- Introdução
- Fatores que afetam a biorremediação microbiana
- Factores biológicos
- Fatores ambientais
- Disponibilidade de nutrientes
- Temperatura
- Concentração de oxigênio
- Conteúdo de nutrientes
- pH
- Caracterização e seleção do local
- Ions metálicos
- Compostos tóxicos
- Princípio da biorremediação
- A vantagem da biorremediação
- A desvantagem da Biorremediação
- Microorganisms and pollutants (Tables 1-5)
- Tipos de biorremediação
- Biostimulação
- Bioattenuação
- Bioaugmentação
- Microorganismos geneticamente modificados (GEMs)
- Bioventing
- Biopiles
- Conclusão
Introdução
Microorganismos são amplamente distribuídos na biosfera devido à sua capacidade metabólica é muito impressionante e eles podem crescer facilmente em uma ampla gama de condições ambientais. A versatilidade nutricional dos microrganismos também pode ser explorada para a biodegradação de poluentes. Este tipo de processo é denominado de biorremediação. A sua continuação baseia-se na capacidade de certos microrganismos de converter, modificar e utilizar poluentes tóxicos para a obtenção de energia e produção de biomassa no processo. Em vez de simplesmente recolher o poluente e armazená-lo, a biorremediação é uma atividade processual microbiológica bem organizada que é aplicada para quebrar ou transformar contaminantes em formas elementares e compostas menos tóxicas ou não tóxicas. Os bioremediadores são agentes biológicos utilizados para a biorremediação a fim de limpar os locais contaminados. Bactérias, arcaias e fungos são bioremediadores típicos de primeira linha. A aplicação da biorremediação como um processo biotecnológico envolvendo microorganismos para resolver e remover perigos de muitos poluentes através da biodegradação do meio ambiente. Biorremediação e termos de biodegradação são palavras mais intercambiáveis. Os microrganismos actuam como ferramentas significativas de remoção de poluentes no solo, água e sedimentos; principalmente devido à sua vantagem sobre outros protocolos processuais de remediação. Os microrganismos estão restaurando o ambiente natural original e prevenindo mais poluição. O objetivo da revisão é expressar a tendência atual da aplicação/role dos microrganismos sobre biorremediação e contribuir com um pano de fundo relevante que é identificado lacunas nesta área temática. Atualmente, é uma área de pesquisa quente porque os microorganismos são materiais genéticos ecológicos e promissores para resolver ameaças ambientais.
Fatores que afetam a biorremediação microbiana
Biorremediação está envolvida em degradar, remover, alterar, imobilizar ou desintoxicar vários produtos químicos e resíduos físicos do ambiente através da ação de bactérias, fungos e plantas. Os microorganismos estão envolvidos através das suas vias enzimáticas actuando como biocatalisadores e facilitando o progresso das reacções bioquímicas que degradam o poluente desejado. Os microrganismos actuam contra os poluentes apenas quando têm acesso a uma variedade de compostos materiais para os ajudar a gerar energia e nutrientes para construir mais células. A eficiência da biorremediação depende de muitos fatores, incluindo a natureza química e a concentração de poluentes, as características físico-químicas do ambiente e sua disponibilidade aos microorganismos. A razão da taxa de degradação é afetada devido às bactérias e os poluentes não entram em contato uns com os outros. Além disso, os micróbios e poluentes não se disseminam uniformemente no ambiente. O controle e a otimização dos processos de biorremediação é um sistema complexo devido a muitos fatores. Estes fatores estão incluídos aqui: a existência de uma população microbiana capaz de degradar os poluentes, a disponibilidade de contaminantes para a população microbiana e fatores ambientais (tipo de solo, temperatura, pH, presença de oxigênio ou outros aceitadores de elétrons, e nutrientes).
