BIOSSURFACTANTES E ENZIMAS NA BIODEGRADAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS

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CENTRO PAULA SOUZA
ETEC BENEDITO STORANI
Curso Técnico de Química
INGRID DO PRADO 
ISABELLE QUESADA
LARISSA ASQUINI
UTILIZAÇÃO DE BIOSSURFACTANTES E ENZIMAS NA BIODEGRADAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Jundiaí
2018
INGRID DO PRADO
ISABELLE QUESADA 
LARISSA ASQUINI
UTILIZAÇÃO DE BIOSSURFACTANTES E ENZIMAS NO PROCESSO DE BIODEGRADAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
PROJETO DE INTERVENÇÃO AMBIENTAL APRESENTADO AO CURSO TÉCNICO EM QUIMICA DA ETEC BENEDITO STORANI, ORINTADO PELO PROFESSOR RICARDO MURILO DE PAULA.
Jundiaí
2018
“Conforme o círculo de luz se expande,
também se expande a circunferência de
 escuridão em torno dele”.
Albert Einstein.
RESUMO
O presente trabalho refere-se à utilização de biossurfactantes e enzimas no tratamento de efluentes e caixas de gordura sem prejudicar o meio ambiente, de forma eficiente e com baixos custos. Para entender como funcionaria o experimento foi necessário embasamento teórico na compreensão e análise de compostos orgânicos como gorduras, surfactantes, enzimas, as pesquisas realizadas foram de metodologia explicativa com uma abordagem predominantemente qualitativa. Embora a implantação de sistemas de coleta de e tratamento de esgoto ainda seja um desfio para muitos municípios, o controle das características dos efluentes que são lançados nestes sistemas não deve ser esquecido, pois muitas vezes podem ocasionar problemas ambientais. Para compor o projeto classificamos os tipos de gorduras estavam presentes em maioria em efluentes de 	mecânicas, caixas de gordura residenciais quanto de restaurantes, assim sabendo os tipos de gorduras presentes conseguiríamos escolher a enzima que melhor se encaixaria para catalisar a degradação da gordura presente no meio requerido, com o biossufactante a ação teria maior eficácia e agilidade. Após estas análises pode-se estipular uma quantidade e tipo de reagente apropriado para determinada necessidade, sem agredir o meio ambiente.
Palavras-chave: Surfactante, enzimas, gorduras, efluentes, caixas de gordura, biossurfactante.
 
ABSTRACT
The present work refers to the use of biosurfactants and enzymes in the treatment of effluents and greace traps without harming the environment, efficiently and with low costs. To understand how the experiment would work, a theoretical basis was necessary in the understanding and analysis of organic compounds such as fats, surfactants, enzymes, the research carried out was an explanatory methodology with a predominantly qualitative approach. Although the implementation of sewage collection and treatment systems is still a challenge for many municipalities, the control of effluent characteristics that are introduced in these systems should not be overlooked as they can cause environmental problems. To compose the project, we classified the types of fats present mainly in mechanical effluents, greace traps of residential and restaurants, so knowing the types of fats present, we could choose the enzyme that would best adapt to catalyze the degradation of fat. present in the required medium, with the biosurfactants the action would have greater effectiveness and agility. Following these analyzes, a quantity and type of reagent suitable for a given need can be stipulated without damaging the environment.
Key-words: Surfactant, enzymes, grease, effluents, grease traps, biosurfactant.
1 INTRODUÇÃO
1.1 CONTEXTO E PROBLEMA
 O cuidado com o meio ambiente é um assunto muito discutido nos dias de hoje, pois estamos em uma época onde produzimos mais do que o ambiente é capaz de decompor, por esse motivo utilizar meios de biorremediação é importante, visto que ao utilizar meios que não irão agredir o ecossistema e vão ajudar na rapidez do processo de decomposição será capaz de suprir as nossas necessidades sem ter tantos contras, como nos métodos convencionais.
 O Brasil possuí uma legislação ambiental comparável a países desenvolvidos, inclusive no tratamento de efluentes industriais, mas os órgãos de controle não fiscalizam se há o cumprimento das leis, (GUIMARÃES, 2016). Tratar das efluentes é importante, mesmo sendo negligenciada. O decreto 8468/76 alterado pelo decreto 15452/80, do estado de São Paulo, que regulamenta a lei 997/76, estabelece, para o lançamento de óleos e graxas na rede coletora, a concentração limite de 150 mg/L, fato que exige o pré tratamento de efluentes com concentrações maiores, DEGASPERI (2012). 
 As caixas de gordura são aparelhos que permitem a separação de material graxo presente no meio líquido, por meio de flotação natural, conforme GNIPPER (2008). A limpeza da caixa de gordura é feita pelo gerador, que em grande parte descarta incorretamente os resíduos, a manutenção dessas caixas é feita de modo precária, sendo feita somente quando há entupimentos, vazamentos e mau odor.
 
