Biorremediação e Biodegradação

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Biodegradação e 
Biorremediação
Universidade Federal de São Carlos
Departamento de Química 
Bruno Mascarenhas 
Francine A. Tavares
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Biodegradação 
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Meio 
Ambiente
Biodegradável
Poluição
Histórico
 Década de 70 foi um marco do uso dos processos de 
biodegradação para descontaminação de área 
contaminada por petróleo nos EUA;
 Em 1983, a Unicamp iniciou estudos de biodegradação em 
aterros sanitários em escala laboratorial e real;
 Na década de 90, processo de biodegradação 
(biorremediação) consagrou-se líder no ranking de 
técnicas de remediação de áreas contaminadas;
 O número de publicações técnico-científicas (1991-2001) 
foi de cerca de 8300 livros e artigos produzidos.
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Biodegradação 
 Consiste na degradação de compostos pela 
ação de microrganismos vivos, gerando 
produtos menores com pouca ou nenhuma 
toxidade, CO2 e água.
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Biodegradação 
 Importância: 
No Brasil a produção anual de lixo é de aproximadamente 
65 milhões de toneladas por ano
300 kg de lixo por habitante por ano
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Biodegradação 
 Como ocorre a biodegradação?
Esquema simplificado da ação de microrganismos:
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Biodegradação 
 Aeróbica: na presença de oxigênio a 
matéria orgânica é convertida a CO2, água 
e biomassa;
 Anaeróbica: a matéria orgânica é 
convertida a CO2, CH4, água e biomassa;
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Biodegradação
A biodegradação é uma reação de oxido-redução
 Oxidação da matéria orgânica
 Redução de Oxigênio em meios aeróbicos
 Redução de nitratos, sulfatos e íons metálicos em meios 
anaeróbicos
 Oxigênio > Nitrato > Fe(III) > Sulfato
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Biodegradação 
Biodegradação 
 Fatores importantes: 
• Umidade;
• Nutrientes;
• pH;
• Temperatura; 
• Oxigênio; 
• Concentração de contaminantes;
• Número de microrganismos; 
• Materiais tóxicos; 
• Tempo de degradação do material contaminante 10
Biodegradação 
 Tempo de degradação:
• Plásticos: demoram anos para degradar
Sacolas finas: 10 a 20 anos
Sacolas mais espessas: centenas de anos
• Plásticos biodegradáveis: plásticos derivados de óleo 
vegetal e tem maior facilidade para degradar
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Biorremediação 
 Processo de degradação bioquímica dos 
contaminantes por meio da atividade de 
microrganismos presentes ou adicionados no local 
de contaminação. 
• ex-situ (ou off-site): tratamento é realizado fora do 
local contaminado
• in-situ (ou on-site): tratamento feito no local 
contaminado
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Biorremediação 
 Principais tipos de biorremediação:
• Bioestimulação (in-situ): o local contaminado é tratado, 
estimulando o crescimento de microrganismos nativos da 
região;
• Bioaumentação (in-situ): aumento da microbiota nativa 
através da inoculação de microorganismos exógenos;
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Biorremediação 
 Principais tipos de biorremediação:
• Biopilhas (ex-situ): para tratamento de solo. O local 
contaminado é escavado e colocado em montes 
(biopilhas) onde é feita a estimulação da atividade 
microbiana.
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Biorremediação : Vantagens
 A aplicação envolve o uso de equipamentos de fácil 
obtenção, instalação e operação;
 Em atividades in-situ, a biorremediação gera danos 
mínimos ao meio ambiente;
 Na maioria dos casos, essa técnica não produz compostos 
tóxicos, que precisariam ser tratados em outro local;
 Apresenta custos menores em comparação às técnicas 
alternativas de remediação.
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Biorremediação: Desvantagens 
 Propriedades físicas, químicas e microbiológicas do solo e 
as condições climáticas, podem alterar a taxa de 
biodegradação;
 Dificuldade de utilização em solos argilosos ou com baixa 
permeabilidade;
 Monitoramento contínuo por tempos longos;
 Requer mão de obra qualificada para a elaboração dos 
projetos.
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Biorremediação /Biodegradação
 Alternativa viável para o tratamento de ambientes 
contaminados:
• Águas superficiais e subterrâneas 
• Solos
• Resíduos e efluentes industriais em aterro ou áreas de 
contenção.
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Pré-análise à biorremediação
 Identificação dos poluentes;
 Levantamento do local contaminado;
 Tempo requerido para a biorremediação;
 Fatores econonômicos.
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Biodegradação e biorremediação
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Pseudomonas
Escherichia
Uso de MO´s geneticamente modificados
 Visa a correção de problemas relacionados à taxa 
de degradação;
 Aumento da atividade do microorganismo;
 Resistência do MO a fatores que podem inibir sua 
atividade;
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Aplicações: Biodegradação 
e Biorremediação 
Tratamento de 
Águas 
Contaminadas 
Biodegradação 
de corantes 
Contaminaçõs
com derivados 
de petróleo 
Biodegradação 
de Agrotóxicos
Biorremediação
em Aterros 
Sanitários
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Aplicações: 
Contaminações com derivados de petróleo 
 Contaminações com derivados de petróleo: 
durante operações de armazenamento e/ou transporte
Biorremediação: têm sido bastante eficiente 
(bioestimulação é tipo mais utilizado)
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Solução
Acidente durante 
transporte
Aplicações: 
Contaminações com derivados de petróleo
 Alaska: vazamento do petroleiro Exxon Valdez
 Bactérias existentes no local do gênero Pseudomonas: capazes de
degradar lentamente o petróleo.
 Acelerando o processo: fertilizantes 
vegetais ricos em N e P
Aumento na taxa de degradação
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Aplicações:
Biodegradação de corantes 
 Águas residuárias de indústrias têxteis
• Características dos corantes:
• afetam a qualidade da água, prejudicando fotossíntese;
• são tóxicos (cárater cancerígeno)
 Técnicas como degradação química e fotoquímica pouco eficientes
 Tratamento biológico: é o mais adequado
• Condições aeróbicas ou termofílicas
• Baixo custo
• Completa mineralização do poluente orgânico
• Exemplo de Microrganismo: Geobacillus stearothermophilus; 24
Poluição
Aplicações: 
Biorremediação em aterros sanitários
 Existem cerca de 200 projetos de 
biorremediação de aterros no Brasil;
 Vantagem: Em 1 ano e meio degrada o que a 
natureza levaria até 40 anos!! 
 Processo é anaeróbico;
 Utiliza-se de bactérias acetogênicas e 
metanogênicas;
 Ocorre a formação de gases como H2S e N2.
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Etapas básicas do processo
 Fermentação: 
C6H12O6  2CO2 + 2C2H5OH
 Formação de Hidrogênio:
2C2H5OH + 2H20  2CH3COOH + 4H2
 Formação do Metano: 
CO2 + 4H2  2H20 + CH4 (redução do CO2)
2CH3COOH  2CO2 + 2CH4 (descarboxilação do acetato) 
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Aplicações:
Biodegradação de Agrotóxicos 
 Sítios contaminados são inoculados com microrganismos 
selecionados capazes de degradar pesticidas 
 Bactérias do gênero Rhodococcus, Nocardia,Bacillus e 
principalmente Pseudomonas.
 Obs: Área na região de Ribeirão Preto – SP, microbacia do 
Espraiado (produção agrícola, predominantemente cana-de 
açúcar): devido ao alto risco de contaminação por 
agroquímicos, vários estudos já foram realizados para 
monitorar a qualidade da água subterrânea 
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 Produção de 
Alimentos 

