Orientador: Ederio Dino Bidoia / Banca: Carlos Renato Corso / Banca: Maria Aparecida Marin Morales / Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi / Banca: Suzan Pantaroto de Vasconcelos / Resumo: A biodegradação de compostos persistentes no ambiente é de extrema importância para a qualidade ambiental. Os micro-organismos do solo participam deste processo por um longo período, no qual a substância recalcitrante sofre diversas transformações químicas, até a completa mineralização do composto. O óleo diesel e grande parte dos derivados do petróleo são conhecidos pela difícil biodegradação e contaminação ambiental. Desde o ano de 2005 o biodiesel vem sendo misturado ao óleo diesel comercial em concentrações que aumentam gradativamente, com proposta de chegar ao ano de 2019 com 10 % de biodiesel adicionado ao óleo diesel comercializado em todo território nacional. O aumento da produção de biodiesel tem como co-produto a geração de glicerol. Considerando o aumento deste co-produto, este trabalho propôs a utilização do glicerol, para produção de biossurfactante por Bacillus subtilis. Além disso, o estudo visou a aplicação deste biossurfactante bruto produzido para facilitar a biodegradação de misturas diesel/biodiesel pelos micro-organismos presentes naturalmente no solo. A comunidade microbiana do solo contaminado foi avaliada por método dependente (contagem de UFC) e independente de cultivo (DGGE). Para a produção de biossurfactante foi utilizado diferentes concentrações de glicerol como única fonte de carbono em meio mineral Bushnell Haas. O biossurfactante foi utilizado em solução para medir as propriedades tensoativas. Para responder às perguntas levantadas nesse estudo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The biodegradation process of recalcitrant compounds in the environment is important for environmental quality. The soil microorganisms are responsible for this process, which the recalcitrant substance undergoes several chemical transformations until the complete mineralization of the substance. Diesel oil and many others petroleum derivatives are known for the recalcitrance and environmental contamination. Since 2005, biodiesel has been mixed with commercial diesel fuel in concentrations that will gradually increase until 2019. The concentration at 10 % of biodiesel mixed in diesel oil will be marketed. The increase of biodiesel production has the generation of glycerol as by-products. Considering the increase of this by-product, this work proposed the use of glycerol, without any purification, for the biosurfactant production by Bacillus subtilis. In addition, the study aimed to apply this crude biosurfactant produced to improve the biodegradation of diesel/biodiesel blends. The microbial community from contaminated soil was evaluated by cultivation-dependent and independent methods. We used different concentrations of glycerol as the only carbon source in Bushnell Haas mineral medium for biosurfactant production. The biosurfactant was used in solution to measure the surface tension and the emulsifying properties. The biodegradation of diesel/biodiesel blends was analyzed using respirometric method to quantify the CO2 produced by micro-organisms. The microbial community was analyzed by counting of colony forming units (CFU). Also, the profile of the bacterial community was evaluated by PCR and separation of DNA bands by DGGE gel. Diesel/biodiesel blends accelerated CO2 production in the early period of biodegradation. The microbial community increased at the end of 122 days of biodegradation. However, the phytotoxicity of contaminated soil ... (Complete abstract electronic access below) / Doutor

A utilização do petróleo e seus derivados, pode ocasionar acidentes envolvendo vazamentos que podem atingir ambientes aquáticos e terrestres. No Brasil, atualmente é utilizada a mistura B5, que corresponde a 95% de óleo diesel com 5% de biodiesel, apresentando desta forma uma composição diversa de hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos e, ainda, ésteres de ácidos graxos de cadeia longa. O objetivo do estudo neste trabalho foi isolar microrganismos com competência para degradar diesel e biodiesel de um solo contaminado com hidrocarbonetos. Em uma primeira etapa foram isoladas oito espécies bacterianas e oito fungos filamentosos e, a seguir, realizou-se curvas de crescimento onde foram avaliado aumento de biomassa, produção de enzimas especificas, detecção de compostos biossurfactantes e a degradação de ésteres. Os isolados bacterianos selecionados foram identificados como pertencentes aos gêneros Bacillus sp., Pseudomonas sp. e Sphingomonas, que apresentaram crescimento e produção de biossurfactantes monitorado pelo índice de emulsificação e pela redução na medida da tensão superficial após 14 dias. Em relação aos isolados fúngicos F e H houve produção de biomassa significativa ao final de 30 dias, produziram lípases e estereases, porém não produziram compostos biossurfactantes. Na avaliação cromatográfica de ésteres totais, Bacillus sp. e a Pseudomonas sp. apresentaram valores próximos a 100% de degradação de alguns ésteres presentes no biodiesel e para o isolado fúngico H, os valores ficaram próximos a 30%. / The use of oil and its derivatives, can lead to accidents involving leaks that may affect aquatic and terrestrial environments. In Brazil, currently is used B5 blend, which is 95% diesel oil with 5% biodiesel, thus presenting a diverse composition of aliphatic and aromatic hydrocarbons and also esters of long chain fatty acids. The aim of this study was to isolate microorganisms from soil contaminated with hydrocarbons power to degrade diesel and biodiesel. In a first step we isolated eight bacterial species and eight filamentous fungi, and then held growth curves which assessed increase in biomass production of specific enzymes, detection of biosurfactant compounds and the degradation of esters. The bacterial isolates selected were identified as belonging to the genus Bacillus sp., Pseudomonas sp. Sphingomonas and showed growth and production of biosurfactants monitored by emulsification index and reduction in the extent of surface tension after 14 days. Regarding fungal isolates F and H, there was significant production of biomass at 30 days, they produced lipases and estereases, but did not produce biosurfactant compounds. On the chromatographic evaluation of total esters, Bacillus sp. and Pseudomonas sp. showed values close to 100% degradation of some esters present in biodiesel, and the fungal isolate H, values were approximately 30%.