Factores biológicos
Os factores bióticos afectam a degradação dos compostos orgânicos através da competição entre microrganismos por fontes limitadas de carbono, interacções antagónicas entre microrganismos ou a predação de microrganismos por protozoários e bacteriófagos. A taxa de degradação do contaminante depende muitas vezes da concentração do contaminante e da quantidade de “catalisador” presente. Neste contexto, a quantidade de “catalisador” representa o número de organismos capazes de metabolizar o contaminante, bem como a quantidade de enzimas produzidas por cada célula. A expressão de enzimas específicas pelas células pode aumentar ou diminuir a taxa de degradação do contaminante. Além disso, a extensão do metabolismo de enzimas específicas do contaminante deve ser participada e sua “afinidade” com o contaminante e também a disponibilidade do contaminante é amplamente necessária. Os principais fatores biológicos estão incluídos aqui: mutação, transferência horizontal de genes, atividade enzimática, interação (competição, sucessão e predação), seu próprio crescimento até atingir biomassa crítica, tamanho populacional e composição .
Fatores ambientais
As características metabólicas dos microorganismos e as propriedades físico-químicas dos contaminantes visados determinam a possível interação durante o processo. O sucesso real da interação entre os dois, entretanto, depende das condições ambientais do local da interação. O crescimento e atividade dos microorganismos são afetados pelo pH, temperatura, umidade, estrutura do solo, solubilidade na água, nutrientes, características do local, potencial redox e conteúdo de oxigênio, falta de recursos humanos treinados neste campo e biodisponibilidade físico-química dos poluentes (concentração de contaminantes, tipo, solubilidade, estrutura química e toxicidade). Estes fatores acima listados são determinantes da cinética de degradação. A biodegradação pode ocorrer sob uma ampla gama de pH; entretanto, um pH de 6,5 a 8,5 é geralmente ideal para a biodegradação na maioria dos sistemas aquáticos e terrestres. A umidade influencia a taxa de metabolismo de contaminantes porque influencia o tipo e a quantidade de materiais solúveis disponíveis, bem como a pressão osmótica e o pH dos sistemas terrestres e aquáticos. A maioria dos factores ambientais estão listados abaixo.
Disponibilidade de nutrientes
A adição de nutrientes ajusta o equilíbrio de nutrientes essenciais para o crescimento e reprodução microbiana, bem como tem impacto na taxa de biodegradação e eficácia. O equilíbrio de nutrientes, especialmente o fornecimento de nutrientes essenciais como N e P, pode melhorar a eficiência da biodegradação ao otimizar a relação bacteriana C: N: P. Para sobreviver e continuar suas atividades microbianas, os microrganismos precisam de uma série de nutrientes como carbono, nitrogênio e fósforo. Em pequenas concentrações, a extensão da degradação de hidrocarbonetos também é limitada. A adição de uma quantidade apropriada de nutrientes é uma estratégia favorável para aumentar a actividade metabólica dos microrganismos e assim a taxa de biodegradação em ambientes frios. A biodegradação em ambiente aquático é limitada pela disponibilidade de nutrientes . Similar às necessidades nutricionais de outros organismos, micróbios comedores de óleo também requerem nutrientes para um crescimento e desenvolvimento óptimos. Estes nutrientes estão disponíveis no ambiente natural mas ocorrem em baixas quantidades .
Temperatura
Durante a temperatura dos factores físicos é o mais importante para determinar a sobrevivência dos microrganismos e a composição dos hidrocarbonetos . Em ambientes frios como o Ártico, a degradação do óleo através de processos naturais é muito lenta e coloca os micróbios sob maior pressão para limpar o petróleo derramado. A temperatura subzero da água nesta região faz com que os canais de transporte dentro das células microbianas se desliguem ou podem até congelar todo o citoplasma, tornando assim a maioria dos micróbios oleofílicos metabolicamente inativos. As enzimas biológicas participam do caminho de degradação com uma temperatura ótima e não terão a mesma rotação metabólica para cada temperatura. Além disso, o processo de degradação para um composto específico necessita de uma temperatura específica. A temperatura também acelera ou retarda o processo de biorremediação porque influencia fortemente as propriedades fisiológicas microbianas. A taxa de actividade microbiana aumenta com a temperatura e atinge o seu nível máximo a uma temperatura óptima. Ela diminuiu repentinamente com o aumento ou diminuição da temperatura e eventualmente pára após atingir uma temperatura específica.
