Relatório final - respirometria - Microbiologia Ambiental

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Universidade de BRarasília
Faculdade de Tecnologia
Departamento de Engenharia Civil e Engenharia Ambiental
Respirometria
Atividade de biodegradação da microbiota do solo
Aluna: Marilia Candida Pinto Borges
Matrícula: 12/0178061
Professora: Lenora Gomes
Disciplina: Microbiologia Ambiental e Experimental
Engenharia Ambiental
Brasília – DF, 10 de dezembro de 2013
Introdução
	Biodegradação é a atividade metabólica dos micro-organismos que transforma poluentes orgânicos em compostos inorgânicos como CO2, NO3, SO4, PO4, com a incorporação de aproximadamente 50% do carbono em biomassa.
	Os ensaios de respirometria baseiam-se na utilização da medida da taxa de respiração de micro-organismos durante o processo de degradação de determinados substratos. Desta forma estima-se a medida de consumo de oxigênio, ou liberação de gás carbônico, pelos micro-organismos em certo volume de controle, por unidade de tempo. Sendo assim, pode-se estimar o tempo de estabilização, assim como a capacidade biodegradativa de um resíduo ou composto orgânico, além da determinação das concentrações ideais para se evitar a toxicidade aos micro-organismos e assim obter a taxa ótima de aplicação do resíduo para o sucesso do processo de degradação.
	O objetivo da prática é avaliar a capacidade de biodegradação da microbiota indígena do solo por meio da metodologia do ensaio de respirometria.
Procedimentos gerais
	O respirômetro consiste basicamente em um frasco (reator) fechado onde o substrato será colocado em contato com a microbiota para a degradação. O gás carbônico gerado no processo de respiração aeróbia é desta forma, capturado por uma substância alcalina (ex.: hidróxido de potássio – KOH), sendo precipitado posteriormente na forma de carbonato de bário (BaCO3), pela adição de uma solução saturada de cloreto de bário (BaCl2). Para se chegar ao resultado final é necessário fazer um processo de titulação que utiliza uma solução de ácido clorídrico (HCl) 0,1 N. O volume em mL de HCl utilizado na titulação deve ser anotado.
	Foram realizadas 11 leituras em um período de 38 dias, sendo que havia uma diferença entre 3 e 4 dias entre as leituras. Os substratos utilizados nos ensaios foram o chorume, o benzeno, o esgoto e a glicose. Fez-se também o ensaio apenas com água e foi necessário conhecer o branco, que é o volume de ácido utilizado na titulação de um ensaio sem a interferência dos micro-organismos.
Dados Obtidos
	Volume (mL) de HCl
	Data
	18/out
	22/out
	25/out
	29/out
	01/nov
	05/nov
	08/nov
	12/nov
	19/nov
	22/jan
	26/nov
	Intervalo leituras
	3 dias
	4 dias
	3 dias
	4 dias
	3 dias
	4 dias
	3 dias **
	4 dias
	3 dias
	4 dias
	3 dias
	Grupos
	1 leitura
	2 leitura
	3 leitura
	4 leitura
	5 leitura
	6 leitura
	7 leitura
	8 leitura
	9 leitura
	10 leitura
	11 leitura
	1C Água
	8,0
	8,5
	10,8
	0,0
	10,6
	7,9
	11,5
	8,6
	4,8
	9,0
	9,7
	2C Chorume
	0,0
	4,6
	9,3
	7,7
	12,2
	11,2
	13,2
	12,6
	11,7
	12,1
	13,6
	2A Benzeno
	14,1
	13,2
	15,5
	13,4
	15,7
	15,5
	15,9
	10,1
	14,8
	13,4
	15,2
	4A Glicose
	0,0
	0,0
	0,0
	0,0
	0,0
	0,0
	4,9
	8,4
	8,7
	12,1
	12,5
	5A Esgoto
	3,8
	6,5
	8,6
	6,2
	10,3
	7,4
	10,7
	9,4
	6,5
	9,9
	11,6
	
	Branco: 16,1
	 ** Novo Branco a partir da sétima leitura: 16,7
Tabela 1 – Dados obtidos dos ensaios de respirometria em 38 dias (11 leituras)
Análise e discussão dos dados
Cálculo da Concentração de CO2
	Para o cálculo estima-se que o CO2 resultante da biodegradação reage com o KOH, no interior do respirômetro formando K2CO3. Quando a mistura de K2CO3 e o excesso de KOH é adicionada à solução de BaCl2 1,0 N há uma reação que forma o prcipitado BaCO3. Desta forma, o HCl adicionado irá reagir apenas com o KOH escedente, permitindo o cálculo da quantidade de CO2 produzida.