A gasolina comercial é formada por uma mistura de diversos hidrocarbonetos sendo que a fração aromática, conhecida como os BTX, e apresenta risco potencial a saúde humana. A gasolina comercial brasileira contém 24% de etanol, este aditivo pode interferir na degradação destes compostos que são mais recalcitrantes e tóxicos. Devido a característica hidrofóbica da gasolina os biossurfactantes, podem aumentar a disponibilidade destes poluentes, possibilitando maior taxa de biodegradação. O objetivo deste trabalho foi isolar e caracterizar uma população microbiana, isolada de locais contaminados por hidrocarbonetos, avaliando a produção de biossurfactantes e a degradação do etanol e fração BTX, presentes na gasolina comercial e gasolina pura. Foi realizado o isolamento e seleção preliminar dos microrganismos produtores de biossurfactantes (medidas de tensão superficial, IE 24% e teste colorimétrico) e avaliação do crescimento em gasolina e derivados (meio mineral e gasolina comercial, gasolina pura e fração BTX (P.A). A análise da degradação foi realizada por cromatografia gasosa. A produção de biossurfactantes foi verificada em diferentes meios de cultura e foi extraído e quantificado o ramnolipídeo produzido. Foram isolados 131 microrganismos, dois se destacaram dos demais. A cepa P. aeruginosa UFRGS38, produziu 5,9 g/L de ramnolipídeos, reduziu a medida de tensão superficial de 42,8 para 33,2 mN/m, obteve I.E 24% de 53 % e atingiu a CMC em 1,1 mg/L. O isolado B. vietnamiensis UFRGS62, degradou: 52% do etanol, 50% do benzeno, 48% do tolueno, 36% do m-xileno, 30% do p-xileno e 48% do o-xileno, em meio contendo, meio mineral, gasolina comercial e 0,2% de glicose. / The commercial gasoline is constituted by a mixture of many hydrocarbons, the aromatic fraction, known as BTX, presents risk to human health. The Brazilian commercial gasoline contains 24% of ethanol, this additive may interfere in the degradation of these compounds, that are recalcitrant and toxic. Due to gasoline hydrophobic characteristic, the biosurfactant can improve the biovailability of these pollutants, enhanced their biodegradation. The object of this research was to isolate and characterize the microbial population from hydrocarbon contaminated sites, making an assessment about the biosurfactant production and the degradation of ethanol and BTX fraction, components of commercial gasoline and regular gasoline. A screening was made to select biosurfactant producers (surface tension, IE 24% and colorimetric assay) and an assessment of the growing capacity in gasoline and derivates (mineral salts medium with commercial gasoline, regular gasoline and BTX (P.A). The degradation was determined by gas chromatography. Different culture mediums were screened for biosurfactant production. The rhamnolipid produced was extracted and quantified. From the 131 microorganisms obtained, two were chosen to the next experiments. P. aeruginosa UFRGS38 strain, showed yield of 5,9 g/L of rhamnolipid production, reduced the surface tension from 42,8 to 33,2 mN/m, the emulsifying capacity was 53 % and the CMC was 1,1 mg/L. B. vietnamiensis UFRGS62 strain degraded: 52% of the ethanol, 50% of the benzene, 48% of the toluene, 36% of the m-xylene, 30% of the p-xylene e 48% of the o-xylene, in mineral salts medium, containing commercial gasoline and 0,2% of glucose.

