Biorremediação e Fitorremediação

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TÉCNICAS DE BIOREMEDIAÇÃO E FITORREMEDIAÇÃO PARA SOLOS CONTAMINADOS
CURITIBA
2016�
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO	3
2. PROCESSO DE BIORREMEDIAÇÃO	4
2.1 BIORREMEDIAÇÃO ex situ	4
2.1.1. Landfarming	4
2.1.2. Biorreatores	4
2.1.3. Compostagem	4
2.2. BIORREMEDIAÇÃO in situ	5
2.2.1. Bioestimulação	6
2.2.2. Bioaumentação	6
2.2.3. Air Sparging	7
3. FITORREMEDIAÇÃO	7
3.1. Fitoextração	9
3.2. Fitovolatilização	10
3.3. Fitotransformação	10
3.4. Fitoestimulação	10
3.5. Rizofiltração	10
3.6. Fitoestabilização	11
4. CONCLUSÃO	12
5. REFERENCIAS	13
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1. INTRODUÇÃO
	Atualmente pouco se discute sobre os efeitos negativos de atividades humanas sobre o solo, que consequentemente resultam em contaminação, erosão e infertilidade. O solo é um recurso que não se renova ao longo de uma geração humana, existindo o desafio de contribuir para que a população adquira consciência do solo como parte integrante do ambiente e de que precisa ser preservado. A aglomeração de substâncias em quantidades significativas é responsável por potenciais impactos ambientais, afetando a capacidade do solo em desenvolver suas funções naturais, como estocagem e liberação de água, indicador de qualidade do ar e da água e ciclagem de nutrientes contidos no material orgânico. 
	Apesar de existirem fontes constantes de poluição do solo e gerar preocupação com a manutenção deste elemento, várias técnicas de remediação foram desenvolvidas, com possibilidade de aplicação, tendo por finalidade reduzir a concentração de contaminantes até atingir níveis seguros que não prejudiquem a saúde humana, além de 	impedir a dispersão pelo ambiente. 
A descontaminação pode ocorrer tanto in situ quanto ex situ, sendo a primeira metodologia mais utilizada do que a segunda, por ter menor custo e ter menor risco de provocar poluição secundária.
	Algumas técnicas de descontaminação utilizadas têm classificação biológica, sendo as mais utilizadas biorremediação e fitorremediação. A biorremediação consiste no uso de microoganismos que possuem capacidade de transformar contaminantes em substâncias menos tóxicas. A fitorremediação utilizada plantas para recuperar solos poluídos. 
	O objetivo deste trabalho é avaliar as principais formas de remediação de solos degradados pelo procimento de biorremediação e fitorremediação, atestando a possibilidade de sucesso destes procedimentos. 
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2. PROCESSO DE BIORREMEDIAÇÃO 
2.1 BIORREMEDIAÇÃO ex situ
	No método de biorremediação ex situ o material contaminado é retirado do local de origem, para posterior tratamento. Em suas características é uma técnica de fácil controle e apresenta uma maior versatilidade para o tratamento de vários tipos de contaminantes. Entre as técnicas mais utilizadas nesse processo encontram-se o Landfarming, biorreatores e compostagem.
	2.1.1. Landfarming 
No processo de Landfarming envolve a remoção biológica dos resíduos dos solos contaminados, utilizando oxigênio (geralmente o ar), para estimular o crescimento e reprodução das bactérias aeróbicas que degradam os constituintes do solo. Essa técnica pode ocorrer através do revolvimento do solo por operações de aração e gradagem (visando a aerar e uniformizar os contaminantes), além da adição de corretivos e fertilizantes. Esse método é bastante utilizado em compostos de hidrocarbonetos de petróleo nas indústrias e refinarias, são largamente removidos por volatilização, biodegradação e adsorção.