	O cálculo da concentração de CO2 é dado por meio da seguinte fórmula:
Onde:
A = volume de HCl 0,1 N utilizado para titular o branco (mL);
B = volume de HCl 0,1 N utilizado para titular o tratamento (mL);
50 = fator para transformar equivalente em µmol de gás carbônico;
f HCl = fator do HCl 0,1 N que é igual a 0,1.
	Os resultados desse cálculo foram:
	Data
	18/out
	22/out
	25/out
	29/out
	01/nov
	05/nov
	08/nov
	12/nov
	19/nov
	22/jan
	26/nov
	Intervalo leituras
	3 dias
	4 dias
	3 dias
	4 dias
	3 dias
	4 dias
	3 dias
	4 dias
	3 dias
	4 dias
	3 dias
	Grupos
	1 leitura
	2 leitura
	3 leitura
	4 leitura
	5 leitura
	6 leitura
	7 leitura
	8 leitura
	9 leitura
	10 leitura
	11 leitura
	1C Água
	40,5
	38,0
	26,5
	80,5
	27,5
	41,0
	26,0
	40,5
	59,5
	38,5
	35,0
	2C Chorume
	80,5
	57,5
	34,0
	42,0
	19,5
	24,8
	17,5
	20,5
	25,0
	23,0
	15,5
	2A Benzeno
	10,0
	14,5
	3,0
	13,5
	2,0
	3,0
	4,0
	33,0
	9,5
	16,5
	7,5
	4A Glicose
	80,5
	80,5
	80,5
	80,5
	80,5
	80,5
	59,0
	41,5
	40,0
	23,0
	21,0
	5A Esgoto
	61,5
	48,0
	37,5
	49,5
	29,0
	43,5
	30,0
	36,5
	51,0
	34,0
	25,5
Tabela 2 – CO2 produzido
	Sabe-se que metade da quantidade de carbono que é biodegradado é convertida em CO2 e os outros 50% são incorporados na forma de biomassa. Com isso a quantidade total de carbono biodegradada deve ser calculada por meio da fórmula:
Onde:
Cb (µmolC) = µmols de Carbono biodegradado;
CO2b (µmolCO2) = µmols de CO2 produzido.
	Por meio desse cálculo obtivemos:
	Data
	18/out
	22/out
	25/out
	29/out
	01/nov
	05/nov
	08/nov
	12/nov
	19/nov
	22/jan
	26/nov
	Intervalo leituras
	3 dias
	4 dias
	3 dias
	4 dias
	3 dias
	4 dias
	3 dias **
	4 dias
	3 dias
	4 dias
	3 dias
	Grupos
	1 leitura
	2 leitura
	3 leitura
	4 leitura
	5 leitura
	6 leitura
	7 leitura
	8 leitura
	9 leitura
	10 leitura
	11 leitura
	1C Água
	81,0
	76,0
	53,0
	161,0
	55,0
	82,0
	52,0
	81,0
	119,0
	77,0
	70,0
	2C Chorume
	161,0
	115,0
	68,0
	84,0
	39,0
	49,5
	35,0
	41,0
	50,0
	46,0
	31,0
	2A Benzeno
	20,0
	29,0
	6,0
	27,0
	4,0
	6,0
	8,0
	66,0
	19,0
	33,0
	15,0
	4A Glicose
	161,0
	161,0
	161,0
	161,0
	161,0
	161,0
	118,0
	83,0
	80,0
	46,0
	42,0
	5A Esgoto
	123,0
	96,0
	75,0
	99,0
	58,0
	87,0
	60,0
	73,0
	102,0
	68,0
	51,0
Tabela 3 – CO2 biodegradado
Gráfico 1 – CO2 Biodegradado
	Conforme os dados acima e o gráfico apresentado é possível notar que há uma distinção na taxa de CO2 biodegradado em cada respirômetro. A glicose, como era esperado, apresenta uma alta biodegradação no início e logo decai. O benzeno é o substrato que apresenta a menor biodegradabilidade. O esgoto apresentou uma boa taxa mantendo-se quase constante, também decaindo um pouco ao final da análise. O que chamou atenção nesse processo é a taxa de biodegradação do chorume e da água, pois o chorume apresenta uma biodegradação que decai rapidamente, sendo um dos substratos com menor biodegradabilidade. Por outro lado a água apresenta maior taxa de biodegradação dentre os ensaios, o que é notado ao final da análise onde tem um crescimento considerável em relação aos outros, o que é considerado algo pouco provável.
