BIORREMEDIAÇÃO EM SOLOS CONTAMINADOS POR MATERIAIS PESADOS

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BIORREMEDIAÇÃO EM SOLOS CONTAMINADOS POR MATERIAIS PESADOS
RESUMO
O presente trabalho teve como objetivo principal apresentar a importância da biorremediação, demonstrando através de pesquisas que há como recuperar áreas contaminadas sem o uso de remediadores físico-químicos, respeitando o ambiente e se beneficiando do organismos presentes no solo. As vantagens de se usar biorremediadores vão muito além do que foi desenvolvido neste trabalho, e torna-se cada vez mais necessário o estudo de métodos e novas técnicas que agridam menos o ambiente e microrganismos.
Palavras-chave: Biorremediação; Metais pesados, Solos.
INTRODUÇÃO
Através do crescimento populacional, uso industrial e agrícola, ocorreu o aumento da poluição de rios, solos, caracterizado pelo despejo de rejeitos industriais e urbanos de maneira errônea (PEGORINI et.al, 2005). Na Europa os metais pesados e óleos somam cerca de 60% na contaminação de solos, já nos Estados Unidos, os produtos que tem como matéria prima o petróleo e metais são os poluentes mais comuns (CAIRES, 2018).
A remediação de áreas contaminadas passou a ser exigência legal, existem diversas tecnologias para remediação de áreas degradadas, envolvendo processos químicos, físicos que são de custo elevados. Em contrapartida, a biorremediação é realizada de maneira mais ecológica e sustentável, introduzindo microrganismos no local contaminado, torna-se a opção viável e mais abordada (CHAVES, 2008).
Os teores de materiais pesados no solo é um fator preocupante pelos efeitos adversos que podem causar, não somente ao solo, como também ao ambiente e ao próprio homem (MOREIRA e SIQUEIRA, 2002). A contaminação de solo tem relação a destruição de terras que poderiam ser usadas que forma efetiva pela atividade humana, direta ou indiretamente. Ela se dá pela presença de produtos químicos xenobióticos ou demais alterações no ambiente natural (MALUF e VICINO, c2021) em concentração em níveis abaixo do tolerável em relação a critérios adotados (DYMINSKI, 2006). Os principais poluentes químicos presentes no solo são os pesticidas, solventes, hidrocarbonetos, metais pesados (chumbo, cádmio, mercúrio, cromo e arsênio), entre outros (HADDAD, 2017).
As características dos solos, como textura, granulometria, tipo de solo, pode influenciar a disponibilidade do contaminante, a biodisponibilidade dos mesmos e a exposição dos organismos à contaminação (RIBEIRO, 2013).
O processo de biorremediação pode ser considerado uma forma de controle e prevenção à poluição, reduz a quantidade de toxicidade de orgânicos e materiais estranhos ao ambiente (MENEGUETTHI, 2007), refere-se à limpeza microbiológica de químicos tóxicos, óleo e outros poluentes ambientais, geralmente estimulados pela atividade de microrganismos que são capazes de utilizar estes contaminantes como fonte de carbono e energia, e assim degradam, transformam ou removem contaminantes de um determinado local, como a água ou solo (MADIGAN et.al, 2016).
METAIS PESADOS
Segundo Boechat (2014), os principais íons de metais pesados encontrados nos solos são o arsênio (As), cádmio (Cd), cromo (Cr), cobre (Cu), zinco (Zn) e chumbo (Pb). E suas principais fontes poluidoras são herbicidas, inseticidas, tintas e corantes, efluentes industriais, mineração, produção de alumínio e aço, e dentre muitas outras fontes. Certamente isso trará consequências como a contaminação de solos, além de serem nocivos à saúde humana quando ultrapassam determinadas concentrações. O mercúrio (Hg) também é um metal pesado poluente, e juntamente com o cádmio, cromo e arsênio, não existem naturalmente em organismos vivos, sendo prejudiciais em qualquer concentração (BAPTISTA, 2005).