	2.1.2. Biorreatores
Os biorreatores são reatores produzindo diversas reações químicas catalisadas por biocatalisadores, que possibilita o aumento da disponibilidade dos contaminantes aos microrganismos degradadores e a eliminação da heterogeneidade da distribuição dos contaminantes no solo. As condições ambientais como pH, disponibilidade de nutrientes, a aeração e a temperatura no interior do biorreator, podem ser considerados de grande importância para que se tenha o máximo crescimento microbiano.
	2.1.3. Compostagem
A compostagem pode ser utilizada para o tratamento do solo contaminado com hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, que são compostos mutagênicos e carcinogênicos aos humanos e aos animais. Para a realização da compostagem em forma de biopilhas, o solo é removido do local de origem e colocado na forma de pilhas, num local que permita o controle da lixiviação e do escoamento superficial dos líquidos originados dessas pilhas. Primeiramente o solo é escavado e, em seguida, preparado e colocado em pilhas, onde é realizada a técnica de bioestimulação através da aeração, da adição de nutrientes e do aumento da umidade do solo, com o propósito de promover o aumento de microrganismos capazes de biodegradar os contaminantes de interesse.
2.2. BIORREMEDIAÇÃO in situ
	São aquelas em que não há necessidade de remoção do material, sendo esta realizada no próprio local contaminado. Isto evita custos e distúrbios ambientais sendo associados com o movimento de solos e águas que estão contaminados para outros locais destinados ao tratamento. Esta técnica permite o tratamento de grandes áreas e tem menor custo.
	Entretanto, demanda maior tempo de tratamento, apresenta uma menor flexibilidade para o tratamento de grande número de contaminantes e tipos de solo, sendo mais eficaz em solos permeáveis como os arenosos, e é um processo mais difícil de manejar e de avaliar a eficiência.
	Para o projeto e implantação do plano de biorremediação in situ, o local deve ser caracterizado do ponto de vista físico, químico, biológico e hidrogeológico.
Caracterização Física:
distribuição espacial da contaminação, a origem do resíduo e a geometria da pluma;
Hidrogeologia, direção e velocidade do fluxo da água subterrânea, heterogeneidades e zonas impermeáveis do sedimento;
temperatura.
Caracterização Química
composição da contaminação;
qualidade da água subterrânea, especialmente o potencial redox, receptores de elétrons, pH e produtos de degradação;
propriedades de adsorção do sedimento.
Caracterização Biológica
presença de microrganismos viáveis, especialmente degradadores de hidrocarbonetos, em zonas contaminadas e não contaminadas;
potencial de biodegradação e taxas de degradação.
Entre as técnicas mais utilizadas nos processos in situ na biorremediação encontram-se a passiva ou intrínseca, bioestimulação, bioaumentação, air aparging e bioventilação.
Biorremediação passiva ou intrínseca é um processo que ocorre naturalmente, onde os microrganismos autóctones, ou seja, do próprio local, sem qualquer interferência de tecnologias ativas de remediação transformam os contaminantes em substâncias menos tóxicas.
A ocorrência da biorremediação passiva exige a caracterização da geologia, hidrologia e ecologia microbiana locais, e também o conhecimento de processos biogeoquímicos. O principal interesse por esta técnica é devido ao baixos custos, por ser uma técnica com mínima intervenção.
2.2.1. Bioestimulação
A bioestimulação consiste na adição de nutrientes orgânicos e inorgânicos no local contaminado, como nutrientes, oxigênio e biossurfactantes, visando a estimular a atividade dos microrganismos degradadores.
Os nutrientes utilizados na bioestimulação como o nitrogênio (N) e o fósforo (P), são considerados fatores limitantes para a degradação microbiana. O nitrato (NO3) é um componente importante na utilização desta técnica, devido ter duas diferentes rotas metabólicas como fonte de nutrientes no metabolismo assimilativo ou como receptor de elétrons no metabolismo dissimilativo dos microrganismos.
2.2.2. Bioaumentação
É a inoculação de microrganismos com alto potencial de degradação em um local contaminado. Pode fazer o uso de microrganismos que foram previamente selecionados para se desenvolverem em certos poluentes para metabolizar determinados produtos.