 Segundo WUST (2004), os resíduos provenientes de caixas de gordura, com altas concentrações de graxas e óleos apresentam lenta degradação microbiológica.
 Nesta pesquisa foram realizadas coletas de dados que ajudaram a fornecer os resultados, com embasamento teórico para verificar se é realmente viável a utilização de surfactantes e enzimas especificas, tanto no meio industrial, quanto no meio doméstico.
2 OBJETIVOS 
2.1 Objetivo Geral
 O objetivo desse projeto é de tornar viável a utilização de um método de degradação de graxas e gorduras, podendo ser empregado o seu uso em efluentes com altas concentrações de graxas e óleos, quanto em caixas de gordura.
2.2 Objetivos Específicos
Caracterizar e analisar os tipos de gorduras;
Verificar metodologias de fácil obtenção de biossurfactantes e enzimas;
Analisar quais surfactantes e enzimas se melhor encaixam em nossa necessidade.
3 METODOLOGIA 
3.1 Óleos e gorduras
3.1.1 Formas de análise
 Para a análise de óleo e graxas presentes em efluentes é comum a utilização do método gravimétrico que é realizado pela extração dos óleos e graxas de uma amostra mediante a solubilização deste material em solvente apropriado. A amostra é acidificada e filtrada para que os óleos e graxas fiquem retidos no filtro. Este filtro então é seco em estufa e após extraído com solvente e em seguida o solvente é evaporado e o teor de óleos e graxas é obtido gravimetricamente, demandando um tempo de análise aproximado de cinco horas (SMEWW, 2012). 
 A espectrofotometria está fundamentada na lei de Lambert-Beer para medidas de absorção de radiação por amostras no estado líquido, gasoso ou sólido, nas regiões, visível, ultravioleta e infravermelho do espectro eletromagnético. A absortividade molar (ɛ) é uma grandeza característica da espécie absorvente, cuja magnitude depende do comprimento de onda da radiação incidente (ROCHA; TEIXEIRA, 2004).
 Preferiri-se-a a análise espectrofotométrica, pois demanda menos tempo, volume de amostra, com o custo mais baixo e com a mesma precisão.
3.1.2 Classificação 
 No caso específico dos óleos e das gorduras, eles são lipídios formados pela união de três moléculas de ácidos graxos e uma molécula da glicerina (glicerol): 
Figura 1 Obtenção de óleo ou gordura (KICH, 2017)
 Gorduras: Se pelo menos dois dos radicais (R) do ácido graxo forem saturados, ou seja, possuírem somente ligações simples entre os carbonos. As gorduras são sólidas em condições ambientes e geralmente são provenientes de origem animal (manteiga de leite, banha suína, sebo de vaca etc.), embora também existam gorduras vegetais, tais como a manteiga de cacau, a de coco e a de abacate.
Figura 2 Triglicerídeo com cadeia saturada (KICH, 2017)
 