A utilização de fungicidas na agricultura para controle de pragas pode causar grandes impactos ambientais e as suas ações podem alterar quantitativa e qualitativamente a microbiota de solos expostos. O tebuconazole é um fungicida sistêmico do grupo dos triazóis que inibe o passo de desmetilação do carbono 14 do 24-metilenodihidrolanosterol, na biossíntese do ergosterol. Atualmente, as lavouras recebem repetidas aplicações deste em uma mesma cultura, propiciando o aparecimento de espécies resistentes à sua ação. Através do isolamento dos microrganismos encontrados em solos contaminados pode-se encontrar espécies resistentes e capazes de degradar este xenobiótico. O objetivo desse trabalho foi isolar, selecionar e avaliar a capacidade de biodegradação de tebuconazole por isolados microbianos de solos contaminados e de ambientes Amazônicos. Os microrganismos foram isolados a partir de técnicas de isolamento utilizando diferentes soluções. As bactérias isoladas foram submetidas a experimentos de seleção e biodegradação realizados em biorreatores e tolerância em agitador horizontal. Os fungos isolados foram submetidos a esta mesma avaliação, porém em cultivos estáticos. Os fungos isolados mostraram ser resistentes a 100 mg.L-¹ de tebuconazole, no entanto não foram capazes de degradá-lo. As bactérias selecionadas que apresentaram capacidade de degradar até 51% deste fungicida e tolerância de até 1 g.L-¹ foram identificadas como Enterobacter sakazakii e Serratia marcescens. Estas cepas apresentaram características interessantes para uma potencial utilização destas em remediação ambiental. Também foram testadas várias cepas de fungos recentemente isoladas dos ambientes Amazônicos, mas os mesmos não demonstraram qualquer tipo de resistência ou capacidade biodegradadora deste fungicida. / The use of fungicides in agriculture for the control of diseases can cause great environmental impacts and their actions can quantitatively and qualitatively modify microbial systems of exposed soils. Tebuconazole is a systemic fungicide of the group of the triazol that inhibits the sterol C-14 α-demethylation of 24-methylenedihydrolanosterol, a precursor of the cell membrane component ergosterol in fungi. Currently, crops receive repeated applications of these chemicals, inducing the appearance of resistant strains of bacteria and fungi. Through the isolation of microrgansims found in these soils, resistant species can be found that could be capable of degrading these xenobiotics. Thus, the objective of this work was to isolate microorganisms from contaminated soil and to evaluate the biodegradation of tebuconazole by them, as well as to test some recently isolated fungi strains from Amazon environment for this same purpose. Microorganisms were isolated by different methods of sampling soil. Screening of bacteria was performed on bioreactors, while tolerance to tebuconazole assays were performed on shaker. Screening of fungi was performed in static cultures. Some fungi were capable of growing in concentrations of 100 mg.L-¹ of tebuconazole, but proved unable to degrade this xenobiotic. Screening of bacteria resulted in some isolated capable of degrading up to 51% of the initial concentration of tebuconazole and were capable to tolerate up to 1 g.L-¹. These strains were identified by biochemical standard procedures as being Enterobacter sakazakii and Serratia marcescens species. These bacteria present some important characteristics for potential use on environmental bioremediation. Microorganisms isolated from Amazon did not show any resistances or biodegradation capabilities towards tebuconazole.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:24:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269107.pdf: 3273475 bytes, checksum: a47c94209d18989c163619caadda401e (MD5) / Esta pesquisa avalia a influência dos pigmentos sobre a biodeterioração de pinturas látex externas. Tais tintas sofrem ataque da intempérie e de microrganismos que provocam biodeterioração, podendo degradar o filme seco. Estes microrganismos se nutrem de componentes da tinta e de carbono, disponível no ambiente em presença de umidade. A ação dos microrganismos pode ser controlada pelos biocidas da tinta e pelos componentes químicos dos pigmentos. Os fabricantes de tinta, normalmente, não incluem biocidas para filme seco na sua formulação. Esta deficiência pode ocasionar a biodeterioração. Os pigmentos, como únicos agentes de variação, são os responsáveis pelo desempenho variável das tintas frente à biodeterioração. Utilizou-se uma montagem experimental de 80 placas pintadas com 10 cores diferentes que foi exposta a intempérie, por quase três anos, no campus da UFSC, em Florianópolis/SC, Brasil. A partir do exame e da avaliação das amostras foi possível classificar as cores quanto à resistência à biodeterioração, bem como identificar qualitativamente os microrganismos existentes. Além dos fungos, foi constatada a presença de algas após o segundo ano de observação. As amostras da orientação norte apresentaram maior biodeterioração quando comparadas com as voltadas ao sul. As cores escuras, como azul, vermelho e cerâmico mostraram mais capacidade de resistir à biodeterioração, do que as cores claras como palha, camurça e gelo. O ordenamento de desempenho à biodeterioração das amostras ao sul e ao norte foi muito semelhante: azul, vermelho. cerâmico, verde, marfim, amarelo, pêssego, palha, camurça e gelo. A partir do procedimento experimental proposto torna-se possível escolher as cores de tinta, visando minimizar os danos decorrentes da biodeterioração, o que pode proporcionar um aumento da vida útil das pinturas, espaçando mais as repinturas. Para as tintas empregadas no presente estudo, foi possível identificar o potencial para a redução dos teores de fungicidas e algicidas, fazendo uso das propriedades biocidas dos próprios pigmentos, o que reduziria o impacto ambiental decorrente de sua lixiviação.