Para que haja um efetivo benefício dessa técnica, condições mínimas devem ser fornecidas aos microrganismos que foram introduzidosno local, como a manutenção do pH, a temperatura e o fornecimento de nutrientes. No decorrer do processo de biodegradação do contaminante ocorre mudanças tendo como resultado a sua conversão final em CO2, H2O e sais inorgânicos.
2.2.3. Air Sparging	
O Air Sparging é uma tecnologia que pode ser utilizada para remoção e destruição do contaminante in situ. Esta tecnologia se dá através do ar, onde é injetado na zona saturada, usualmente abaixo da zona contaminada, no qual o vapor utilizado em forma de pressão positiva empurra os contaminantes do solo para a atmosfera, promovendo a biodegradação dos contaminates pela atividade bacteriana aeróbica.
 
2.2.4. Bioventilação
A técnica de bioventilação ou bioaeração é uma técnica de bioestimulação que se caracteriza pela adição de oxigênio no solo contaminando, para estimular o crescimento dos microrganismos naturais e/ou introduzidos pela bioaumentação.
3. FITORREMEDIAÇÃO
	A fitorremediação é uma tecnologia relativamente nova que visa a remediação dos solos contaminados através do uso de plantas, com custo razoável, baixo impacto ambiental e grande aceitação pública (Nascimento et al., 2009), que pode ser definida como o processo natural em que as plantas e os microrganismos da rizosfera sequestram, degradam ou imobilizam poluentes do solo (PilonSmits, 2005). 
	Desde a antiguidade com o surgimento das primeiras cidades, aparece de modo concomitante utilização das plantas para mitigar os efeitos nocivos das atividades antrópicas. Em 1910, a fitorremediação para o tratamento de solos poluídos com metais pesados nasce na Rússia com a publicação dos trabalhos de Vernadsky (“A biosfera"). 
O estudo dos fluxos biogeofísicos entre o solo (litosfera), os vegetais (biocenose) e a atmosfera levou à definição das regras de cálculo de bioacumulação de metais pesados nos vegetais. O laboratório de Ecologia Aplicada de Oural à Ekaterinbourg analisou os impactos sobre a saúde humana, na maior parte das aglomerações russas, das zonas que perturbam os fluxos biogeoquímicos da biosfera e também do magnetismo terrestre. 
Em 1980, a URSS publicou uma diretiva nacional sobre a fitoremediação e incluiu nos planos quinquenais um programa de "fitorecultivação" dos solos industriais contaminados que resultou o tratamento de mais de 1,4 milhões de hectares entre 1980 e 1990. Por volta do anos 90, nos EUA, o russo Ilya Raskin, se inspirando nos antigos trabalhos científicos soviéticos sobre fitoacumulação, desenvolve o conceito de fitoextração. Assim, surgem às primeiras empresas de despoluição através das plantas e as primeiras patentes são depositadas após mais de cinquenta estudos científicos.
	Depois de 2000, o conceito de fitorremediação se generaliza no mundo a partir de vários programas de pesquisas cientificas. A Agência de Proteção do Meio ambiente dos EUA publica o primeiro guia de fitorremediação em fevereiro de 2000 e a Comunidade Européia lança o programa de pesquisa COST 837 para por em prática os primeiros ensaios sobre o terreno. Hoje em dias os estudos continuam evoluindo, mas á muito ainda há que ser investigado a fim de tornar a prática da fitorremediação uma ferramenta eficiente e economicamente viável.
	Em virtude do aumento progressivo de teores de metais pesados no ambiente através das atividades humanas, a sociedade está se despertando para as consequências maléficas que esses poluentes ocasionam ao meio ambiente e à saúde humana. A ocorrência de áreas degradadas por tais elementos torna-se cada vez mais frequente e preocupante.