	A água esteve presente em todos os ensaios e o recomendado era que se fizesse a diferença do resultado obtido do ensaio com água em relação aos ensaios com outros substratos. Os resultados obtidos estão apresentados abaixo:
	Data
	18/out
	22/out
	25/out
	29/out
	01/nov
	05/nov
	08/nov
	12/nov
	19/nov
	22/jan
	26/nov
	Intervalo leituras
	3 dias
	4 dias
	3 dias
	4 dias
	3 dias
	4 dias
	3 dias **
	4 dias
	3 dias
	4 dias
	3 dias
	Grupos
	1 leitura
	2 leitura
	3 leitura
	4 leitura
	5 leitura
	6 leitura
	7 leitura
	8 leitura
	9 leitura
	10 leitura
	11 leitura
	1C Água
	0,0
	0,0
	0,0
	0,0
	0,0
	0,0
	0,0
	0,0
	0,0
	0,0
	0,0
	2C Chorume
	80,0
	39,0
	15,0
	-77,0
	-16,0
	-32,5
	-17,0
	-40,0
	-69,0
	-31,0
	-39,0
	2A Benzeno
	-61,0
	-47,0
	-47,0
	-134,0
	-51,0
	-76,0
	-44,0
	-15,0-100,0
	-44,0
	-55,0
	4A Glicose
	80,0
	85,0
	108,0
	0,0
	106,0
	79,0
	66,0
	2,0
	-39,0
	-31,0
	-28,0
	5A Esgoto
	42,0
	20,0
	22,0
	-62,0
	3,0
	5,0
	8,0
	-8,0
	-17,0
	-9,0
	-19,0
Tabela 4 – CO2 biodegradado com a diferença da biodegradação da água.
	Com esses dados é possível notar que o substrato que melhor biodegradou foi a glicose, mas como isso era esperado, consideramos que a melhor biodegradação foi obtida no esgoto. O chorume para de biodegradar a partir da 3ª leitura.
Conclusão
	A prática teve como objetivo avaliar a capacidade de biodegradação da microbiota indígena do solo por meio da metodologia do ensaio de respirometria.
	Notou-se que cada substrato utilizado apresenta um comportamento distinto e nem sempre é o que se esperava como foi o caso do ensaio do chorume e da água. Considera-se que os resultados obtidos nesses dois ensaios podem ter sido alterados por consequência de erros no processo de titulação, pois o chorume apresentou uma biodegradação muito baixa e a água superou a biodegradação dos demais substratos com exceção da glicose. Se não for considerado o resultado do ensaio da água, pode-se afirmar que o substrato com melhor biodegradação de CO2 foi o esgoto.
	Em suma, os resultados não foram satisfatórios, pois mostram que um possível erro na prática laboratorial, no que diz respeito aos ensaios com chorume e água, pode ter ocorrido, o que significa que as taxas não estão de acordo com o esperado. O correto seria refazer o ensaio e a análise para os dois substratos e observar todos os detalhes da prática para que erros de metodologia sejam corrigidos.