e lixiviação, e são convertidos em formas menos solúveis. A fitoestabilização é realizada por plantas dos gêneros Haumaniastrum, Eragrostis, Ascolepis, Gladiolus e Alyssum;
· Fitoextração - consiste na absorção dos contaminantes pelas raízes das plantas, sendo aí armazenados, ou são transportados e acumulados nas partes aéreas das plantas. Os metais presentes também são encontrados no solo e podem provocar toxicidade para as plantas. Neste caso, se utiliza para a fitorremediação, a técnica de fitoextração. Ou seja, se usam plantas acumuladoras de metais pesados para extraírem os poluentes inorgânicos. As espécies de Brassica juncea, Aeolanthus biformifolius, Alyssum bertolonii, Pteris vittata e Thlaspi caerulescens, são exemplos de plantas acumuladoras;
· Fitovolatilização - os contaminantes absorvidos pelas raízes das plantas são convertidos em formas menos tóxicas e liberadas para a atmosfera. Neste caso, as plantas têm que ter alta capacidade de transpiração. A fitovolatilização pode ser utilizada pelas seguintes espécies: Populus sp., Medicago sativa, Brassica juncea, Brassica napus, Hibiscus cannabinus, Festuca arundinacea e Arabidopsis thaliana;
· Fitodegradação - consiste na degradação dos contaminantes diretamente nas células vegetais, por meio de enzimas. Na fitodegradação é importante que as plantas tenham um sistema radicular bem desenvolvido e denso, com raízes compridas, e um maior número de enzimas de degradação. Como exemplo de fitodegradação temos as plantas do gênero Populus;
· Rizofiltração - é uma técnica onde plantas terrestres absorvem, concentram ou precipitam metais pesados e elementos radioativos, presentes na água subterrânea, por intermédio de seu sistema radicular. Para que ocorra a rizofiltração é necessário a utilização de árvores com raízes de 30 m ou mais, e com absorção de 200 a 2000 litros de água por dia. O Choupo do Canadá e a Alfaia, se apresentam como grandes exemplos (ANSELMO; JONES, 2005);
· Capas Vegetativas - são utilizadas em aterros sanitários, onde são feitas coberturas vegetais de árvores ou capins, para promover uma redução da disseminação dos resíduos poluentes e não deixar que o lixo fique a céu aberto. As raízes das plantas têm importante papel no aumento da aeração do solo, da biodegradação, da evaporação e transpiração (ANSELMO; JONES, 2005).
· Açude Artificial - é um método de tratamento de efluente, através dos processos de filtração, troca iônica, adsorção e precipitação, onde os mesmos são realizados por intermédio de um ecossistema formado por solos orgânicos, microrganismos, algas e plantas aquáticas vasculares (OLIVEIRA et al., 2009).
· Barreira Hidráulica - é uma técnica de remoção de contaminantes presentes na água subterrânea, por intermédio de árvores de grande porte com raízes profundas, que tem grande potencial de sucção da água do subsolo. Os contaminantes são metabolizados pelas enzimas vegetais, e depois podem ser transpirados junto com a água ou aprisionados nos tecidos vegetais (ANSELMO; JONES, 2005; OLIVEIRA et al., 2009).
Figura 1 - Mecanismos de fitorremediação de solos contaminados com metais pesados.
Fonte: ANDRADE et al (2007).
2. VANTAGENS E DESVANTAGENS
Como em todo processo a fitorremediação possui vantagens e desvantagens, podemos citar algumas:
	Vantagens
	Desvantagens
	Baixo custo.
	Os metais não são remediados, se não estiverem ao alcance das raízes.
	Melhoria da paisagem.
	Tratamento mais lento do que pelas técnicas físico-químicas.
	Útil em locais onde a quantidade de solo a descontaminar é muito elevado.
	Se a concentração de metais no solo é muito tóxica, a vegetação pode não se desenvolver.