	A fitorremediação é uma alternativa capaz de empregar sistemas vegetais fotossintetizantes e sua microbiota com o fim de desintoxicar ambientes degradados ou poluídos. A fitorremediação é uma tecnologia barata, com capacidade de atender uma maior demanda, e que apresenta o maior potencial de desenvolvimento futuro (CHEKOL, 2004). As substâncias alvos da fitorremediação incluem metais (Pb, Zn, Cu, Ni,Hg, Se), compostos inorgânicos (NO3- NH4+, PO4 3-), elementos químicos radioativos (U, Cs, Sr), hidrocarbonetos derivados de petróleo (BTEX), entre outros, (GRATÃO et al., 2005).
	A fitorremediação oferece várias vantagens; grandes áreas podem ser tratadas de diversas maneiras, a baixo custo, com possibilidades de remediar, o solo e subsolo contaminados e ao mesmo tempo embelezar o ambiente. Entretanto, o tempo para se obter resultados satisfatórios pode ser longo (DINARDI, 2003).
	A destruição das coberturas vegetais em áreas contaminadas por elementos de alta toxidade agrava a degradação do solo, promovendo assim: erosão hídrica e eólica, lixiviação dos contaminantes para o lençol freático, desencadeando progressivo grau de contaminação de outras áreas. A recuperação desses ambientes necessita estudos de diversas naturezas sobre solo, vegetação e água (CUNNINGHAM ET AL, 1996). O uso desta técnica ajuda no controle do processo erosivo, eólico e hídrico, além de poder ser combinada com outros métodos de descontaminação e ser mais fácil de ser controlada do que microorganismos.
	A identificação de espécies tolerantes ou com capacidade de acumular os contaminantes mostra-se fundamental para o sucesso do processo. Há também estudos, desenvolvidos pela Universidade da Geórgia, nos EUA, nos quais a Arabidopsis thaliana foi modificada geneticamente, só que com dois genes da bactéria Escherichia coli (ABRABI, 2004). E com isso, a nova variedade da planta se torna capaz de absorver arsênico do solo; outra pesquisa desenvolvida pela Universidade da Geórgia foi desenvolver algodoeiros transgênicos para limpar solos contaminados com mercúrio (ABRABI, 2004). 
	Vários estudos estão sendo realizados com o intuito de selecionar plantas que reúnam o maior número de características para servirem de fitorremediadoras. Outro aspecto a ser observado é que, embora a maioria dos testes avalie plantas isoladas, várias espécies podem ser usadas em um mesmo local, ao mesmo tempo ou subsequentemente, para remover mais de um contaminante (MILLER, 1996).
	Segundo NEWMAN, (2004) existem alguns requisitos para a implantação de programas de fitorremediação que devem ser levados em considerações, como as características físico-químicas do solo e do contaminante, e sua distribuição na área. É desejável que as plantas que apresentem potencial para fitorremediação possuam algumas características que devem ser usadas como indicativos para seleção. Qualquer fator que venha ocasionar alguma interferência negativamente no desempenho das plantas deve ser controlado ou minimizado, para favorecer sua ação descontaminante ( BAKER, 1981).
	A fitorremediação pode ser classificada dependendo da técnica a ser empregada, da natureza química ou da propriedade do poluente. Assim, a fitorremediação pode ser compreendida em: 
3.1. Fitoextração
Segundo NEWMAN, (2004) esta prática envolve a absorção dos contaminantes pelas raízes, os quais são nelas armazenados ou são transportados e acumulados nas partes aéreas. É aplicada principalmente para metais (Cd, Ni, Cu, Zn, Pb) podendo ser usada também para outros compostos inorgânicos e orgânicos. Esta técnica utiliza plantas chamadas hiperacumuladoras, que tem a capacidade de armazenar altas concentrações de metais específicos (0,1% a 1% do peso seco, dependendo do metal). As espécies de Brassica juncea, Aeolanthus biformifolius, Alyssum bertolonii e Thlaspi caerulescens são exemplos de plantas acumuladoras de Pb, Cu/Co, Ni e Zn respectivamente. 