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T09:00:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 272193.pdf: 1992150 bytes, checksum: 58b17c6c8820a6878faa785dc6f6abe2 (MD5) / Os hidrocarbonetos aromáticos benzeno, tolueno e xilenos, coletivamente conhecidos como BTX são compostos tóxicos presentes em derivados de petróleo, como a gasolina, e utilizados em larga escala nas indústrias químicas e petroquímicas. Estes compostos quando liberados no meio ambiente contaminam o solo e as águas subterrâneas, podendo inviabilizar a exploração de aqüíferos, que atualmente representam uma fonte alternativa de água potável. Portanto, é fundamental a pesquisa de processos de biodegradação, particularmente quando múltiplos substratos estão presentes no sistema. Neste trabalho investigou-se a cinética de biodegradação dos compostos BTX, individualmente e em mistura. Para tanto, o desempenho de diversos modelos não-estruturados de crescimento microbiano, baseado na cinética no nível da população, foi avaliado utilizando-se dados experimentais obtidos em laboratório. Foram aplicados os modelos de Monod e Andrews à cinética de biodegradação individual dos substratos. Igualmente, as equações aplicadas à cinética de biodegradação da mistura BTX foram resolvidas considerando os modelos de inibição competitiva, acompetitiva e não-competitiva. Os parâmetros cinéticos dos modelos de único e múltiplos substratos foram obtidos utilizando o software STATISTICA 7.0, que possibilitou realizar a regressão não linear dos dados. A biodegradação individual dos substratos BTX foi adequadamente representada pelos modelos de Andrews e Monod. A cinética de biodegradação dos compostos BTX, comprova-se que a biodegradação do tolueno é a mais rápida seguida do benzeno e o-xileno, respectivamente. Na biodegradação da mistura binária BT e BX o modelo de Inibição Acompetitiva foi o que melhor apresentou concordância com os resultados experimentais. Para a biodegradação binária TB e TX prevaleceu como melhor modelo Inibição Competitiva. Na concentração inicial de 50 mg/L de o-Xileno na presença de benzeno houve Inibição Não Competitiva e o mesmo comportamento se deu com o tolueno. Na biodegradação tricomponente BTX em diferentes concentrações o modelo de Inibição Não Competitiva, Acompetitiva e Competitiva foram verificados. De forma geral, tanto para a biodegradação de um único substrato, quanto para múltiplos substratos, o comportamento cinético será diferente para cada caso, concordando com o fato de que, a mistura de culturas microbianas utilizada na biodegradação, pode apresentar múltiplos caminhos para a biodegradação dos compostos BTX. / The aromatics hydrocarbons usually known as BTX (benzene, toluene and xylenes isomers) are toxics compounds presented in many petroleum products, such as gasoline, and are also widely used in chemical and petrochemical industries. When these compounds are released in the environment a contamination of the soil and the groundwater took place. As a result, the use of the aquifers becomes impossible. Groundwaters nowadays represent an alternative potable water source in many countries. Therefore, it#s crucially important to study the biodegradation process, in particular when multiple substrates are presented in the system. In this work, the kinetics of BTX biodegradation was studied, individually and as in mixture. Hence, the performance of the different microbial growth unstructured models, based on the population level kinetics were investigated by using experimental data from laboratory. Were apply the Monod and Andrews models to describe an individual substrates biodegradation kinetics. Similarly, the applied equations describing mixture substrates biodegradation kinetics were solved by using the competitive, noncompetitive and uncompetitive inhibitions models. The kinetic parameters to the models of single and multiple substrates have been obtained using the STATISTICA 7.0 software, which allows performing the nonlinear regression of data. The BTX individual biodegradation substrates was adequately represented by the models of Monod and Andrews. The kinetics of biodegradation of BTX compounds, shows that the biodegradation of toluene is faster than benzene and o-xylene, respectively. Binary mixture in the biodegradation of BT and BX Acompetitiva Inhibition of the model was presented the best agreement with the experimental results. To biodegradation and binary TB TX prevailed as the best competitive inhibition model. In initial concentration of 50 mg / L of o-xylene in the presence of benzene inhibition was not competitive and the same behavior occurred with toluene. Tricomponente BTX biodegradation in different concentrations in the model uncompetitive inhibition, and competitive Acompetitiva were verified. In general, both biodegradation of a single substrate, and for multiple substrates, the kinetic behavior is different in each case, agreeing with the fact that mixture microbial cultures used in biodegradation, can submit multiple pathways for biodegradation of BTX compounds.