	Processo mais facilmente controlado do que com microrganismos.
	As plantas podem não se adaptar às condições climáticas e ambientais dos solos a descontaminar.
	Fácil colheita das plantas que acumularam os metais pesados.
	Pode haver propagação da contaminação na cadeia alimentar se as plantas acumuladoras forem ingeridas por animais.
	A planta pode ser valorizada economicamente. Pela possibilidade de reciclagem dos metais nela armazenados.
	As plantas fitoextractoras colhidas
ainda não são comercializadas.
3. LEGISLAÇÃO
3.1 DECRETO Nº 6.041, DE 8 DE FEVEREIRO DE 2007 POLÍTICA DE DESENVOLVIMENTO DA BIOTECNOLOGIA
Promove ações com vistas ao estabelecimento de ambiente adequado para o desenvolvimento de produtos e processos inovadores para o tratamento de resíduos e efluentes, o tratamento da contaminação ambiental, a recuperação de áreas degradadas, a conservação de espécies, o controle de espécies exóticas invasoras e para geração de bioenergia, de forma a estimular a qualidade ambiental, os serviços públicos, a eficiência energética, a redução de impactos ambientais, a conservação e recuperação da biodiversidade, o aumento da eficiência da estrutura produtiva nacional, a capacidade de inovação das empresas brasileiras e a expansão das exportações.
3.2 RESOLUÇÃO CONAMA Nº 420/2009 
Dispõe sobre critérios e valores orientadores de qualidade do solo quanto à presença de substâncias químicas e estabelece diretrizes para o gerenciamento ambiental de áreas contaminadas por essas substâncias em decorrência de atividades antrópicas:
· Considerando que a existência de áreas contaminadas pode configurar sério risco à saúde pública e ao meio ambiente; 
· Considerando a necessidade de prevenir a contaminação do subsolo e das águas subterrâneas que são benspúblicos e reservas estratégicas para o abastecimento público e o desenvolvimento ambientalmente sustentável; 
· Considerando a necessidade de estabelecer critérios para definição de valores orientadores para a prevenção da contaminação dos solos e de definir diretrizes para o gerenciamento de áreas contaminadas.
4. APLICAÇÕES NO BRASIL E NO MUNDO
Em média já foram identificadas, no mundo, cerca de 400 plantas hiperacumuladoras, onde a maioria se encontra em áreas contaminadas da Nova Zelândia, EUA, Austrália e Europa. Essas plantas pertencem as famílias Brassicaceae, Fabaceae, Euphorbiaceae, Asteraceae, Lamiaceae e Scropheclariacear, algumas podem ser encontradas no Brasil, em regiões que integram o bioma Cerrado (OLIVEIRA et al., 2009). 
São inúmeras companhias situadas nos EUA e Europa que utilizam a fiotorremediação para fins lucrativos, como a norte americana Phytotech e a alemã BioPlanta, já as indústrias multinacionais, Union Carbide, Monsanto e Rhone-Poulanc, empregam a técnica em seus próprios sítios contaminados. A Universidade da Califórnia e a Universidade de Glasgow, desenvolvem vários projetos ligados a fitorremediação, no Brasil, O Instituto de Geociências (IGc) da USP (Universidade de São Paulo), vem pesquisando a recuperação de solos poluídos com mercúrio, chumbo, níquel e outros metais, com espécies vegetativas do Cerrado, mas a técnica ainda é pouco utilizada no país (OLIVEIRA et al., 2009).
O Cerrado é um bioma com grade potencial de estudo, pois suas plantas crescem em terrenos ácidos e ricos em metais, logo, é de grande importância o conhecimento dos mecanismos de fitorremediação dessas plantas, para se ter conhecimento do tipo, da quantidade, e em que parte da mesma o metal será acumulado, além do mais, é necessário saber, para o caso das árvores frutíferas, se a acumulação poderia trazer algum risco a saúde humana (OLIVEIRA et al., 2009).
