BIODEGRADAÇÃO DE BIODIESEL POR CONSÓRCIO DE MICRO-ORGANISMOS DEGRADADORES DE HIDROCARBONETO

BIODEGRADAÇÃO DE BIODIESEL POR CONSÓRCIO DE MICRO-ORGANISMOS DEGRADADORES DE HIDROCARBONETO

ROCHA, M. F. A. da; MARQUES, O. M.; SARMENTO, S. M.

Artigo:

O processo de biodegradação de um composto orgânico (biocombustíveis) permite a atuação de micro-organismos na recuperação de áreas contaminadas por este, e que pode ser acompanhado pela evolução dinâmica do CO2 , entre outros métodos. Neste trabalho, foi avaliada a degradação em meio aquoso do biodiesel de algodão (B100-A) através da concentração de biomassa microbiana, teor de éster metílico de ácidos graxos (EMAG), pH, DQO e DBO5 . Usou-se o consórcio de micro-organismos Pseudomonas aeruginosa e Saccharomyces cereviseae não aclimatados e pré-selecionados pela técnica do indicador redox 2,6-diclorofenol-indofenol dihidratado (DCPIP). Resultados deste estudo mostraram que : a) O B100-A apresentava em sua composição 27,2 % de EMAG saturados (C16:0 e C18:0) e 72,8 % insaturados (C18:1 e C18:2); b) O pH inicial (6,0) mostrou maior redução (3,1) ao 35ª dia de processo resultando a redução de células viáveis (106 a 104 UFC.cm-3) entre 14 a 35 dias; c) O EMAG C18:2 decompôs-se em C16:0 e C18:0. Do 7ª ao 35ª dia transformaram-se entre si os EMAG C16:0, C18:0 e C18:1. Os produtos da degradação destes mostraram que a DBO5 aumentou (522,7 %) do 0 a 14ª dia e (6,6 %) do 14ª ao 28ª dia que indicou redução da biodegradabilidade do B100-A pela redução da oxidação destes verificada pela DQO. Conclui-se que o B100-A sofreu degradação primária em presença do consórcio microbiano associada a concentração de biomassa relacionada à variação de pH da fase aquosa sem controle do pH. 1. INTRODUÇÃO O Biodiesel (B100) é um combustível alternativo, produzido a partir de recursos renováveis provenientes da biomassa, o que diminui a dependência do petróleo e como tal, tem recebido intensa atenção devido o rápido crescimento do preço deste insumo e a preocupação com o meio ambiente. O B100 apresenta alto potencial de biodegradabilidade, pois é composto por ésteres alquílicos de ácidos orgânicos, EAAG (Ferrari et al., 2005). É totalmente solúvel no diesel (B0) cujas misturas têm sido formuladas (Misturas B0/B100) com proporção de B100 que podem variar de 1 a 99 % (v/v). Especificamente no Brasil, o B100 tem sido utilizado como aditivo ao B0 com percentual de 5 % (v/v) desde 2010 (Kardec, 2011). Dados estatísticos mostram que, no Brasil, atividades como carga e descarga de petróleo e derivados, operações de lavagem de tanques de navios, tratamentos de óleo entre outras, contribuem com 90 % da poluição por hidrocarbonetos de petróleo. Acidentes com transporte contribuem com apenas 5 Área temática: Engenharia Ambiental e Tecnologias Limpas 1a 10 % da poluição, porém, sua ocorrência é muito mais danosa ao meio ambiente, caso não seja controlada rapidamente (Vital, 1992 ; Ururahy, 1998). Portanto, com a comercialização do B0, contendo B100 como aditivo, há necessidade de se estudar o possível impacto deste no meio ambiente aquático (Rodrigues, 2009). Poucos estudos têm sido realizados sobre a biodegradação do B100 em ambiente aquático e como este impactaria a degradação do B0 nesse ambiente. De acordo com (Zhang et al., 1998), o B100 pode promover e acelerar a biodegradação aeróbia do B0 em misturas aquosas contendo nutrientes e biomassa por meio do processo biológico conhecido como cometabolismo. Geralmente, na biodegradação de compostos orgânicos, a atividade microbiana é o mecanismo predominante (Kemp, 2003) como alternativa viável na descontaminação de locais impactados que consiste na utilização de um ou mais consórcios microbianos, indígenas ou não, para a degradação de contaminantes orgânicos (Pereira e Lemos, 2006) e a obtenção de energia podendo ser averiguada preliminarmente usando indicadores desta, tais como, a produção de dióxido de carbono, consumo de oxigênio, evolução dinâmica do pH, DQO e DBO5 no meio (Zhang et al., 1998). Os micro-organismos quebram as moléculas do composto orgânico poluente em outras com estruturas moleculares mais simples (processo de biodegradação), que podem seguir quebrando-se em outras mais simples até atingirem, por fim, o nível químico (mineralização biótica). Rocha et al. (2011) estudaram a biodegradação do B100-A em sistema aeróbio em presença do consórcio constituído por culturas puras (P. aeruginosa e S. cereviseae) pré-selecionados pela técnica do indicador redox DCPIP e não-aclimatadas cujo desenvolvimento foi acompanhado através de monitoramento, por período total de 35 dias, dos seguintes parâmetros de processo: concentração dos EMAG, pH, DBO5 e DQO. Verificou-se que o B100-A sofreu degradação primária cujo EMAG C18:2 se decompôs totalmente nos 7 primeiros dias do processo, no entanto os C16:0, C18:0 e C18:1 decompuseram em determinados períodos do processo, em outros, porém, são produtos da decomposição de alguns desses EMAG cuja produção ocorreu com intensidade máxima nos 7 primeiros dias do processo. Esses EMAG passaram a decomporem-se no intervalo de tempo de 7 a 21 dias de processo, em seguida, oscilaram entre produto e reagente indicando que transformaram se entre si. O processo de degradação do B100-A foi acompanhado através do pH como sensor de ocorrência de biodegradação do sistema, cuja população de biomassa apresentou fase de adaptação (0 a 7 dias), crescimento (14 a 21 dias) e morte celular (7 a 14, 21 a 35 dias). Os produtos da degradação dos EMAG ao longo do processo mostraram ser menos biodegradáveis que seus precursores, gerando maior demanda de oxigênio dissolvido da fase aquosa do B100-A para sua biodegradação aeróbia verificado pela avaliação da DBO5 e DQO principalmente após o 7° dia de processo. O objetivo deste trabalho foi verificar a biodegradação do B100-A da fase líquida através da concentração de biomassa microbiana, teor de éster metílico de ácidos graxos (EMAG), pH, DQO e DBO5 quando no processo houver ausência do controle de pH. Área temática: Engenharia Ambiental e Tecnologias Limpas 22. MATERIAS E MÉTODOS