Concentração de oxigênio
Diversos organismos necessitam de oxigênio, outros também não necessitam de oxigênio com base em suas necessidades facilitam a taxa de biodegradação de uma forma melhor. A degradação biológica é realizada em condições aeróbicas e anaeróbicas, porque o oxigênio é uma necessidade gasosa para a maioria dos organismos vivos. A presença de oxigênio na maioria dos casos pode melhorar o metabolismo dos hidrocarbonetos.
Conteúdo de nutrientes
Microorganismos necessitam de água adequada para realizar o seu crescimento. O teor de umidade do solo tem efeito adverso nos agentes de biodegradação.
pH
pH do composto que é de natureza acidez, basicidade e alcalinidade do composto, tem seu próprio impacto na atividade metabólica microbiana e também aumenta e diminui o processo de remoção. A medição do pH no solo poderia indicar o potencial de crescimento microbiano. Valores de pH mais altos ou mais baixos mostraram resultados inferiores; os processos metabólicos são altamente suscetíveis a até mesmo pequenas alterações no pH .
Caracterização e seleção do local
Tecnologia de remédio suficiente deve ser realizada antes de propor um remédio biorremediador para caracterizar adequadamente a magnitude e extensão da contaminação. Este trabalho deve, no mínimo, abranger os seguintes fatores: determinar completamente a extensão horizontal e vertical da contaminação, listar os parâmetros e locais a serem amostrados e a justificativa para sua escolha, descrever os métodos a serem utilizados para aquisição de amostras e análises a serem realizadas.
Ions metálicos
Metais são importantes em pequena quantidade para bactérias e fungos, mas em grande quantidade inibem a atividade metabólica das células. Os compostos metálicos têm um impacto directo e indirecto na taxa de degradação.
Compostos tóxicos
Quando em altas concentrações de natureza tóxica de alguns contaminantes, podem criar efeitos tóxicos aos microorganismos e retardar a descontaminação. O grau e mecanismos de toxicidade variam com os tóxicos específicos, sua concentração e os microrganismos expostos. Alguns compostos orgânicos e inorgânicos são tóxicos para formas de vida específicas .
Princípio da biorremediação
Biorremediação é definido como o processo pelo qual os resíduos orgânicos são degradados biologicamente sob condições controladas para um estado inócuo, ou para níveis abaixo dos limites de concentração estabelecidos pelas autoridades reguladoras. Os microrganismos são adequados para a tarefa de destruição de contaminantes porque possuem enzimas que lhes permitem utilizar contaminantes ambientais como alimento. O objectivo da biorremediação é encorajá-los a trabalhar fornecendo níveis óptimos de nutrientes e outras substâncias químicas essenciais para o seu metabolismo, a fim de degradar/desintoxicar substâncias perigosas para o ambiente e para os seres vivos. Todas as reacções metabólicas são mediadas por enzimas. Estas pertencem aos grupos de oxidoreductases, hidrolases, lyases, transferases, isomerases e ligases. Muitas enzimas têm uma capacidade de degradação notavelmente ampla devido à sua afinidade não específica e específica do substrato. Para que a biorremediação seja eficaz, os microrganismos devem atacar enzimaticamente os poluentes e convertê-los em produtos inofensivos. Como a biorremediação só pode ser eficaz quando as condições ambientais permitem o crescimento e atividade microbiana, sua aplicação freqüentemente envolve a manipulação de parâmetros ambientais para permitir que o crescimento e degradação microbiana prossiga a um ritmo mais rápido .
Biorremediação ocorre naturalmente e é encorajada, além dos seres vivos e fertilizantes. A tecnologia de biorremediação é baseada principalmente na biodegradação. Ela se refere à remoção completa de poluentes tóxicos orgânicos em compostos inofensivos ou naturais como dióxido de carbono, água, compostos inorgânicos que são seguros para a vida humana, animal, vegetal e aquática. Numerosos mecanismos e caminhos foram elucidados para a biodegradação de uma grande variedade de compostos orgânicos; por exemplo, ela é completada na presença e ausência de oxigênio.