5. FOTORREMEDIAÇÃO DE METAIS PESADOS
A intensificação das atividades industriais, agrícolas e de urbanização tem aumentado o risco de poluição dos solos por metais pesados. Metais pesados são elementos químicos metálicos, entre os mais perigosos estão o mercúrio, o cádmio (encontrado em baterias de celulares), cromo e o chumbo.
5.1 CONCEITO DE CONTAMINAÇÃO
O solo foi considerado por muito tempo um receptor ilimitado de materiais descartáveis, como o lixo doméstico, os efluentes e os resíduos industriais.
Entende-se por contaminação a presença de substância(s) química(s) no ar, água ou solo, decorrentes de atividades antrópicas, em concentrações tais que restrinjam a utilização desse recurso ambiental para os usos atual ou pretendido, definidas com base em avaliação de risco à saúde humana, assim como aos bens a proteger, em cenário de exposição padronizado ou específico.
5.2 CONTAMINAÇÃO POR CHUMBO
O Chumbo (Pb) tem-se destacado como um dos maiores poluentes do meio, o que pode ser atribuído, principalmente, ao seu largo uso industrial. A contaminação do solo com Chumbo pode acarretar uma série de problemas ambientais, como a toxidez direta para microrganismos, animais e humanos. Assim, a reabilitação de solos contaminados com esse elemento é muito importante pelo fato desses contaminantes exercerem uma grande pressão sobre o equilíbrio e qualidade dos ecossistemas. 
5.3 CARACTERÍSTICAS DO CHUMBO
O termo metal pesado se refere a uma classe de elementos químicos com peso específico maior que 5g.cm³ ou com o número atômico maior que 20. Os metais pesados diferem de outros agentes tóxicos porque não são sintetizados nem destruídos pelo homem. 
Entre os vários poluentes existentes, o chumbo (Pb) é o maior contaminante de solo e o maior problema ambiental diante do mundo moderno sendo, notoriamente, o metal pesado que oferece maior risco de envenenamento aos seres humanos, especialmente às crianças. 
A intoxicação crônica por chumbo, apesar de não levar diretamente a morte, e responsável por déficits cognitivos irreversíveis, especialmente em crianças, cujo sistema nervoso encontra-se em desenvolvimento, sendo uma importante causa de morbidade atribuída a exposições ambientais. Somente quando os níveis de chumbo no sangue são muito elevados pode ocorrer uma intoxicação aguda, levando a encefalopatia e morte, sendo este um problema menos frequente nos dias atuais.
5.4 FITORREMEDIAÇÃO UTILIZANDO ALOCASIA MACRORHIZA
Diversas técnicas de controle e remediação são utilizadas para amenizar o impacto causado pela contaminação do chumbo, tais como: tratamentos biológicos, barreiras químicas encapsulamentos e revegetação, entre outras. A fitorremediação, através do plantio de vegetação, em especial a AlocasiaMacrorrhiza (conhecida também como orelha de elefante gigante), que tem potencial para absorver metais pesados de áreas contaminadas. A orelha de elefante gigante pode ser encontrada nas matas ciliares de Manaus, embora não seja nativa da Amazônia.
Foi conduzida entre 2008 e 2010 por Josias Coriolano de Freitas, da Universidade Federal do Amazonas (Ufam), uma pesquisa fruto do trabalho de doutorado denominado “Avaliação da Alocasiamacrorhiza como fitorremediadora dos metais Cd, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn”. O chumbo foi o metal que apresentou maior concentração na planta, seguido por cromo, cádmio, cobre, níquel e zinco, sequência que se repete nas partes (caule, folhas e raízes) analisadas da planta. Acredita-se que a fisiologia e o mecanismo molecular de transporte facilita a distribuição dos metais. Plantas com essa característica são conhecidas como exclusoras, isso significa que a concentração do metal nos tecidos é mantida constante até um determinado nível. Plantas exclusoras, normalmente, são capazes de tolerar grandes quantidades de metais pesados em tecidos, além de ser tolerantes a múltiplos metais.