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2012-10-22T12:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 243035.pdf: 8105135 bytes, checksum: 716ae686fed0dfb8f5c8264f5502ea8c (MD5) / O poli(3-hidroxibutirato), P(3HB), é um poliéster natural da classe dos polihidroxialcanoatos (PHAs), produzido e acumulado como reserva de energia por muitos microrganismos, com predomínio no uso da bactéria Cupriavidus necator. Esse polímero tem atraído muita atenção devido a sua biocompatibilidade, termoplasticidade, piezoeletricidade e também pela vantagem de ser degradado pela ação de microrganismos de ocorrência natural, sofrendo redução da massa molar, transformando-se em CO2 e H2O. Contudo, sua aplicação é ainda limitada devido ao custo de produção muito elevado. Para diminuir os custos de produção de P(3HB), faz-se necessário o desenvolvimento de novos processos de produção e extração do polímero a um custo mais baixo e com impacto ambiental reduzido. Atualmente, os métodos utilizados no processo de extração de P(3HB) envolvem o uso de solventes orgânicos, dispersão de hipoclorito de sódio e clorofórmio, digestão enzimática, métodos mecânicos e, recentemente, foi proposto o uso de soluções aquosas de surfactante e quelante. Neste contexto, este trabalho vem propor um método mecânico alternativo para a extração do P(3HB) usando para ruptura celular pérolas de vidro em um moinho de bolas, estudando o efeito das diferentes condições de extração sobre as características e a biodegradação em solo compostado do poli(3-hidroxiburitirato). O método proposto foi otimizado por um planejamento fatorial, através do qual foi selecionada a melhor condição do processo. Com a melhor condição selecionada foi testada ainda a estratégia de manutenção da biomassa, utilização de temperatura visando elevar o rendimento da extração e finalmente foi realizada a comparação entre a melhor condição do método mecânico proposto com o método químico utilizando dispersão de hipoclorito de sódio e clorofórmio. Após o processo de extração as amostras foram divididas em dois grupos, sendo um grupo submetido a uma etapa de purificação (n-hexano) e outro grupo sem esta etapa. As amostras foram caracterizados por FT-IR, DRX, DSC, TGA e GPC. As condições ótimas do processo de extração foram 0,7 g de pérolas de vidro com 1,25 mm de diâmetro para 2 mL de suspensão celular e 1 mL de clorofórmio. O método mecânico desenvolvido para extração de P(3HB) de Cupriavidus necator apresentou um rendimento de extração 5% superior quando comparado ao método químico, conferindo ainda melhores propriedades térmicas ao polímero. A temperatura de fusão do polímero obtido pelo método mecânico purificado foi 175ºC e para o método químico purificado foi de 178°C enquanto a temperatura de início de degradação térmica foi 282ºC para o método químico e 281ºC para o método mecânico. A etapa de purificação demonstrou clara influência sobre as propriedades finais do polímero, sendo os polímeros não purificados menos estáveis termicamente que os polímeros purificados. Para avaliar a biodegradação, os filmes preparados por evaporação de solvente, foram enterrados no fundo de copos de Becker contendo solo compostado por 7, 14 e 21 dias. A análise visual mostrou que a taxa de biodegradação ocorre na seguinte ordem: Químico não-purif. > Químico purif. > Mecâncio não-purif. > Mecâncio purif., demonstrando a forte influência da purificação sobre as propriedades e estabilidade final do P(3HB). Apesar da etapa de purificação tornar os polímeros mais cristalinos e causar redução da massa molar, os filmes apresentaram melhores propriedades térmicas e foram mais estáveis quanto à degradação causada tanto por temperatura quanto por microrganismos do solo. Poly(3-hydroxybutyrate), P(3HB), is a natural polyester from polyhydroxyalkanoates (PHAs) class. It is produced and accumulated as energy reserve by many microorganisms and the most widely employed bacterium is Cupriavidus necator. This polymer has attracted much attention due its biocompatible, thermoplastic and piezoeletric properties and also has the advantage of being degraded by the action of microorganisms of natural occurrence. In environment PHAs suffer reduction molecular mass, and is transformed into CO2 and H2O. However, its application has been limited because of the high cost of production. To decrease the production cost of P(3HB), it is very important to develop a new process of production and recovery of polymer with low cost and low environmental impact. Currently, the methods used in the process of recovery of P(3HB) involve the use of organic solvents, dispersion of hypochlorite and chloroform, enzymatic digestion, mechanical methods and recently, the use of surfactant-chelate aqueous solution was proposed. In this context, this work proposes a mechanical method alternative for the recovery of P(3HB) using bead mills disruption for the cell, studying the effect of different conditions of recovery on the characteristics and the biodegradability in soil bureal that poly(3-hydroxybutyrate). The proposed method was optimized with a factorial planning, through with the best process condition was selected. With the better condition selected was still tested a maintenance strategy of biomass, the use of temperature for increase the yield of recovery and finally was realized the comparison between the better condition of mechanical and chemical method using sodium hypochlorite dispersion and chloroform. After the recovery process the samples were divided in two groups: one considered as control and the other group was submitted to a purification with n-hexane. The samples were characterized by FT-IR, DRX, DSC, TGA e GPC. The optimal conditions of the recovery process were 0.7 g of bead mills with 1.25 mm of diameter for 2 mL of cell suspension and 1 mL of chloroform. The mechanical method developed for the recovery of P(3HB) from Cupriavidus necator presented a yield 5% higher when compared with the chemical method and better thermal properties for the polymer was achieved. The melting temperature of polymer purified obtained by the mechanical method was 175ºC and by the chemical method was 178ºC. The temperature of beginning of thermal degradation was 282ºC for the polymer treated by chemical method and 281ºC by the mechanical method. The purification step showed clear influence under the final properties of polymer, it was confirmed by the less thermal stability observed for the polymers not purified. To evaluate the biodegradation, the films prepared by casting, were buried in Beckers with soil fertile for 7, 14 and 21 days. The visual analysis showed that the rate of biodegradation was: Chemical not-purified > Chemical purified > Mechanical not-purified > Mechanical purified. It showed the strong influence of purification over final properties and stability of P(3HB). Although purification turned the polymers more crystalline and caused decrease in the molecular mass, the films present better thermal properties and were more stable in relation to degradation caused by temperature and soil microorganisms.