A vantagem da biorremediação
– É um processo natural, leva um pouco de tempo, como um processo aceitável de tratamento de resíduos para material contaminado como o solo. Micróbios capazes de degradar o contaminante e aumentar o seu número quando o contaminante está presente. Quando o contaminante é degradado, a população biodegradável torna-se decrescente. Os resíduos para o tratamento são geralmente produtos inofensivos, incluindo dióxido de carbono da água e biomassa celular.
– Requer um esforço muito menor e muitas vezes pode ser realizado no local, muitas vezes sem causar uma grande perturbação das atividades normais. Isto também elimina a necessidade de transportar quantidades de resíduos para fora do local e as potenciais ameaças à saúde humana e ao ambiente que podem surgir durante o transporte.
– É aplicado num processo rentável, uma vez que perde menos do que os outros métodos (tecnologias) convencionais que são utilizados para a limpeza de resíduos perigosos. Método importante para o tratamento de locais contaminados por petróleo.
– Também ajuda na destruição completa dos poluentes, muitos dos compostos perigosos podem ser transformados em produtos inofensivos, e esta característica também elimina a possibilidade de responsabilidade futura associada ao tratamento e eliminação de material contaminado.
– Não utiliza nenhum produto químico perigoso. Nutrientes especialmente fertilizantes adicionados para tornar ativo e rápido o crescimento microbiano. Comumente, usado em gramados e jardins. Devido à biorremediação, os químicos nocivos são transformados em água e gases inofensivos, os químicos nocivos são completamente destruídos .
-Simples, menos trabalhosos e baratos devido ao seu papel natural no meio ambiente.
– Amigo do ambiente e sustentável .
-Contaminantes são destruídos, não simplesmente transferidos para diferentes meios ambientais.
-Não intrusivos, permitindo potencialmente a continuação do uso no local.
-Facilidade relativa de implementação .
-Modo eficaz de remediação do ecossistema natural a partir de um número de contaminantes e agir como opções amigas do ambiente .
A desvantagem da Biorremediação
– Limita-se aos compostos que são biodegradáveis. Nem todos os compostos são susceptíveis à degradação rápida e completa.
– Há algumas preocupações de que os produtos da biodegradação possam ser mais persistentes ou tóxicos do que o composto pai.
– Os processos biológicos são muitas vezes altamente específicos. Fatores locais importantes necessários para o sucesso incluem a presença de populações microbianas metabolicamente capazes, condições de crescimento ambiental adequadas e níveis apropriados de nutrientes e contaminantes.
-É difícil extrapolar de estudos de bancada e em escala piloto para operações de campo em escala real.
-Pesquisa é necessária para desenvolver e projetar tecnologias de biorremediação que sejam apropriadas para locais com misturas complexas de contaminantes que não estão uniformemente dispersos no ambiente. Os contaminantes podem estar presentes como sólidos, líquidos e gases.
– Muitas vezes leva mais tempo que outras opções de tratamento, tais como escavação e remoção de solo ou incineração.
•Regulatory uncertainty remains regarding acceptable performance criteria for bioremediation. There is no accepted definition of “clean”, evaluating performance of bioremediation is difficult.