O problema principal associado à contaminação do solo por metais pesados se deve das formas biodisponíveis desses elementos, são encontrados em maior disponibilidade os metais solúveis e trocáveis. Os solúveis estão em forma iônica ou de complexos orgânicos, que são facilmente adsorvidos pelas plantas, ou lixiviados. Os metais em formas trocáveis são ligados eletrostaticamente em sítios de adsorção, carregados negativamente na matéria orgânica ou minerais, são facilmente trocados por íons na solução do solo (GUEDES, 2008). Atributos do solo como pH, presença de óxidos de ferro, quantidade de argila, matéria orgânica e potencial redox são responsáveis pelo comportamento, disponibilidade e mobilidade destes metais no solo. Em sua maior parte, o ph e redox são os principais fatores que controlam a disponibilidade dos metais (CHAVES, 2008). Embora não sejam metabolizáveis, alguns metais participam em determinadas atividades metabólicas, alguns seres vivos precisam de pequenas quantidades de alguns metais, que incluem o Co, Cu, Mn, V, Zn para realização de algumas funções vitais dos organismos (RIBEIRO, 2013), contudo, o Hg e Pb não possuem nenhuma função em organismos vivos.
PRINCIPIOS DA BIORREMEDIAÇÃO
Os processos de biorremediação vêm sendo muito estudados pela comunidade científica, como a alternativa ideal para tratar solos e água contaminados por material pesado, visto que é considerado um processo biológico ecologicamente adequado para o tratamento destes ambientes (ANDRADE et. al, 2010). Durante a exploração de petróleo, e nas fases de refino, transporte e armazenamento, podem ocorrer derramamentos acidentais que ocasionam a contaminação de rios e solos (AISLABIE et. al, 2004), além de que materiais como agrotóxicos, corantes, fármacos e polímeros podem ser tóxicos a sistemas biológicos, pois não fazem parte do conjunto de moléculas que são produzidas durante o metabolismo evolutivo da Terra, e podem interferir de maneira negativa na estrutura ecológica da comunidade biológica (GAYLARDE; BELLINASO; MANFIO, 2005). 
Como foi discutido até o momento, a biorremediação consiste em processos biológicos que ocorrem naturalmente pela ação de bactérias, fungos e plantas (KOMESU et al., 2021), visto isso, é baseada em três princípios básicos: a existência do microrganismo com capacidade metabólica para degradar o contaminante, a disponibilidade ou acessibilidade do contaminante ao ataque microbiano ou enzimático, e as condições ambientais adequadas para o crescimento e atividade microbiana, então torna-se de importância o conhecimento de que os metais pesados podem influenciar na atividade degradadora.(PEREIRA e LEMOS, 2005, apud MENEGUETTHI, 2007; MOREIRA e SIQUEIRA, 2002).
Fungos e bactérias vêm sendo utilizados na remoção de metais pesados de efluentes industriais e do ambiente (PEREIRA & FREITAS, 2012). De acordo com Geerdlink (1996), o organismo utilizado na biorremediação deve ser escolhido de acordo com sua capacidade de degradar o contaminante que temos como alvo e também o tempo de que levará (apud SOARES; FLORES; MENDONÇA; BARCELOS; BARONI, 2011), esse conjunto de fatores determinará o produto formado, buscando atingir a mineralização para que ocorra a diminuição dos efeitos residuais (MOREIRA e SIQUEIRA, 2002). 
As bactérias mais usadas no processo são as do gênero Bacillus, Pseudomonas, Rhodobacter e Achromobacter (CAIRES, 2018), pois degradam o petróleo e seus derivados de forma efetiva, além de bactérias, alguns fungos como os de gênero Penicillium. Fusarium. Pleorotus. Cunnighamella. e plantas também podem ser utilizados como mecanismo de ação (JACQUES; SILVA; BENTO; CAMARGO, 2010). Os fungos filamentosos vêm sendo muito utilizados, por serem resistente aos metais presentes no ambiente, e se destacam dentre outros microrganismos, isso desencadeia o crescimento e desenvolvimento do fungo em locais onde há a presença de poluentes, de acordo com Collins e Stotzky (1992). 