 Óleos: Se pelo menos dois dos radicais (R) do ácido graxo forem insaturados, ou seja, possuírem ligações duplas entre os carbonos. Os óleos apresentam-se no estado líquido em condições ambientes normais e costumam ser de origem vegetal, tais como os óleos de oliva,de milho, de amendoim, de canola, de soja, de girassol, entre outros. Mas também existem óleos de origem animal, como o óleo de capivara, de baleia, de fígado de bacalhau e de fígado de tubarão.
Figura 3 Triglicerideo de cadeia insaturada (KICH, 2017)
Os principais ácidos graxos que compõem os óleos e as gorduras são os mostrados abaixo:
Figura 4 Alguns tipos de ácidos graxos (KICH, 2017)
3.2 Enzima lípase 
3.2.1 Como a lípase reage com a gordura
 As lípases são carboxilesterases que catalisam a hidrólise (e síntese) de acil ésteres de cadeia longa, que são assim considerados quando possuem comprimento de cadeia maior que 10 átomos de carbono, sendo os triacilgliceróis considerados como substrato padrão. JAEGER (1999). Essas biomoléculas podem também catalisar reações inversas quando em pouca disponibilidade ou ausência de água, sendo estas reações de estererificação e transesterificação BORNSCHEUER (2002). 
Figura 5 Reações catalisadas por lípases (LUZ, 2014)
 
3.2.2 Tipos e fontes de lípases 
 As lípases podem ser encontradas em células de tecidos animais, vegetais e também podem ser produzidas por micro-organismos (CASTRO, 2004). As propriedades como a especificidade, a termoestabilidade e o pH ótimo variam de acordo com a fonte de obtenção da enzima. Do ponto de vista econômico e industrial, as lípases produzidas por micro-organismos, obtidas por meio de fermentação, são preferíveis às de fontes animais e plantas.
Tabela 1 Características bioquímicas de lípases isoladas de diversas fontes (LUZ, 2014)
	Fonte
	