O processo de biodegradação de um composto orgânico (biocombustíveis) permite a atuação de micro-organismos na recuperação de áreas contaminadas por este, e que pode ser acompanhado pela evolução dinâmica do CO2 , entre outros métodos. Neste trabalho, foi avaliada a degradação em meio aquoso do biodiesel de algodão (B100-A) através da concentração de biomassa microbiana, teor de éster metílico de ácidos graxos (EMAG), pH, DQO e DBO5 . Usou-se o consórcio de micro-organismos Pseudomonas aeruginosa e Saccharomyces cereviseae não aclimatados e pré-selecionados pela técnica do indicador redox 2,6-diclorofenol-indofenol dihidratado (DCPIP). Resultados deste estudo mostraram que : a) O B100-A apresentava em sua composição 27,2 % de EMAG saturados (C16:0 e C18:0) e 72,8 % insaturados (C18:1 e C18:2); b) O pH inicial (6,0) mostrou maior redução (3,1) ao 35ª dia de processo resultando a redução de células viáveis (106 a 104 UFC.cm-3) entre 14 a 35 dias; c) O EMAG C18:2 decompôs-se em C16:0 e C18:0. Do 7ª ao 35ª dia transformaram-se entre si os EMAG C16:0, C18:0 e C18:1. Os produtos da degradação destes mostraram que a DBO5 aumentou (522,7 %) do 0 a 14ª dia e (6,6 %) do 14ª ao 28ª dia que indicou redução da biodegradabilidade do B100-A pela redução da oxidação destes verificada pela DQO. Conclui-se que o B100-A sofreu degradação primária em presença do consórcio microbiano associada a concentração de biomassa relacionada à variação de pH da fase aquosa sem controle do pH. 1. INTRODUÇÃO O Biodiesel (B100) é um combustível alternativo, produzido a partir de recursos renováveis provenientes da biomassa, o que diminui a dependência do petróleo e como tal, tem recebido intensa atenção devido o rápido crescimento do preço deste insumo e a preocupação com o meio ambiente. O B100 apresenta alto potencial de biodegradabilidade, pois é composto por ésteres alquílicos de ácidos orgânicos, EAAG (Ferrari et al., 2005). É totalmente solúvel no diesel (B0) cujas misturas têm sido formuladas (Misturas B0/B100) com proporção de B100 que podem variar de 1 a 99 % (v/v). Especificamente no Brasil, o B100 tem sido utilizado como aditivo ao B0 com percentual de 5 % (v/v) desde 2010 (Kardec, 2011). Dados estatísticos mostram que, no Brasil, atividades como carga e descarga de petróleo e derivados, operações de lavagem de tanques de navios, tratamentos de óleo entre outras, contribuem com 90 % da poluição por hidrocarbonetos de petróleo. Acidentes com transporte contribuem com apenas 5 Área temática: Engenharia Ambiental e Tecnologias Limpas 1a 10 % da poluição, porém, sua ocorrência é muito mais danosa ao meio ambiente, caso não seja controlada rapidamente (Vital, 1992 ; Ururahy, 1998). Portanto, com a comercialização do B0, contendo B100 como aditivo, há necessidade de se estudar o possível impacto deste no meio ambiente aquático (Rodrigues, 2009). Poucos estudos têm sido realizados sobre a biodegradação do B100 em ambiente aquático e como este impactaria a degradação do B0 nesse ambiente. De acordo com (Zhang et al., 1998), o B100 pode promover e acelerar a biodegradação aeróbia do B0 em misturas aquosas contendo nutrientes e biomassa por meio do processo biológico conhecido como cometabolismo. Geralmente, na biodegradação de compostos orgânicos, a atividade microbiana é o mecanismo predominante (Kemp, 2003) como alternativa viável na descontaminação de locais impactados que consiste na utilização de um ou mais consórcios microbianos, indígenas ou não, para a degradação de