O mercúrio é um dos metais mais poluentes, e atinge o solo em como Hg2+ e Ch3Hg, enquanto um é extremamente tóxico o outro é solúvel em lipídeos e geralmente são provenientes da queima do carvão mineral. A forma solúvel (CH3Hg) é absorvível pelas células, enquanto a menos solúvel (Hg2+), no solo, é rapidamente adsorvido e sofre algumas transformações bióticas e abióticas. Alguns organismos têm comomecanismo de defesa absorver esse Hg2+ do solo, ele promove a destoxificação através da absorção por proteínas MER, convertendo o poluente em Hg0, que será volatilizado. Além da destoxificação do ambiente há o aproveitamento da absorção do HG2+ e com isso ocorre o crescimento e desenvolvimento dos microrganismos presentes no meio (MOREIRA e SIQUEIRA, 2002).
0. BIORREMEDIAÇÃO E SUAS METODOLOGIAS
Na biorremediação podemos decidir qual técnica será empregada, através de uma análise criteriosa da área (ANDRADE et. al, 2010), essas técnicas podem ser divididas em: biorremediação passiva, bioaumentação, bioestimulação, fitorremediação, landfarming, que são tratamentos “in-situ” e a compostagem e biorreatores que são tratamentos considerados ex-situ. (ANDRADE et. al, 2006)
As tratamentos“in situ” são mais viáveis economicamente, e são as mais usadas e pesquisadas para descontaminação de solos e aquíferos, pois a descontaminação pode ser feita diretamente no local contaminando, onde não há contato direto de pessoas e contaminantes, quase nenhum resíduo é formado e, requer poucos equipamento e mão de obra (MENEGUETTHI, 2007). São baseados na fase aquosa e estímulo da decomposição pela injeção de ar ou suplementação com nutrientes, onde podem ser usadas plantas e microrganismos.
A técnica “ex situ” visa a remoção do solo para posterior tratamento, porém há uma demanda muito grande de tempo, espaço físico, tratamento do material contaminado e custos de transporte do material, então algumas técnicas se tornam inviáveis ao produtor (MENEGUETTHI, 2007).
 3.1.1 BIORREMEDIAÇÃO PASSIVA
Consiste que o contaminante permaneça no local e, por meio de processos naturais como a diluição e sorção, biodegradação, volatilização, ocorrerá a descontaminação do ambiente de forma natural (THODE FILHO et al., 2015). A vantagem da biorremediação passiva é que apresenta baixo custo e ajuda a minimizar riscos para a saúde humana, por ser um método natural, em contrapartida é um processo lento e necessita de outras técnicas em conjunto para que se torne efetiva de maneira mais rápida (JACQUES, 2006).
 3.1.2 BIOESTIMULAÇÃO
Nutrientes orgânicos e inorgânicos, contendo nitrogênio e fósforo (HOFF et. Al, 1993, citado por SILVA, 2007), podem ser adicionados ao solo contaminado visando a estimular a atividade dos microrganismos degradadores (ANDRADE et. al, 2006). Os nutrientes utilizados na biorremediação podem ser de três tipos diferentes: inorgânicos solúveis em água, formulações oleofílicas e os chamados slow release, que tem solubilização mais lenta (SILVA, 2007). 
Os principais microrganismos utilizados são o consórcio de bactérias e fungos de espécie/gênero: Mycobacterium fortuitum, Bacillus cereus, Microbacterium sp., Gordonia polyisoprenivorans, Microbateriaceae bacterium e um fungo Fusarium axysporum (JACQUES, 2010).
 3.1.3 BIOAUMENTAÇÃO
Consiste na adição de microrganismos exógenos ao meio contaminado, visto que, a população presente não está adaptada, e não seria capaz de degradar os substratos existentes de modo eficaz, de acordo com King (1997, apud SILVA, 2007 p.24). Para que essa técnica tenha êxito há condições mínimas a serem consideradas na adição de microrganismos ao meio contaminado, como a manutenção do pH, temperatura e nutrientes fornecidos, assim os microrganismos podem metabolizar os poluentes (COUTINHO et. Al, 2015).