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:18:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345243.pdf: 1969441 bytes, checksum: 8b074c9d01828dc2d1d4028d7ad14054 (MD5) Previous issue date: 2016 / Um dos desafios da indústria têxtil é a remoção de corantes dos efluentes, considerando que muitos são recalcitrantes ao tratamento biológico. A biodegradação de corantes por lodo ativado possui algumas limitações, incluindo a complexidade da cadeia do corante. O biofilme, formado pelo aglomerado de células que crescem e se desenvolvem sobre um suporte, possui uma estrutura de células que faz com que a biodegradação seja potencializada, pois na sua espessura é criado um ambiente com gradiente de oxigênio possibilitando simultaneamente os metabolismos anaeróbio e aeróbio dos microrganismos, bem como a adsorção do componente a ser degradado e tornando-o disponível para a ação bacteriana. Neste trabalho estudou-se a biodegradação do corante, tipo RR141, por biofilme formado em suporte nutricional. O material utilizado para suporte do biofilme foi o adsorvente obtido da pirólise do lodo ativado biológico excedente do tratamento de efluentes da indústria têxtil, utilizando assim um subproduto da própria indústria visando uma otimização econômica para o suporte. Os nutrientes selecionados para a impregnação, e consequente formação do suporte nutricional, foram baseados na presença em meios de cultura basais para o desenvolvimento de microrganismos, sendo os que aparecem em maior concentração sendo eles o nitrogênio, fósforo e potássio. O objetivo da impregnação com nutrientes é obter uma superfície onde os microrganismos, provenientes de lodo ativado, possuam maior afinidade, facilitando assim a adesão e formação do biofilme. Primeiramente foram testados nutrientes de baixa complexidade como cloreto de amônio e nitrato de sódio, para nitrogênio e para fósforo e potássio utilizou-se os compostos KH2PO4 e K2HPO4. Através do planejamento fatorial, pode-se concluir que o fator mais significativo foi o nutriente nitrogênio. O suporte, sem ativação ácida, impregnado com cloreto de amônio e fosfato dipotássio apresentou a melhor biodegradação do corante, com percentual de remoção de 62,54%. A partir do conhecimento da significância do nutriente nitrogênio, estudou-se também compostos mais complexos, além do cloreto de amônio, como Ureia e Peptona. Para este caso, a ureia apresentou o biofilme com melhor desempenho de biodegradação (78,8%), pouca diferença quanto ao resultado da peptona (70%); considerando que a peptona é um nutriente complexo e com custo elevado, recomenda-se a ureia como o melhor resultado.<br> / Abstract : The textile effluent is a challenge for the industries employing the dyeing as finishing process of fabrics. The dyes added, the great majority of synthetic origin, remain in the dye bath and the effluent must be treated to remove these compounds before the final destination. Many studies have been developed to minimize the impacts of this pollutant in the environment, and produce more efficient processes. The biodegradation of dyes by activated sludge has some limitations including the complexity of the dye chain. The biofilm formed by a cluster of cells which grow and develop on a support, has a cell structure that promotes the biodegradation since in the thickness it is created an atmosphere with an oxygen gradient enabling the aerobic and anaerobic metabolism of microorganisms, as well as the component adsorbing to be degraded making it available. The aim of this work is to study the biodegradation of the dye RR141 type, using the biofilm formed in nutritional support. The material used for support of biofilm was obtained from the pyrolysis of the activated coal obtained from sludge of biological treatment of textile effluents. The pre-impregnated support with nutrient compounds that supplies nitrogen, potassium and phosphorus, makes the microorganisms present in activated sludge are attracted to the surface and form a biofilm denser and more power degradation. First they were tested with low complexity nutrients such as ammonium chloride and Sodium Nitrate to Nitrogen and to phosphorus and potassium it was used KH2PO4 and K2HPO4 compounds. Through factorial planning, it can be concluded that the most significant factor was the nitrogen nutrient. The support, without acid activation, impregnated with ammonium chloride and dipotassium phosphate showed the best biodegradation of the dye, with 62.54% removal percentage. From the knowledge of the nitrogen nutrient significance, more complex compounds besides ammonium chloride, such as Urea and Peptone, were also studied. In this case, urea had the best biodegradation performance (78.8%), with little difference in the peptone result (70%), considering that peptone is a complex nutrient and with high cost, it is recommended to Urea as the best result.

