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Monitoramento e validação de nitrificação heterotrófica/desnitrificação aeróbica em isolados bacterianos provenientes de estação de tratamento de efluentes

Resumo

A extração de petróleo em plataformas marinhas gera uma grande quantidade de efluente contaminado com compostos tóxicos e recalcitrantes. Grande volume de água é gasto no processo de extração do óleo, consequentemente grande volume de efluente é gerado. De acordo com as normas ambientais, o efluente, antes de ser reutilizado ou descartado, deve ser tratado. Dentre as formas de tratamento, o biológico por meio de Lodos Ativados tem sido o mais aplicado pelas indústrias, por apresentar baixo custo e boa eficiência de remoção de poluentes. A remoção biológica de amônia pode ser feita por microrganismos autotróficos que oxidam o nitrogênio amoniacal a nitrato passando por nitrito sob condições aeróbias, ou então, por meio de um processo que vem sendo muito observado em estações de tratamento de efluentes, onde um mesmo microrganismo heterotrófico realiza a nitrificação heterotrófica e desnitrificação aeróbia simultaneamente. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de remoção de amônia e monitorar a nitrificação heterotrófica/desnitrificação aeróbia de seis isolados bacterianos provenientes de lodo ativado de estação de tratamento de efluentes de terminal de petróleo. Para isso foi realizado a extração do DNA dos isolados, seguido de sequenciamento e amplificação por PCR dos genes Nap = Nitrato redutase peripalmática; NarG= Nitrato redutase de membrana; NirS= Nitrito redutase para óxido nítrico (citocromo cd1 nitrito redutase); NirK= Nitrito redutase para óxido nítrico; NorB= Óxido nítrico redutase; NosZ= Óxido nitroso redutase; HaoF= Hidroxilamina a nitrito, que são genes que codificam para enzimas relacionadas com a nitrificação heterotrófica e desnitrificação aeróbica. Foi realizada a avaliação de remoção de amônia por teste colorimétrico e da produção do gás nitrogênio através de cromatografia gasosa. Os resultados mostraram que os seis micro-organismos possuíram a capacidade de realizar o processo de nitrificação heterotrófica/desnitrificação aeróbica, sendo assim promissores para utilização em estações de tratamento de efluentes.

Introdução

Atualmente o Brasil é um dos principais países produtores de petróleo. Com isso há um grande impacto ambiental associado a essa atividade, uma vez que é gerado um grande volume de efluente com compostos recalcitrantes (ANP, 2015).

A água de produção gerada no processo de extração do petróleo é formada basicamente pela junção da água de formação, que está presente naturalmente nos reservatórios de petróleo, e a água de injeção, que é injetada acrescida de adjuvantes necessários para realizar a extração (Dan, 2001).

Para cada barril de petróleo extraído são gerados cerca de 246 a 340 litros de efluente que deve ser tratado. Essa água de produção tem uma composição complexa, contendo além de matéria orgânica, metais pesados, hidrocarbonetos, amônia e altos teores de sais (Osaka, 2008), que podem ser tóxicos para o meio ambiente quando descartados.

Portanto antes de ser descartada, a água de produção deve passar primeiramente por um tratamento até que atenda os padrões de exigências mínimas estabelecidos pela legislação ambiental vigente. A resolução do Conama 393/2007 especifica as condições e padrões permitidos para o descarte do efluente, para isso é necessário que seja realizado o tratamento do efluente, diminuindo assim o impacto causado pelo seu descarte no ambiente (Abou-Elela et al., 2010).

Atualmente existem diferentes tecnologias aplicadas ao tratamento de efluentes, tais como floculação, flotação, lodos ativados, filtragem em membrana, entre outras. A escolha da tecnologia empregada varia de acordo com o tipo de efluente a ser tratado. No caso da água de produção gerada pelo processo de extração do petróleo o tratamento biológico por meio de lodos ativados tem sido mais utilizado, pois apresenta um menor custo operacional e uma alta eficiência de remoção de matéria orgânica e nutriente (Da Motta et al., 2003; Lefebvre e Moletta, 2006).

O processo de lodos ativados consiste basicamente na mistura, agitação e aeração do afluente junto ao lodo ativado no reator (tanque de aeração), seguido da separação do lodo do efluente tratado em uma etapa de decantação. Após separação do lodo ativado, este é retornado para o sistema, e o efluente tratado é recolhido e parte do lodo ativado, que é basicamente biomassa microbiana, é descartado quando em excesso (Figura 1) (Jordão & Pêssoa, 2005).

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Dentre os compostos tóxicos presentes na água de produção, o nitrogênio é um dos que possui grande importância. O despejo de efluente com altas cargas de nitrogênio nos corpos receptores pode causar eutrofização do meio, sendo prejudicial aos seres vivos e ao meio ambiente. A remoção biológica de nitrogênio consiste em diversas etapas realizadas por diferentes grupos de microrganismos que transformam o nitrogênio, na forma que se encontra no efluente, em nitrogênio gasoso (N2).

O processo de remoção de nitrogênio é constituído por três etapas, amonificação, nitrificação e desnitrificação. A amonificação é uma etapa em que o nitrogênio orgânico é transformado em nitrogênio amoniacal. A nitrificação é uma etapa que pode ser realizada por espécies de bactérias e archaeas. Como requisitos para que ocorra é necessário que o ambiente esteja aeróbio e tenha a presença de nitrogênio amoniacal (Limpiyakorn, 2013). O processo de nitrificação consiste na passagem da amônia a nitrato sob condições aeróbias e é dividido em duas etapas. A primeira etapa consi9ste na oxidação da amônia a nitrito, que pode ser realizada por bactérias dos gêneros Nitrosococcus, Nitrosospira e Nitrosomonas e por algumas espécies de arqueias pertencentes ao filo Thaumarchaeota (Uemoto e Saiki, 2000). Enquanto que a segunda consiste na oxidação de nitrito a nitrato por bactérias dos gêneros Nitrobacter, Nitrospira, Nitrospina e Nitrococcus (Oren, 2002).

(…)

Autora: Helena Santiago Lima.

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