contaminantes orgânicos (Pereira e Lemos, 2006) e a obtenção de energia podendo ser averiguada preliminarmente usando indicadores desta, tais como, a produção de dióxido de carbono, consumo de oxigênio, evolução dinâmica do pH, DQO e DBO5 no meio (Zhang et al., 1998). Os micro-organismos quebram as moléculas do composto orgânico poluente em outras com estruturas moleculares mais simples (processo de biodegradação), que podem seguir quebrando-se em outras mais simples até atingirem, por fim, o nível químico (mineralização biótica). Rocha et al. (2011) estudaram a biodegradação do B100-A em sistema aeróbio em presença do consórcio constituído por culturas puras (P. aeruginosa e S. cereviseae) pré-selecionados pela técnica do indicador redox DCPIP e não-aclimatadas cujo desenvolvimento foi acompanhado através de monitoramento, por período total de 35 dias, dos seguintes parâmetros de processo: concentração dos EMAG, pH, DBO5 e DQO. Verificou-se que o B100-A sofreu degradação primária cujo EMAG C18:2 se decompôs totalmente nos 7 primeiros dias do processo, no entanto os C16:0, C18:0 e C18:1 decompuseram em determinados períodos do processo, em outros, porém, são produtos da decomposição de alguns desses EMAG cuja produção ocorreu com intensidade máxima nos 7 primeiros dias do processo. Esses EMAG passaram a decomporem-se no intervalo de tempo de 7 a 21 dias de processo, em seguida, oscilaram entre produto e reagente indicando que transformaram se entre si. O processo de degradação do B100-A foi acompanhado através do pH como sensor de ocorrência de biodegradação do sistema, cuja população de biomassa apresentou fase de adaptação (0 a 7 dias), crescimento (14 a 21 dias) e morte celular (7 a 14, 21 a 35 dias). Os produtos da degradação dos EMAG ao longo do processo mostraram ser menos biodegradáveis que seus precursores, gerando maior demanda de oxigênio dissolvido da fase aquosa do B100-A para sua biodegradação aeróbia verificado pela avaliação da DBO5 e DQO principalmente após o 7° dia de processo. O objetivo deste trabalho foi verificar a biodegradação do B100-A da fase líquida através da concentração de biomassa microbiana, teor de éster metílico de ácidos graxos (EMAG), pH, DQO e DBO5 quando no processo houver ausência do controle de pH. Área temática: Engenharia Ambiental e Tecnologias Limpas 22. MATERIAS E MÉTODOS

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-1836-17285-144797

Referências bibliográficas

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• [7] Área temática: Engenharia Ambiental e Tecnologias Limpas 7ROCHA, M.F.A.; MARQUES, O.M. ; SARMENTO, S.M. Biodegradação Primária do Biodiesel de Algodão e da sua Mistura B5 em Meio Aquoso por Consórcio Microbiano. XVIII Simpósio Nacional de Bioprocessos. Caxias do Sul/Rio Grande do Sul, 2011.
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• [9] URURAHY, A.F.P. Biorremediação de Resíduo Oleoso proveniente de Refinaria. Tese de Doutorado em Ciências. Escola de Química. Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 1998.
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• [11] ZHANG,X.;PETERSON, C.L.;REECE, D.;MOLLER, G.; HAWS, R. Biodegradability of biodiesel in the aquatic environment. Trans. ASAE, p. 1423-1430,1998.

Como citar:

ROCHA, M. F. A. da; MARQUES, O. M.; SARMENTO, S. M.; "BIODEGRADAÇÃO DE BIODIESEL POR CONSÓRCIO DE MICRO-ORGANISMOS DEGRADADORES DE HIDROCARBONETO", p-9305-9312. In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-1836-17285-144797