O petróleo é um composto orgânico formado basicamente por uma mistura de hidrocarbonetos sendo considerado uma das maiores fontes de energia da atualidade. A crescente demanda por derivados de petróleo tem aumentado a sua exploração. Como consequência, o número de acidentes envolvendo derramamentos de petróleo e seus derivados na natureza tem se elevado, ocasionando sérios problemas ambientais. Desta forma, uma alternativa de mitigar os impactos ambientais resultantes dos vazamentos é por técnicas de biorremediação. Estas técnicas se baseiam na utilização de micro-organismos com potencial de biodegradar compostos, sendo práticas ambientalmente corretas e sustentáveis. Portanto, o objetivo deste trabalho foi selecionar micro-organismos capazes de se desenvolverem em ambientes aquáticos contendo petróleo, bem como caracterizar seu potencial de degradação deste contaminante. Para isso, 19 micro-organismos foram isolados a partir de solo previamente contaminado com petróleo bruto. Para avaliar a capacidade de biodegradação de petróleo ocasionada por cada isolado, estes foram submetidos a um teste prévio com indicador redox TTC, e três bactérias (BPH 1.4, BPH 1.5 e BPH 1.14) e três leveduras (BPH 2.1, BPH 2.2 e BPH 2.3) foram selecionadas para testes futuros. Também foi realizada uma avaliação visual da solubilização dos hidrocarbonetos pelos micro-organismos selecionados em meios com tratamentos de bioaumentação e bioaumentação simultânea a bioestimulação. Visto que os seis micro-organismos se mostraram potenciais degradadores nestas primeiras etapas, os mesmos foram avaliados quanto a produção de biossurfactantes e foi determinada IE24h%>38 e IE24h%>39, na presença e ausência de células microbianas, respectivamente. Os isolados também foram capazes de reduzir a tensão superficial nos meios utilizados. BPH 1.4, BPH 1.5 e BPH 2.2 também produziram biossurfactantes do tipo ramnolipídeos. Adicionalmente, a detecção de metabólitos provenientes da degradação foi mensurada pela determinação do pH dos meios, na qual, principalmente os isolados leveduriformes mostraram capacidade de acidificar os meios. A identificação molecular foi realizada por sequenciamento das regiões conservadas 16S e 26S do rDNA. Por fim, um consórcio microbiano foi selecionado e adicionado em água marinha contendo 2% de petróleo (m/v). Este sistema foi mantido por 40 dias e a biodegradação dos hidrocarbonetos foi quantificada por GC-FID. Os resultados da bioaumentação demonstraram uma redução de 25% nos TPHs após o fim do tratamento. / Oil is an organic compound consisting essentially of a mixture of hydrocarbons and it is considered one of the greatest sources of energy nowadays. The rising demand for petroleum derivative has increased its exploration. Consequently, the number of accidents involving oil spills and oil products has risen in nature, causing serious environmental problems. Thus, an alternative to mitigate the environmental impacts of oil spills is through bioremediation techniques. The bioremediation techniques are based on the use of microorganisms with potential for biodegrade compounds, being environmentally friendly and sustainable techniques. Therefore, the aim of this work was to select microorganisms able of grow in aquatic environments containing oil, as well as characterize potential degradation of these contaminants. For this, 19 microorganisms were isolated from previously contaminated soil with crude oil. In order to evaluate the ability of biodegradation of oil caused by each isolate, they were submitted to a pretest with TTC redox indicator, and three bacteria (BPH 1.4, BPH 1.5 and BPH 1.14) and three yeasts (BPH 2.1, BPH 2.2 and BPH 2.3) were selected for further subsequent tests. Was also performed a visual assessment of the solubilization of hydrocarbons by selected microorganisms in media containing bioaugmentation treatment and biostimulation and bioaugmentation treatments together. Since the six microorganisms showed potential degraders in these early stages, they were evaluated for the production of biosurfactants and was determined IE24h%>38% and IE24h%>39% in the presence and absence of microbial cells, respectively. The isolates were also capable of reducing the surface tension in the media used. BPH 1.4, BPH 1.5 and BPH 2.2 microorganisms were also able to produce biosurfactants of ramnolipids type. Additionally, metabolites detection from possible degradation was assessed by measuring the pH of the medias in which yeast isolates showed mainly acidify the medias. The molecular identification was performed by sequencing of the 16S and 26S conserved regions of ribosomal DNA. Finally, a microbial consortium was selected and added to the seawater containing 2% of oil (m/v). This system was maintained for 40 days and the degradation of the hydrocarbons was measured by GC-FID. The bioaugmentation results demonstrated a reduction of 25% of the TPHs after the end of treatment.

