Caracterização do uso do biossurfactante produzido por bacillus amyloliquefaciens MO13 na biorremediação de metais potencialmente tóxicos em meios aquosos

Abstract

Com o mundo cada vez mais tecnológico e eletrônico a demanda por metais para a produção de produtos é cada vez maior. No entanto, os processos realizados durante a mineração destes metais acabam gerando resíduos com alta concentração metálica que, quando descartados, causam um grande desequilíbrio ecológico. Seja em meios aquosos ou em solo, a poluição por metais potencialmente tóxicos é uma problemática para todo o ecossistema. A toxicidade é bioacumulada de forma direta ou indireta como por exemplo em cultivares que utilizam em sua irrigação água contaminada com metais. A alta concentração de metais em animais é responsável por diversas sequelas como convulsões, distúrbios endócrinos e até mesmo danos a medula óssea nos casos de acúmulo de Cobre e Ferro. Devido aos efeitos dessa poluição por metais e na sua alta incidência, muitos metais como Cobre e Ferro foram adicionados à lista de poluentes prioritários da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos. Uma das alternativas possíveis para recuperar ambientes contaminados com tais metais potencialmente tóxicos é a utilização de biossurfactantes que são capazes de quelar as moléculas contaminantes permintindo sua extração do meio. Nesse contexto, esse trabalho propõe a utilização do biossurfactante produzido por Bacillus amyloliquefaciens MO13 na biorremediação de ambientes aquosos contaminados com os metais Cobre e Ferro. Primeiramente, foram feitos testes com soluções de diferentes metais: Zinco, Cromo, Cádmio, Cobalto, Chumbo, Ferro e Cobre com concentração de 15 mg/L e do biossurfactante em 10 mg/L à fim de se determinar quais metais seriam mais interessantes de serem explorados. Os mais promissores foram Ferro e Cobre e, portanto, seguiu-se para o planejamento de desenho fatorial onde foram utilizadas três variáveis estratégicas: temperatura (13, 17, 21, 25 e 29 °C), concentração de biossurfactante (0,0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 CMC) e tempo (0, 24, 48, 72, 96 horas). A concentração inicial de Cobre e Ferro foi de 10 e 15 mg/L respectivamente. Após cada experimento as amostras foram analisadas por espectrômetro de absorção atômica por chama (F AAS) de modo a determinar a concentração de metais presente na amostra. Com base nos resultados foram produzidas respostas de superfície, gráficos de pareto e equações de remoção de metais. Verificou-se uma maior biorremediação das soluções que estavam em menores temperaturas, com menor tempo de ensaio e maior concentração de biossurfactante nas amostras de Cobre e maiores temperaturas, maior tempo de ensaio e maior concentração de biossurfactante nas amostras de Ferro. Assim, a capacidade do biossurfactante produzido por B. amyloliquefaciens em remediar meios aquosos contaminados com Cu e Fe foi demonstrada, sendo ainda necessários mais estudos para o entendimento desse processo.

With the world increasingly technological and electronic, the demand for metals to production of products is increasing. However, the processes carried out during the mining of these metals end up generating residues with high metallic concentration that, when discarded, cause a great ecological desorder. Whether in aqueous media or in soil, pollution by potentially toxic metals is a problem to the entire ecosystem. Toxicity is bioaccumulated directly or indirectly, for example in cultivars that use water contaminated with metals in their irrigation. The high concentration of metals in animals is responsible for several sequels such as seizures, endocrine disorders and even damage to the bone marrow in cases of copper and iron accumulation. Due to the effects of this metal pollution and its high incidence, many metals such as copper and iron have been added to the US Environmental Protection Agency's list of priority pollutants. One of the possible alternatives to recover environments contaminated with such potentially toxic metals is the use of biosurfactants that are able to chelate the contaminating molecules allowing their extraction from the medium. In this context, this work proposes the use of the biosurfactant produced by Bacillus amyloliquefaciens MO13 in the bioremediation of aqueous environments contaminated with copper and iron metals. Firstly, tests were carried out with solutions of different metals: Zinc, Chromium, Cadmium, Cobalt, Lead, Iron and Copper with a concentration of 15 mg/L and of the biosurfactant in 10 mg/L in order to determine which metals would be more interesting to be explored. The most promising were Iron and Copper and, therefore, it was followed to the factorial design planning where three strategic variables were used: temperature (13, 17, 21, 25 and 29 °C), concentration of biosurfactant (0.0; 0.5; 1.0; 1.5; 2.0 CMC) and time (0, 24, 48, 72, 96 hours). The initial concentration of Copper and Iron was 10 and 15 mg/L respectively. After each experiment, the samples were analyzed by flame atomic absorption spectrometer (F AAS) in order to determine the concentration of metals present in the sample. Based on the results surface responses, Pareto plots and metal removal equations were produced. There was a greater bioremediation of the solutions that were at lower temperatures, with shorter testing time and higher concentration of biosurfactant in the copper samples and higher temperatures, longer testing time and higher concentration of biosurfactant in the iron samples. Thus, the ability of the biosurfactant produced by B. amyloliquefaciens to remediate aqueous media contaminated with Cu and Fe was demonstrated, and further studies are needed to understand this process.