3.2. Fitovolatilização 
Alguns íons de elementos dos subgrupos II, V e VI da Tabela periódica, mais especificamente, mercúrio, selênio e arsênio, são absorvidos pelas raízes, convertidos em formas não tóxicas e depois liberados na atmosfera. Este mecanismo é empregado também para compostos orgânicos (GRATÃO, 2005). 
3.3. Fitotransformação
Baseia-se na capacidade algumas espécies de plantas apresentam de metabolizar determinados compostos tóxicos tornando-os não tóxicos ou menos tóxicos. Essa capacidade está relacionada ao fato deque os compostos orgânicos podem ser translocados para outros tecidos da planta, e então volatizados, podendo sofrer degradação parcial ou completa em compostos menos tóxicos, combinados e/ou ligados a tecidos das plantas (PIRES et al., 2003).
3.4. Fitoestimulação
É uma forma particular de fitotransformação na qual as raízes em crescimento promovem a proliferação de microrganismos degradativos na rizosfera. A aplicação da fitoestimulação limita-se aos contaminantes orgânicos. A comunidade microbiana na rizosfera é heterogênea devido à distribuição espacial variável dos nutrientes nesta zona, porém os Pseudomonas são os organismos predominantes associados as raízes (GRATÃO, 2005). 
3.5. Rizofiltração
É a técnica que emprega plantas terrestres para absorver, concentrar e/ou precipitar os contaminantes de um meio aquoso, particularmente metais pesados ou elementos radiativos, através do seu sistema radicular. As plantas são mantidas num reator com sistema hidropônico, através do qual os efluentes passam e são absorvidos pelas raízes, que concentram os contaminantes. Plantas com grande biomassa radicular são as mais satisfatórias, como Helianthus annus e Brassica juncea, as quais provaram ter potencial para esta tecnologia.
3.6. Fitoestabilização
Usa plantas para limitar a mobilidade e bio-disponibilidade de metais nos solos. As plantas usadas devem ser capazes de tolerar altos níveis de metais e imobilizá-los no solo por precipitação, complexação ou redução de valências (CARLMA & JOHN KINGSCOTT, 1997).
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4. CONCLUSÃO
O solo é um recurso natural renovável essencial para a vida, pois além de ser o principal substrato utilizado pelas plantas para crescimento, disseminação, ele também exerce outras inúmeras funções como a regulação da distribuição, escoamento e infiltração da água da chuva, armazenamento de nutrientes, sustentação para a construção civil, entre outros. Por inúmeras vezes o solo pode vir a tornarem-se incultiváveis, devido às praticas inadequadas pelo ser humano. 
A contaminação do solo é um problema ambiental cada vez mais frequente e como consequência provoca sérios danos ambientais. Além de problemas acarretados ao meio ambiente a contaminação do solo pode provar prejuízos para a saúde humana. 
Por ser um sistema complexo e constituído por compostos orgânicos e minerais, a descontaminação do solo pode levar bastante tempo e a escolha da técnica a ser utilizada depende do tipo do solo e da natureza do contaminante. Tanto a biorremediação quanto a fitorremediação são técnicas adequadas para a descontaminação do solo. 
De acordo com Coutinho, et. al. (2014) são vários os mecanismos de descontaminação englobados por duas técnicas. Dentro da biorremediação é possível destacar a biorremediação passiva, bioestimulação, bioaumentação, air sparging, bioventilação, landfarming, biorreatores e compostagem. A fitorremediação, por sua vez, compreende a fitoextração, fitotransformação, fitoestimulação e fitoestabilização.
As técnicas citadas acima estão sendo cada vez mais estudadas e também muito utilizadas para a descontaminação do solo, visto que cada uma pode ser direcionada para um tipo determinado de contaminante e/ou tipo de solo. Este questão se faz muito importante devido ao Brasil apresentar uma enorme biodiversidade. 
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5. REFERENCIAS
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