Figura 2: Distribuição de metais pesados nas partes da Alocasiamacrorhiza.
Fonte: ALVES, 2008.
6. CONCLUSÃO
As técnicas de fitorremediação possuem características complexas e retorno lento, pois dependem da capacidade de absorção e do desenvolvimento da vegetação, mas, vem se mostrando, como um grande avanço da biotecnologia para o tratamento do solo e água.
Por ser um método de descontaminação in situ, a fitorremediação, perturba menos o meio ambiente, além de ser economicamente viável e de fácil aplicação em grandes áreas, com possibilidade de tratar diversos poluentes orgânicos e inorgânicos, logo, é uma prática promissora que necessita de profissionais qualificados para se avaliar espécies de plantas capazes de realizar o processo de descontaminação com grande eficiência.
No Brasil, é necessário a realização de mais pesquisas para se entender o potencial de descontaminação da vegetação pertencentes aos biomas do país, porque, a utilização de plantas exóticas, em um local, pode se tornar uma prática perigosa, pois a mesma pode vir a se tornar uma praga de difícil controle. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ROMEIRO, Solange; LAGÔA, A.M.M.A.; FURLANI, P.R.; ABREU, C.A; PEREIRA, B.F.F. Absorção de Chumbo e potencial de fotorremediação de Canavália Ensiformes. 	Vol.66, v.2, p.327-334. São Paulo, 2007.
PROCÓPIO, S.O.; SANTOS, J.B.; PIRES, F.R.; SILVA, A.A.; SANTOS, E.A.; FERREIRA, L.R. Fitorremediação de solos contaminados com o herbicida TrifleoxysulfuronSodium. v. 22, p. 315-322. Goiás 2004. 
ALVES, Joilson do Carmo. Absorção e distribuição do chumbo em plantasdevetiver, jureminha e algaroba. Vol.32. Viçosa, Mai 2008.
SANTOS, P. R. P.; OLIVEIRA NETO, F. A; GOMES, Z. L. G. C. Considerações sobre tecnologias para remediação de solos e águas subterrânenas contaminadas e suas aplicações em pólos industriais na região metropolitana de Salvador e na antiga fábrica da Cobrac em Santo Amaro - Ba. 1999. 79p. Monografia (Especialização em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais na Indústria -- Departamento de engenharia Ambiental, Universidade Federal da Bahia, Salvador, 1999.
CHEKOL, T.; VOUGH, L. R. & CHANEY, R. L. (2004) - Phytoremediation of polychlorinated biphenylcontaminated soils: the rhizosphere effect. Environment International, v. 30,n. 6, p. 799-804.
ANDRADE, J. C. M.; TAVARES, S. R. L. & MAHLER, C. F., 2007, Fitorremediação, o uso de plantas na melhoria ambiental. São Paulo: Oficina de Textos. 176pp.
OLIVEIRA, Daniele Lopes; ROCHA, Cleonice; MOREIRA, Paulo Cesar; MOREIRA, Stephânia de Oliveira Laudares. Plantas Nativas do Cerrado: Uma Alternativa para Fitorremediação. Estudos, Goiânia, v. 36, n. 11/12, p. 1141-1159, nov./dez. 2009;
Fitorremediação de Solos Contaminados – O Estado da Arte. XXV Encontro Nac. de Eng. de Produção – Porto Alegre, RS, Brasil, 29 out a 01 de nov de 2005; 
ANSELMO, André Luis Faustino; JONES, Cleveland Maximino. Fitorremediação de Solos Contaminados – O Estado da Arte. XXV Encontro Nac. de Eng. de Produção – Porto Alegre, RS, Brasil, 29 out a 01 de nov de 2005;