Modernização 
da Agricultura
 Uso de 
Agroquímicos

Contaminação 
Ambiental
Aplicações:
Biodegradação de Agrotóxicos 
Metabolismo segue duas fases
 Fase I – ocorre reações de oxidação, redução e hidrólise
• Ganho de grupos OH, NH2, COOH...
 Fase II – as reações são sintéticas
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Conclusões
 Microorganismos têm sido amplamente utilizados nos 
processos de biodegradação de materiais tóxicos;
 A otimização do processo biodegradativo depende de 
fatores de natureza química e física;
 A biorremediação é um processo eficaz e de baixo custo;
 Modificações genéticas nos MO´s buscam a melhoria e 
otimização dos processos.
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Perspectivas para o futuro
 Como acelerar o processo de biorremediação?
 Tolerância do MO as adversidades e mudanças do meio;
 Desenvolvimento de metodologias para decomposição de 
novos materiais;
 Conscientização da população e industrias com respeito a 
importância da preservação ambiental.
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Referências bibliográficas
 Lima, L. M. Q. Remediação em lixões municiapais: Aplicações da 
biotecnologia. Editora Hemus, São Paulo, 2005.
 Ueta, J., et all. Biodegradação de herbicidase biorremediação. Biotecnologia 
ciência e desenvolvimento. Página 10 – 15.
 Andrade, J. A., et all. Biorremediação de solos contaminados por petróleo e 
seus derivados. Eclética química, vol 35, n10, 2010.
 Vasconcelos, A. K. P., et all. A biodegradação de corantes têxteis associada ao 
cultivo de Geobacillus stearothermophilus: uma alternativa para a produção 
de biossurfactante. Revista Aidis, vol 06, n01, 2013.
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DÚVIDAS?
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