Microorganisms and pollutants (Tables 1-5)
Table 1: Microorganisms and Hydrocarbon (organic compound) interaction. | ||
Microorganisms | Compound | Reference |
Penicillium chrysogenum | Monocyclic aromatic hydro carbons, benzene, toluene, ethyl benzene and xylene ,phenol compounds | |
P. alcaligenes P. mendocina and P. putida P. veronii, Achromobacter, Flavobacterium, Acinetobacter | Petrol and diesel polycyclic aromatic hydrocarbons toluene | |
Pseudomonas putida | Monocyclic aromatic hydrocarbons, e.g. benzene and xylene. | |
Phanerochaete chrysosporium | Biphenyl and triphenylmethane | |
A. niger, A. fumigatus, F. solani and P. funiculosum | Hydrocarbon | |
Coprinellus radians | PAHs, methylnaphthalenes, and dibenzofurans | |
Alcaligenes odorans, Bacillus subtilis, Corynebacterium propinquum, Pseudomonas aeruginosa | phenol | |
Tyromyces palustris, Gloeophyllum trabeum, Trametes versicolor | hydrocarbons | |
Candida viswanathii | Phenanthrene, benzopyrene | |
cyanobacteria, green algae and diatoms and Bacillus licheniformis | naphtalene | |
Acinetobacter sp., Pseudomonas sp., Ralstonia sp. and Microbacterium sp, | aromatic hydrocarbons | |
Gleophyllum striatum | striatum Pyrene, anthracene, 9- metil anthracene, Dibenzothiophene Lignin peroxidasse | |
Acinetobacter sp., Pseudomonas sp., Ralstonia sp. and Microbacterium sp, | aromatic hydrocarbons | |
Gleophyllum striatum | striatum Pyrene, anthracene, 9- metil anthracene, Dibenzothiophene Lignin peroxidasse | |
Acinetobacter sp., Pseudomonas sp., Ralstonia sp. and Microbacterium sp, | aromatic hydrocarbons | |
Gleophyllum striatum | striatum Pyrene, anthracene, 9- metil anthracene, Dibenzothiophene Lignin peroxidasse |
Table 2: Groups of microorganisms important for oil bioremediation. | ||
Microorganisms | Compound | Reference |
Fusariumsp. | oil | |
Alcaligenes odorans, Bacillus subtilis, Corynebacterium propinquum, Pseudomonas aeruginosa | oil | |
Bacillus cereus A | diesel oil | |
Aspergillus niger, Candida glabrata, Candida krusei and Saccharomyces cerevisiae | crude oil | |
B. brevis, P. aeruginosa KH6, B. licheniformis and B. sphaericus | crude oil | |
Pseudomonas aeruginosa, P. putida, Arthobacter sp and Bacillus sp | diesel oil | |
Pseudomonas cepacia, Bacillus cereus, Bacillus coagulans, Citrobacter koseri and Serratia ficaria | diesel oil, crude oil |
Table 3: Representative examples of most dominate microorganisms in the involvement of dyes bioremadation. | ||
Microorganisms | Compound | Reference |
B. subtilis strain NAP1, NAP2, NAP4 | oil-based based paints | |
Myrothecium roridum IM 6482 | industrial dyes | |
Pycnoporus sanguineous, Phanerochaete chrysosporium and Trametes trogii | industrial dyes | |
Penicillium ochrochloron | industrial dyes | |
Micrococcus luteus, Listeria denitrificans and Nocardia atlantica | Textile Azo Dyes | |
Bacillus spp. ETL-2012, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus pumilus HKG212 | Textile Dye (Remazol Black B), Sulfonated di-azo dye Reactive Red HE8B, RNB dye | |
Exiguobacterium indicum, Exiguobacterium aurantiacums, Bacillus cereus and Acinetobacter baumanii | azo dyes effluents | |
Bacillus firmus, Bacillus macerans, Staphylococcus aureus and Klebsiella oxytoca | vat dyes, Textile effluents |
Table 4: Microorganisms serve for utilizing heavy metals. | ||
Microorganisms | Compound | Reference |
Saccharomyces cerevisiae | Heavy metals, lead, mercury and nickel | |
Cunninghamella elegans | Heavy metals | |
Pseudomonas fluorescensand Pseudomonas aeruginosa | Fe 2+, Zn2+, Pb2+, Mn2+ and Cu2 | |
Lysinibacillus sphaericusCBAM5 | cobalt, copper, chromium and lead | |
Microbacterium profundi strain Shh49T | Fe | |
Aspergillus versicolor, A. fumigatus, Paecilomyces sp., Paecilomyces sp., Terichoderma sp., Microsporum sp., Cladosporium sp. | cadmium | |
Geobacter spp. | Fe (III), U (VI) | |
Bacillus safensis (JX126862) strain (PB-5 and RSA-4) | Cadmium | |
Pseudomonas aeruginosa, Aeromonas sp. | U, Cu, Ni, Cr | |
Aerococcussp., Rhodopseudomonas palustris | Pb, Cr, Cd |
Table 5: Potential biological agents for pesticides. | ||