	pH 
	
	Temp(°C)
	Pseudomona aeruginosa
	 bacteriana
	9,3
	
	 30
	Thermobifida fusca
	 bacteriana 
	8,0
	
	 29
	Bacillus sp
	 bacteriana
	5,6
	
	 22
	Aspergillus carneus
	fúngica
	9,0
	
	 27
	Cândida cylindracea
	fúngica
	7,2
	
	120
	Rhizopus oryzae
	fúngica
	7,5
	
	 32
	Hibiscus cannabinus
	vegetal
	5,0
	
	 --
	Moringa olifera
	vegetal
	5,0
	
	 --
	Triticum aestivum
	vegetal
	8,0
	
	 143
	Homo sapiens
	animal
	4,5
	
	 10
	Scorpion maurus
	animal
	9,0
	
	 50
	Cyprinion macrostomus
	animal
	7,5
	
	 51
 
 A lípase fúngica é a que melhor se enquadra em nosso estudo, pois apresentam vantagens sobre as lípases bacterianas devido ao seu baixo custo de extração, são estáveis numa ampla faixa térmica e de pH, especificidade e atividade em solventes orgânicos. Os principais produtores de lípases são Aspergillus sp.,Candida sp., Mucor sp., Rhizopus sp., têm sido estudados em grandes detalhes. O pH ótimo apresentado pelas várias lípases fúngicas varia entre 4,0 e 11,0, a temperaturas entre25 e 60oC, PATIL (2011).
3.3 Biossurfactante 
3.3.1 Como funciona o surfactante
 Os tensoativos ou surfactantes, por possuírem uma parte polar e outra apolar, são também conhecidos como substâncias anfifílicas . As substâncias tensoativas são classificadas em aniônicas (ex: éter sulfonado ou sulfatos), não iônicas ou anfóteras e catiônicas (ex: sais quaternários de amônio), de acordo com a carga exibida pela porção polar da molécula. A parte hidrofóbica é composta geralmente por um hidrocarboneto linear ou ramificado, apresentando ou não duplas ligações e/ou grupos aromáticos. Os íons têm uma forte afinidade pela água devido às atrações eletrostáticas entre a carga do íon e os dipolos da água. Além disso, são capazes de carregar longas cadeias carbônicas (parte apolar) para dentro da solução.
Figura 6 Tipos de surfactantes de acordo com a sua carga (OLIVEIRA)
As moléculas surfactantes possuem duas propriedades fundamentais: As moléculas saem da solução para se posicionar nas interfaces com orientação (adsorção); Formam agregados orientados, também conhecidos como micelas. A formação de micelas em solução conferirá as propriedades de detergência e solubilização. 
3.3.2 Ação do biossurfactante e onde pode ser extraído
 Os biossurfactante, por serem biodegradáveis na água e no solo, são superiores aos surfactantes de origem química, demonstrando uma variedade de aplicações potenciais incluindo aumento da recuperação de petróleo, auxílio da biorremediação de poluentes insolúveis em água, facilidade em processos industriais, aumento do transporte de bactérias, aditivos em cosméticos e controle biológico. SULLIVAN (1998); POREMBA (1992);
 A produção dos tensoativos biológicos não é economicamente vantajosa , então aposta em substratos mais baratos, como os resíduos agro-industriais ROCHA (1999). Os biossurfactantes têm a vantagem de serem biodegradáveis e sua produção pode ser realizada utilizando substratos de recursos renováveis e microrganismos; podendo eventualmente substituir os obtidos quimicamente FIECHTER (1992).
Tabela 2 Classificação dos biosurfactantes (OLIVEIRA)
4 ANÁLISE E DISCUSSÃO 
 Através do seguinte projeto, pode-se prever que ao utilizar o método de espectrofotometria para a identificação de gorduras, a extração de lípase fúngica em meio líquido, e a retirada de biossurfactante da espécie Bacillus e que ao juntar esses três produtos poderemos obter uma solução eficaz, de baixo custo e que no futuro poderá ser comercializado e utilizado na indústria de biorremediação.
5 CONCLUSÃO
 Após as constatações feitas, presumimos que testes futuros podem confirmar nossa tese de que a utilização de um “combo” biossurfactante, enzima e lípase poderão ser mais aceitas no mercado, tendo a mesma eficiência que os produtos de base sintética, só que com menos danos ao meio ambiente.
6 PERSPESCTIVAS FUTURAS
Realizar as análises de extração do Bacillus e da lípase de uma maneira eficaz e rentável financeiramente;
Verificar o comportamento das três substancias juntas;
Realizar os testes com efluentes e caixas de gordura para observar o comportamento do produto;
REFERÊNCIAS
BUENO, Silva. Bactérias produtoras de biossurfactantes: isolamento, produção, caracterização e comportamento num sistema modelo. 2008. Disponível em: <https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/100904/bueno_sm_r_sjrp.pdf?sequence=1>
CASTRO, Giuliana; MENDES, Paulo. Enzimas 2 Disponível em: <http://docentes.esalq.usp.br/luagallo/Enzimas2.htm> 
GASPERI, Renata. Caracterização de resíduos de caixas de gordura e avaliação da flotação como alternativa para o pré tratamento 2012. Disponível em: <www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde.../Renata_Degasperi_2012.pdf>
KICH, Marina; BÖCKEL, Wolmir José. Análise de óleos e graxas em efluentes por espectrofotometria 2017. Disponível em: <https://periodicos.unifap.br/index.php/estacao/article/viewFile/3504/marinav7n3.pdf>
LUZ, Barbara. Produção de lípases visando-se aplicações industriais empregando-se micro-organismos selecionados na bioprospecção realizada no parque estadual Serra do Ouro Branco/MG 2014. Disponível em: <https://www.ufsj.edu.br/portal2repositorio/File/ppgtds/DISSERTACOES/Barbara_Luz.pdf>
PORTAL SÃO FRANCISCO. Enzimas. Disponível em: <https://www.portalsaofrancisco.com.br/biologia/enzimas> 
PORTAL SÃO FRANCISCO. Lípase. Disponível em: <https://www.portalsaofrancisco.com.br/biologia/lipase> 
OLIVEIRA, Lorena; CÁSSIA, SANDRA. Surfactantes sintéticos e biossurfactantes: vantagens e desvantagens. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.21577/0104-8899.20160079>