OS MICRORGANISMOS NO TRATAMENTO BIOLOGICO DE AGUAS RESIDUAIS

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OS MICRORGANISMOS NO TRATAMENTO
BIOLÓGICO DE ÁGUAS RESIDUAIS
Ana Júlia Cavaleiro
IBB - Instituto para a Biotecnologia e Bio-engenharia
CEB - Centro de Engenharia Biológica
Tratamento biológico de águas residuais
Reprodução, em condições controladas, dos 
processos naturais de autodepuração
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Bacteria Archaea Protistas Fungi
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Transformação Bioquímica
ATP
Dador de 
electrões
Aceitador
de electrões
Fonte de 
energia
Fonte de 
carbono
Síntese celular
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Matéria Orgânica + O2 CO2 + H2O
Energia
Novas célulasMicrorganismos
aeróbios
Processos Aeróbios
Processos Anaeróbios
Matéria Orgânica
CH4 + CO2 [H2S, H2]
Prod. intermediários
Microrganismos
anaeróbios
Novas células
Energia
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Factores Ambientais
• Nutrientes
• pH
• Temperatura
• Potencial redox
• …
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Crescimento Microbiano
Tempo
Fase estacionária
Fase lag
Fase 
exponencial
Fase de 
morte
N
ú
m
e
r
o
 
d
e
 
c
é
l
u
l
a
s
MAS
nos sistemas de 
tratamento os 
ecossistemas são 
complexos, com 
populações mistas
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Agregados Microbianos
Flocos Grânulos Biofilmes
Matriz gelatinosa fixa a um 
suporte sólido: microrganismos, 
produtos extracelulares e água
Agregados em suspensão, 
sem fixação a suportes sólidos
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Biomassa em suspensão:
Bactérias e Protozoários
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Lamas Activadas
Um floco “saudável”
apresenta-se compacto
Flocos de estrutura porosa, 
difíceis de sedimentar
Qualidade dos flocos biológicos
MICRORGANISMOS FILAMENTOSOS
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Nocardia spp Sphaerotilus natans
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Microthrix parvicella Thiothrix spp
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Protozoários como indicadores da qualidade do processo das LA
Amoeba proteus
A
m
i
b
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s
 
n
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s
A
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ib
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s co
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 teca
F
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g
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d
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s
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
(A) Ciliados nadadores
(B) Ciliados sésseis
(C) Ciliados móveis de fundo
(A) (A)
(B) (B)
(C) (C)
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Ciliados
filtradores
Bactérias
Matéria orgânica
Flagelados
Ciliados
carnívoros
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Poluição orgânica
EfluenteEfluente
tratadotratado
Microrganismos
anaeróbios
Biogás
=
ENERGIA
RENOVÁVEL
++
ResResííduo duo 
digeridodigerido
CH4 CO2
50 – 75 % 25 – 45 %
+
Poder calorífico: 20-30 MJ m-3
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Digestor/reactor anaeróbio
Digestão anaeróbia
Metanogénese5
CH4
5
CO2
5
Acetogénese
ββββ-oxidação3
4
3
Acetato
CO2
4
H2
Glicerol
AGCL
AGCL
AGCL
LIPIDOS
GLÚCIDOS
PROTEÍNAS
2 Acidogénese/fermentação
Ácidos gordos
voláteis
Etanol
Lactato
2
AGCL
AGCL
AGCL
Glicerol
Oses
Aminoácidos
Hidrólise1
1
1
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Clostridium
Vibrio
Bacillus
Clostridium
Syntrophomonas
Lactobacillus
Streptococcus
Pseudomonas
Syntrophomonas
Methanosarcina
Methanobacterium
Methanococcus
RELAÇÃO SINTRÓFICA
Bactéria acetogénica 
produtora obrigatória 
de H2
Bactéria 
metanogénica 
hidrogenofílica
H2
CO2+4H2 CH4+2H2O∆G>0∆G<0
Vantagem da 
proximidade entre 
células: > fluxo de 
hidrogénio
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
ACTUALMENTEACTUALMENTE::
Mais de 1000 sistemas anaerMais de 1000 sistemas anaeróóbios de alta cargabios de alta carga
para tratamento de para tratamento de ááguas residuaisguas residuais
aplicados aplicados àà escala mundial!!escala mundial!!
Schulte, AlemanhaAIPM, Hadera, Israel
Pasta de papel
Gist Brocades Biobed
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Strass, Áustria
Digestor de lamas
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Primeiro comboio a biogás 
(2005)
Circula na Suécia…
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
… e chama-se Amanda…
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
França
Suíça
Suécia
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Itália
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Laboratório de Biotecnologia Ambiental
http://lba.deb.uminho.pt
• Tratamento anaeróbio de águas residuais ricas em gordura
• Produção biológica de metano e hidrogénio a partir de compostos 
orgânicos
• Ecologia e fisiologia de comunidades microbianas anaeróbias 
(biologia molecular, análise de imagem)
• Tratamento anaeróbio/aeróbio de águas residuais das indústrias 
têxteis; degradação de corantes azo
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Processo
Reactor
Ecologia
e fisiologia
microbiana+ conhecimento
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
Syntrophomonas zehnderi
Ecologia
e fisiologia
microbiana
Sousa DZ, Smidt H, Alves M, Stams AJM (2007) Syntrophomonas 
zehnderi sp. nov., an anaerobe that degrades long chain fatty acids
in co-culture with Methanobacterium formicicum. International
Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 57, 609 - 615.
Processo
Reactor
International Patent
PCT/PT2005/000020
WO 2007/058557 A
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
• Rendimentos superiores
• Velocidades mais elevadas
• Instalações à escala real
• Produtos com valor económico
• “Microbial Resource Management”
Previsões para o futuro???Previsões para o futuro???
Introdução | Lamas activadas | Digestão anaeróbia | Perspectivas futuras
“Temos apenas o suficiente para fazer uma panqueca e 
vamos ser cinco a jantar!”
Imagem do tempo da II Guerra Mundial, quando o fornecimento de 
energia para uso privado foi drasticamente reduzido
Obrigada pela vossa atenção!
http://lba.deb.uminho.pt acavaleiro@deb.uminho.pt