Microorganisms | Compound | Reference |
Bacillus, Staphylococcus | Endosulfan | |
Enterobacter | Chlorpyrifos | |
Pseudomonas putida, Acinetobacter sp., Arthrobacter sp. | Ridomil MZ 68 MG, Fitoraz WP 76, Decis 2.5 EC, malation | |
Acenetobactor sp., Pseudomonas sp., Enterobacter sp. and Photobacterium sp. | chlorpyrifos and methyl parathion |
Heavy metals cannot be destroyed biologically (“no degradation”, changes occur in the nuclear structure of the element), but only transformed from one oxidation state or organic complex to another. Besides, bacteria are also efficient in heavy metals bioremediation. Microorganisms have developed the capabilities to protect themselves from heavy metal toxicity by various mechanisms, such as adsorption, uptake, methylation, oxidation and reduction. Os microrganismos absorvem metais pesados de forma activa (bioacumulação) e/ou passiva (adsorção). A metilação microbiana desempenha um papel importante na biorremediação de metais pesados, porque os compostos metilados são frequentemente voláteis. Por exemplo, Mercúrio, Hg (II) pode ser biometilado por várias espécies de bactérias diferentes Alcaligenes faecalis, Bacillus pumilus, Bacillus sp., P. aeruginosa e Brevibacterium iodinium a metilmercúrio gasoso .
Tipos de biorremediação
Existem diferentes tipos de tecnologias ou técnicas de tratamento sob processos de biorremediação. Os métodos básicos de biorremediação são: Bio-estimulação, atenuação, aumento, ventilação e pilhas.
Biostimulação
Este tipo de estratégia está ligada através da injeção de nutrientes específicos no local (solo/água subterrânea) para estimular a atividade dos microorganismos indígenas. É focada na estimulação de bactérias e fungos indígenas ou da comunidade de fungos existentes naturalmente. Em primeiro lugar, através do fornecimento de fertilizantes, suplementos de crescimento e oligoelementos minerais. Em segundo lugar, fornecendo outros requisitos ambientais como pH, temperatura e oxigênio para acelerar a sua taxa de metabolismo e caminho. A presença de uma pequena quantidade de poluentes também pode agir como estimulante, ligando as óperas para enzimas de biorremediação. Este tipo de caminho estratégico é continuado na maioria das vezes na adição de nutrientes e oxigênio para ajudar os microorganismos indígenas. Estes nutrientes são os blocos básicos de construção da vida e permitem que os micróbios criem os requisitos básicos, por exemplo, energia, biomassa celular e enzimas para degradar o poluente. Todos eles precisarão de nitrogênio, fósforo e carbono .
Bioattenuação
Bioattenuação ou atenuação natural é a erradicação das concentrações de poluentes do entorno. É realizada em processos biológicos, podendo incluir (biodegradação aeróbica e anaeróbica, absorção vegetal e animal), fenômenos físicos (avanço, dispersão, diluição, difusão, volatilização, sorção/dessorção) e reações químicas (troca iônica, complexação, transformação abiótica).Termos como remediação intrínseca ou biotransformação estão incluídos na definição mais geral de atenuação natural .
Quando o ambiente está poluído com produtos químicos, a natureza pode trabalhar de quatro maneiras para limpar : 1) Pequenos insetos ou micróbios que vivem no solo e nas águas subterrâneas utilizam alguns produtos químicos para a alimentação. Quando digerem completamente os produtos químicos, podem transformá-los em água e gases inofensivos. 2) Os produtos químicos podem colar ou sorver no solo, o que os mantém no lugar. Isto não limpa os produtos químicos, mas pode impedi-los de poluir as águas subterrâneas e deixar o local. 3) À medida que a poluição se move através do solo e das águas subterrâneas, pode misturar-se com a água limpa. Isto reduz ou dilui a poluição. 4) Alguns produtos químicos, como óleo e solventes, podem evaporar, o que significa que eles mudam de líquidos para gases dentro do solo. Se esses gases escaparem para o ar na superfície do solo, a luz solar pode destruí-los. Se a atenuação natural não for suficientemente rápida ou completa, a biorremediação será melhorada por bioestimulação ou bioaugmentação.
