Estudos de descoloração de corantes para couro pelo isolado nativo Trametes villosa SC10

Abstract

O couro é um produto que tem uma crescente demanda mundial. O Brasil possui o maior rebanho comercial bovino do mundo, sendo um dos principais produtores e exportadores de couro a nível mundial. Assim, esse setor é um dos motores da economia do país. No estado do Rio Grande do Sul, essa indústria tem particular importância no desenvolvimento socioeconômico da região. No processo produtivo, a etapa de tingimento é importante para o acabamento do produto, empregando-se uma variedade de corantes para conferir cor uniforme e tonalidade de interesse aos artigos. No entanto, apenas uma porcentagem do corante fixa-se no couro, e uma quantidade residual fica no efluente. Nos ecossistemas, os corantes podem virar uma ameaça para o meio ambiente e a saúde humana. Os tratamentos físicos e químicos usuais desses efluentes são muitas vezes caros e complexos e têm limitações para o tratamento de certos compostos que, algumas vezes, não são totalmente removidos. Isso pode gerar problemas ambientais posteriores. No presente estudo, foi avaliado o potencial de fungos de podridão branca coletados na cidade de Santa Cruz do Sul, RS, para descolorir corantes para couro. O isolado SC10, caracterizado morfologicamente dentro do gênero Trametes, demonstrou a sua capacidade para produzir enzimas ligninolíticas extracelulares e para descolorir quatro corantes em meio sólido. Numa avaliação secundária em meio de cultura líquido, o isolado removeu 96,07 ± 0,56%, 90,96 ± 0,49%, 83,90 ± 0,57% e 95,88 ± 0,61% dos corantes Azul 161, Marrom 414, Preto 210 e Vermelho 357, respectivamente. Ensaios adicionais com o corante Vermelho 357, realizados para elucidar os mecanismos de descoloração, mostraram níveis notáveis de lacase durante o tratamento (2327,4 ± 144,0 UL-1), o que sugere o envolvimento dessa enzima na remoção do corante. Contudo, o mecanismo de biossorção também esteve associado à descoloração. Avaliações do efeito das condições operacionais mediante métodos monovariáveis demonstraram que os melhores rendimentos de descoloração obtiveram-se com maior agitação, 150-200 rpm, menor concentração de corante, 100-300 mg L-1, e na faixa de temperatura entre 25 a 30 Cº. O pH ideal esteve na faixa de 4,5 a 5,5, entretanto, um pH alcalino não influenciou nos rendimentos de descoloração. O uso de um planejamento experimental Delineamento Composto Central Rotacional e a aplicação da Metodologia de Superfície de Resposta, confirmaram os efeitos significativos da temperatura, da agitação e da concentração inicial de corante. A aplicação do ponto ótimo (25 °C, 100 mgL-1 de corante, pH 4,5 e 200 rpm) permitiu atingir 96,58 ± 0,61% de descoloração e 2549,63 ± 61,49 UL-1 de atividade lacase. Finalmente, o isolado SC10 foi identificado como Trametes villosa, mediante uma análise molecular da região ITS1-5.8S-ITS2. Esse fungo é considerado um bom candidato para o tratamento de águas residuais poluídas com corantes e banhos de tingimento da indústria coureira.

Leather is a product with growing global demand. Brazil has the largest herd in the world and is one of the leading manufacturers and exporters of leather in the world. So this sector is an economic engine for this country. In State of Rio Grande do Sul, this industry has particular importance in the socioeconomic development of the region. Dyeing is an important step in leather manufacture process, in which different classes of dyes are used to provide a uniform color and a variety of hues in the product. However, many dyes suffer from incomplete exhaustion and a portion does not get fixed to the leather and is discharged with the effluent, which can become a threat to the environment and human health. Dye-containing wastewater is regularly treated by chemical and physical-chemical treatment processes but, due to the low biodegradability of dyes, these systems are usually complex, increase costs and/or present limited applicability. Sometimes, the dyes are not totally removed or degraded, which can lead to further environmental problems. Hence in the present study, an attempt has been made to assess the potential of native white-rot fungi, collected in Santa Cruz do Sul – RS, to decolorize tannery dyes. An isolate, strain SC10, was identified as a member of genus Trametes based on the morphological characteristics. In a first screening, this strain showed their ability to produce extracellular ligninolytic enzymes and decolorize four leather dyes in solid medium. In a secondary screening in liquid culture, the isolated removed 96.07 ± 0.56%, 90.96 ± 0.49%, 83.90 ± 0.57% and 95.88 ± 0.61% of Acid Blue 161, Acid Brown 414, Acid Black 210 and Acid Red 357, respectively. Additional tests with Acid Red 357, conducted in order to elucidate the mechanism involved in the dye decolorization process, showed remarkable levels of laccase activity (2327.4 ± 144.0 UL-1), suggesting the involvement of this enzyme on dye removal. However, the mechanism of biosorption was also associated with the decolorization process. Assessments of the effects of operating conditions, by single-variable method, indicated that the higher decolorization was reached with initial dye concentration at 100-300 mgL-1, pH at 4.0-5.0, temperature at 25-30 °C and agitation speed at 150-200 rpm. These, except initial pH, were all found to be important from dye removal. Actually, alkaline pH values did not affect the decolorization. Additionally, these operational factors were studied and optimized by using a Central Composite Design (CCD) and Response Surface Methodology (RSM). The maximum decolorization of 96,58 ± 0,61% and laccase activity of 2549,63 ± 61,49 UL-1 were obtained at optimum conditions: concentrations initial of dye 100 mgL-1, pH 4,5, temperature 25 °C and agitation 200 rpm. Further, the SC10 strain was identified as Trametes villosa based on ITS2-ITS1-5.8S rDNA gene sequence analysis. This fungus is considered a good candidate for the treatment of dye polluted wastewater from leather industry.