 3.1.4 FITORREMEDIAÇÃO
Técnica emergente, que utiliza plantas para remediar o solo contaminado por metais pesados, compostos orgânicos e radionuclídeos (ANDRADE et. al, 2006), removendo, transferindo, estabilizando ou destruindo os poluentes (ANSELMO; FAUSTINO; JONES, 2005). Como dito por Pires et. Al (2001), a planta extrai o metal da área contaminada, fazendo o armazenamento e metabolizando este metal, para posteriormente transformá-lo em uma molécula menos tóxica.
O método de fitorremediação pode apresentar pouca eficiência relacionada a metais pesados, porém há como aumentar se essa remediação foi em conjunto com algumas alternativas que envolvam os organismos presentes na rizosfera da planta, sendo uma estratégia a ser observada a longo prazo (KHAN e SAILLION, 2000, apud ANDREAZZA, 2013). 
 3.1.5 LANDFARMING
É a aplicação e incorporação de contaminantes ou rejeitos contaminados á superfície do solo não contaminado para degradação (MOREIRA e SIQUEIRA, 2002). Segundo Doelman e Breedvelk (199), citado por Andrade et. Al (2006), o landfarming é muito utilizado no tratamento de solos contaminados por hidrocarbonetos, mas não menos importante quando usado para biorremediar metais pesados. Nessa técnica os microrganismos são estimulados através do oxigênio a degradar os poluentes, transformando-os em material orgânico. Esse estimulo é realizado através de aração e gradagem do solo, umidificação, e adição de nitrogênio, fósforo, potássio e também corretivos (MAILA; CLOETE, 2004), através desse processo cria-se uma camada no solo chamada zona de tratamento, que atuará como biorreator natural (MOREIRA e SIQUEIRA, 2002).
 3.1.6 COMPOSTAGEM
Nessa técnica são usados microrganismos termófilos aeróbios para degradar o contaminante (MOREIRA e SIQUEIRA, 2002), então o solo é recolhido e colocado em pilhas, em um local que permita a lixiviação dos fluidos originados, assim os organismos irão degradar os contaminantes transformando os metais e HAPs em material orgânico. (RAIMUNDO, 2002; JACQUES, et. Al, 2007). 
 3.1.7 BIORREATORES
Nos biorreatores é feio o uso de grandes tanques, onde o solo é alocado e misturado com água, assim os sólidos se suspendem (RAIMUNDO, 2002). Características do biorreator como o pH, nutrientes, umidade, são de importância para que os microrganismos consigam se reproduzir no interior do biorreator (JACQUES, 2010).
CONCLUSÃO
A biorremediação é uma das técnicas mais adequadas para recuperação de solos contaminados por metais pesados, visto que, é um processo relativamente barato e ecologicamente seguro, quando comparado a remediação através de processos físico-químicos. Dependendo da abordagem ela visa biorremediar as áreas contaminadas com técnicas diferentes e têm mecanismo de ação distintos como bactérias, fungos, plantas e até mesmo o consórcio deles. A maioria desses microrganismos usam os metais para completarem o seu desenvolvimento e crescimento, de modo que, são liberados novamente ao ambiente de forma menos tóxica.
O solo é um sistema complexo, então, as áreas antes da biorremediação devem analisadas minuciosamente para categorizar as melhoras a serem executadas, sempre respeitando as características do solo como, textura, granulometria, pH, pois a biorremediação anda em conjunto com os fatores do local.
Dentre as técnicas que mais se destacam em relação a recuperação de locais contaminados por metais pesados são a biorremediação passiva e landfarming, visto que, são técnicas de investimento baixo, e podem ser realizadas in situ, então o manejo será feito de forma mais facilitada, podendo ser feito também em grandes áreas. Observou-se que a fitorremediação em recuperação de áreas contaminadas por metais pesados não é tão eficaz se feita sozinha, e torna-se melhor quando consorciada com microrganismos presentes na rizosfera da planta.
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