Bioaugmentação
É um dos mecanismos de biodegradação. A adição de microrganismos poluentes degradantes (naturais/exóticos/projetados) para aumentar a capacidade biodegradável das populações microbianas indígenas na área contaminada, este processo conhecido como bioaugmentação. A fim de aumentar rapidamente o crescimento da população de microorganismos naturais e aumentar a degradação que se alimentam preferencialmente do local de contaminação. Os micróbios são coletados do local de remediação, cultivados separadamente, geneticamente modificados e devolvidos ao local. Para convencer, todos os microorganismos essenciais são encontrados nos locais onde o solo e as águas subterrâneas estão contaminados com etenos clorados, como no tetracloroetileno e no tricloroetileno. É utilizado para garantir que os microrganismos in situ possam remover e alterar totalmente esses contaminantes para etileno e cloreto, que são atóxicos .
Bioaugmentação é o processo de adição de micróbios artificiais em um sistema que atua como abioremediadores, a fim de eliminar rápida e totalmente os poluentes complexos. Além disso, os microrganismos geneticamente modificados mostram e provam que podem aumentar a eficiência degradativa de uma ampla gama de poluentes ambientais. Devido ao seu perfil metabólico diversificado para se transformar em produtos finais menos complexos e inofensivos. As espécies naturais não são suficientemente rápidas para decompor certos compostos, pelo que para facilitar devem ser geneticamente modificadas através da manipulação do ADN; os micróbios geneticamente modificados actuam como decompositores de poluentes muito mais rapidamente do que as espécies naturais e competem fortemente com as espécies indígenas, predadores e também com vários factores abióticos. Os microrganismos geneticamente modificados têm demonstrado potencial para biorremediação do solo, águas subterrâneas e lodos ativados, exibindo a capacidade de degradação de uma ampla cobertura de poluentes químicos e físicos .
Microorganismos geneticamente modificados (GEMs)
p>Microorganismos geneticamente modificados é um microrganismo cujo material genético já foi modificado pela aplicação de técnicas de engenharia genética inspiradas no intercâmbio genético natural, de outra forma artificial, entre microrganismos. Este tipo de trabalho artístico e um procedimento científico é denominado principalmente como tecnologia de DNA recombinante. A engenharia genética tem melhorado a utilização e eliminação de resíduos perigosos e indesejáveis em condições laboratoriais, criando organismos geneticamente modificados. Organismos vivos recombinantes capazes de serem obtidos por técnicas de DNA recombinante ou pelo intercâmbio de material genético natural entre organismos. Atualmente capazes de inserir o gene apropriado para uma produção de determinada enzima que pode degradar vários poluentes .
Microorganismos geneticamente modificados (GEMs) têm demonstrado potencial para aplicações de biorremediação no solo, águas subterrâneas e ambientes de lama ativada, exibindo capacidades de degradação melhoradas, abrangendo uma ampla gama de contaminantes químicos. Recentemente, uma série de oportunidades avançou para melhorar o desempenho degradativo usando estratégias de engenharia genética. Por exemplo, etapas limitadoras de taxa em vias metabólicas conhecidas podem ser manipuladas geneticamente para produzir maiores taxas de degradação, ou vias metabólicas completamente novas podem ser incorporadas em cepas bacterianas para a degradação de compostos previamente recalcitrantes. Nos GEMs são quatro atividades/estratégias a serem realizadas: (1) modificação da especificidade e afinidade enzimática, (2) construção e regulação de vias, (3) desenvolvimento, monitoramento e controle de bioprocessos, (4) aplicações do sensor bioreporter de bioafinidade para sensoriamento químico, redução de toxicidade e análise do ponto final. Genes essenciais de bactérias são transportados em um único cromossomo, mas genes especificando enzimas necessárias para o catabolismo de alguns desses substratos incomuns podem ser transportados em plasmídeos. Os plasmídeos têm sido implicados no catabolismo. Portanto, os GEMs podem ser usados efetivamente para fins de biodegradação e levam a representar/indicar uma fronteira de pesquisa com amplas implicações no tempo futuro .