A ampla aplicação dos polímeros termoplásticos, em função dos avanços tecnológicos em várias áreas, aliada a motivos econômicos, tem elevado o percentual destes em lixões, aterros domésticos e industriais. Polímeros termoplásticos degradam de forma gradual ou rápida, dependendo da sua natureza química e condições ambientais. Polímeros biodegradáveis têm sido uma alternativa ambientalmente correta para aplicações nas quais possam substituir os não biodegradáveis. No entanto, propriedades mecânicas insatisfatórias, dificuldade de processamento e alto custo, restringem o uso dos polímeros biodegradáveis. Neste trabalho, misturas de polietileno (PE) de alta densidade pós-consumo (HDPEr) com o poli(álcool vinílico) (PVA), um polímero biodegradável, foram estudadas visando acelerar a degradação do PE após o seu descarte. Foi utilizado como agente compatibilizante, HDPEr modificado com anidrido maléico e peróxido de dicumila (HDPE-AM). As misturas HDPEr/HDPE-AM/PVA foram avaliadas em duas condições de degradação distintas, uma em composteira, e outra em câmara de radiação UV controlada. As misturas de HDPEr com 40 e 60% de PVA apresentaram valores de resistência a tração superiores e morfologia adequada devido a interação entre fases poliméricas, observando o efeito sinérgico do agente compatibilizante. A mistura HDPEr/HDPE-AM/PVA com melhor desempenho de resistência à tensão, impacto e menor custo foi a com composição 70/10/20. O PVA teve influência na cristalização do PE causando um aumento da cristalinidade de 56% do PE puro, a 90% nas misturas. Após 480 horas de exposição à irradiação UV o PVA apresentou cisão de cadeias, e o HDPEr apresentou reticulação seguida de cisão de cadeias. A maior assimilação do PVA das misturas HDPEr/HDPE-AM/PVA, pela ação microbiana, define o valor do Índice de carbonila para as misturas após compostagem; na fotodegradação, a degradação do PVA e do HDPEr contribuem para valores superiores de Índice de carbonila quando comparados a biodegradação. A mistura polimérica com composição 35/5/60 foi a que mais degradou em 50 dias de compostagem, com perda de massa de 15% sendo a amostra que apresentou a menor cristalinidade do estudo. A mistura polimérica com composição 35/5/60, com 5% de HDPE-AM, não fotodegradada, apresentou resistência à tração de 27 MPa, a qual decresceu em aproximadamente 45% após irradiação. A mistura polimérica com composição 50/10/40, com 10% HDPE-AM, não fotodegradada apresentou igual resistência a tração, 28 MPa, cujo valor teve decréscimo em torno de 48 e 39%, respectivamente, após 240 e 480 horas de irradiação UV. Neste estudo se verificou que a mistura de polietileno pós-consumo com PVA, em determinadas composições, amplia a vida útil do mesmo sem perda de propriedades, ao mesmo tempo em que favorece a sua decomposição ou degradação após descarte, quer seja em composteiras ou por processo fotoquímico. A adição de PVA em misturas com polietileno pode ser uma alternativa viável, para reutilização de polietilenos em aplicações nas quais a sua reciclagem seja inviável, como em filmes para agricultura e acondicionamento de dejetos orgânicos, favorecendo a degradação deste em tempo inferior ao convencional, tanto por degradação fotoquímica quanto por biodegradação. / The wide application of thermoplastic polymers due to the technological advances in several areas and also for economic reasons has increased the percentage of their disposal in dumps, domestic and industrial landfills. It is known that thermoplastic polymers are resistant to degradation and this degradation can occur gradually or rapidly, depending on their chemical nature and the conditions to which they are subjected. Biodegradable polymers have been studied as an environmentally correct alternative, aiming to replace polymers which are non-biodegradable or with slow degradation. However, biodegradable polymers have unsatisfactory mechanical properties, which restrict their use or increase their cost for use in certain applications. In this study blends with post-consumer high density polyethylene (HDPEr) and a biodegradable polymer, poly(vinyl alcohol) (PVA), were evaluated, aiming to favor the degradation of polyethylene in a shorter time after disposal. In order to improve the compatibilization in the blends, HDPEr chemically modified with maleic anhydride and dicumyl peroxide (HDPE-AM) was used as a compatibilizing agent. The HDPEr/HDPE-AM/PVA polymeric blends were submitted to two degradation conditions, one being the real situation of degradation in a composting process and the other degradation by controlled exposure to ultraviolet irradiation, a photochemical process. The HDPEr when blended with 40 and 60% of PVA, mutually compatible with HDPE-AM can be reused with improvement in mechanical property of tensile strength, thermal, and morphological presented by the synergism between the polymers. The best effect obtained relating to the resistance to tensile strength and the impact resistance of the blends was with the composition HDPEr/HDPE-AM/PVA 70/10/20. The PVA influence in promoting the crystallization of polyethylene increasing it´s crystallinity from 56% for pure polyethylene, to 90% in the blend. The PVA after photochemical degradation presents chain cleavage, after 480 hours of UV radiation, the HDPEr after 480 hours of UV radiation presented crosslinking followed by chain cleavage. Most of PVA assimilation of blends HDPEr/HDPE-AM/PVA, by microbial action, defines the value of the carbonyl Index for them after composting; photodegradation in the degradation of the PVA and the HDPEr contribute to higher values of carbonyl Index when compared to biodegradation. The blend with composition 35/5/60 was the most degraded in 50 days of composting, with a mass loss of 15%, possibly by its lower crystallinity. The best result for tensile strength of the blend with 5% of HDPE-AM, not photo degraded, was 27 MPa obtained with the composition 35/5/60; after irradiation, there was a loss of approximately 45%. The best result for tensile strength on the blend with 10% HDPE-AM, not photo degraded, was 28 MPa obtained with 50/10/40 and with a decrease from 48 to 39%, after 240 and 480 hours of UV radiation, respectively. The development of polymeric blends of HDPEr with PVA allowed to expand the life of the material, and the addition of PVA in the polyethylene, promoted changes in its chemical structure, in order to facilitate its degradation in times lower than conventional, both by photochemical degradation, or degradation.