Vantagem dos GEMs na biorremediação: A principal função é acelerar a recuperação de locais poluídos por resíduos, aumentar a degradação do substrato, apresentar uma alta capacidade catalítica ou de utilização com uma pequena quantidade de massa celular, condições ambientais seguras e purificadas através da descontaminação ou neutralização de quaisquer substâncias nocivas.
Desvantagem dos GEMs na biorremediação: Os maiores inconvenientes nunca são realizados em procedimentos tradicionais, em alguns casos a morte de células ocorre, tendo o desafio associado com sua liberação no entorno, Em um nível particular mostrou que o atraso do crescimento e degradação do substrato, variação sazonal e outros fatores abióticos flutuantes têm impacto direto e indireto e relação com a atividade microbiana; finalmente, a introdução de linhagem modificada estranha no sistema leva a não reagir e causar efeito adverso não mensurável na composição e ocorrência da comunidade natural estrutural e funcional do microrganismo.
Bioventing
Bioventing está envolvido na ventilação de oxigênio através do solo para estimular o crescimento de bactérias e fungos naturais ou introduzidos no solo, fornecendo oxigênio aos microorganismos existentes no solo; de fato, ele é funcional em compostos aerobicamente degradáveis. A bioventing utiliza baixas taxas de fluxo de ar para fornecer apenas oxigénio suficiente para sustentar a actividade microbiana. O oxigênio é mais comumente fornecido através da injeção direta de ar na contaminação residual do solo por meio de poços. Os resíduos de combustível adsorvidos são biodegradados, e os compostos voláteis também são biodegradados à medida que os vapores se movimentam lentamente através do solo biologicamente ativo. A biorremediação eficaz de solos contaminados com petróleo utilizando a bioventrada tem sido comprovada por muitos pesquisadores.
Biopiles
Biopiles é uma forma de escavação de solo contaminado com hidrocarbonetos aeróbio remediável, pode ser tratado em “biopiles”. Os biopiles (também conhecidos como biocelas, bioheaps, biomontes e compost Piles) são usados para reduzir as concentrações de poluentes de petróleo em solos escavados durante o tempo de biodegradação. Neste processo, o ar é fornecido ao sistema de biopilhas durante um sistema de tubulação e bombas que ou força o ar a entrar na pilha sob pressão positiva ou aspira o ar através da pilha sob pressão negativa. A atividade microbiana é aumentada através da respiração microbiana, então o resultado na degradação do poluente de petróleo adsorvido tornou-se alto .
Conclusão
Biodegradação é uma opção muito frutífera e atraente para remediação, limpeza, gerenciamento e técnica de recuperação para resolver o ambiente poluído através da atividade microbiana. A velocidade de degradação de substâncias residuais indesejadas é determinada em competição com agentes biológicos, fornecimento inadequado de nutrientes essenciais, condições abióticas externas desconfortáveis (aeração, umidade, pH, temperatura), e baixa biodisponibilidade do poluente. Devido a esses fatores, a biodegradação em condições naturais não é mais bem sucedida, o que leva a ser menos favorável. Como a biorremediação só pode ser eficaz quando as condições ambientais permitem o crescimento e atividade microbiana. A biorremediação tem sido utilizada em diferentes locais em todo o mundo, com diferentes graus de sucesso. Principalmente, as vantagens são maiores do que as desvantagens, o que é evidente pelo número de locais que optam por utilizar esta tecnologia e pela sua crescente popularidade ao longo do tempo. Geralmente, diferentes espécies são exploradas a partir de diferentes locais e são eficazes no mecanismo de controle.