Dissertação apresentada para obtenção parcial do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Professores Maria Madalena dos Santos Alves e Rui Boaventura

Resumo: Efluentes da indústria têxtil são considerados uns dos resíduos mais poluidores dos corpos de água. Os métodos atualmente aplicados para o seu tratamento são ineficazes na eliminação de corantes destes efluentes, levando à busca de estratégias mais eficientes e ecológicas. Uma destas, a biodegradação, refere-se ao uso de microrganismos ou enzimas na degradação de tais substratos coloridos. O presente trabalho objetivou avaliar o efeito de diferentes parâmetros de cultivo na expressão de enzimas envolvidas na degradação de corantes a partir de culturas dos fungos Lentinus crinitus e Lepista sordida, bem como caracterizar a atividade descorante produzida e determinar a sequência parcial do gene que codifica tal atividade em L. crinitus. A atividade descorante em ambos os fungos mostrou-se associada a lacases, cuja expressão foi drasticamente afetada por alterações nas fontes de carbono e nitrogênio no meio de cultura. Foi observada a produção de quatro polipeptídeos (38, 41, 42,5 e 45 kDa) com atividade de lacase em L crinitus e dois para L. sordida (36,5 e 48,5 kDa). A produção máxima de lacase para ambos os fungos foi atingida no 15° dia de cultivo, chegando a 7.000 e 3.721 UE/L para L. crinitus e L. sordida, respectivamente. A suplementação do meio de cultura com compostos aromáticos (álcool veratril, veratraldeído, catecol, vanilina, p-anisidina, ácido ferúlico ou ácido gálico) induziu a produção de lacase em quase todos os casos, com exceção do catecol em L. sordida e ácido gálico em L. crinitus. A atividade descorante nos extratos das duas linhagens manteve-se próxima da máxima em uma faixa ampla de valores de pH e temperatura, porém mostrou-se sensível a pequenas concentrações de sal no meio reacional. A presença de íons metálicos (cobre, manganês, magnésio, zinco, ferro e alumínio) resultou em diferentes efeitos na atividade, sendo que os íons de ferro inibiram completamente a atividade enzimática, enquanto íons de zinco e manganês a estimularam. Os extratos solúveis foram hábeis na descoloração de corantes de diferentes tipos e a presença de mediadores redox, como acetosiringona e siringaldeído, aumentou tanto a atividade descorante quanto o número de substratos descorados pelos dois fungos. Usando primers contendo sequências conservadas das regiões de ligação ao cobre de enzimas lacase de basidiomicetos, foi possível obter dois produtos de 200 e 1400 bp a partir do DNA genômico de L. crinitus. O produto de amplificação menor foi totalmente sequenciado e está localizado entre os sítios de ligação ao cobre I e II. Do amplificado de 1400 bp, foram sequenciadas as duas extremidades que correspondem a 459 e 482 bp. Todos os fragmentos sequenciados apresentaram similaridade superior a 68 % com várias lacases de diferentes gêneros e espécies fúngicas, dentre elas duas espécies do gênero Lentinus: L. tigrinus e L. sajor-caju. Os resultados obtidos indicam que os extratos solúveis destes dois fungos indicam potencial para aplicação industrial e constituem o ponto de partida para a viabilização do uso de lacases provenientes destas linhagens em processos de remoção de corantes de águas residuais. Este é, também, o primeiro relato a respeito da estrutura primária de um gene de lacase em L. crinitus.

O uso de herbicidas na agricultura para controle de plantas daninhas pode causar efeitos nocivos sobre processos biológicos do solo e organismos nãoalvo. O glifosato é um herbicida sistêmico, pós-emergente, não-seletivo do grupo dos organofosforados, sendo amplamente usado em diversas culturas agrícolas e em áreas não cultivadas, podendo causar consequências negativas para microrganismos benéficos do solo. O objetivo desse trabalho foi analizar o impacto causado à microbiota pela adição de glifosato aos solos cultivados com macieira e isolar, selecionar e identificar bactérias destes solos historicamente expostos ao glifosato, com capacidade de biodegradar o herbicida. A biodegradação do glifosato foi avaliada monitorando a liberação de CO2 pelos microrganismos durante 32 dias. Foram quantificados resíduos de glifosato e seu metabólito ácido aminometilfosfônico (AMPA) no início e no final do período através de extração seguida de análise por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Foram avaliadas a atividade microbiana e a quantidade de bactérias ao longo deste período. As bactérias isoladas foram selecionadas e submetidas à avaliação da biodegradação em biorreatores. Identificação das cepas selecionadas foi feita através da amplificação do gene 16S rDNA. Os resultados mostraram que o glifosato foi degradado pelos microrganismos do solo durante o período avaliado com formação do metabólito AMPA. O glifosato diminuiu o número de bactérias e aumentou a atividade microbiana. As bactérias selecionadas que apresentaram capacidade de degradar até 99,9% deste herbicida foram identificadas como Microbacterium sp., Pseudomonas sp., Pseudomonas aeruginosa, Serratia sp. e Arthrobacter sp. / The use of herbicides in agriculture to control weeds can cause harmful effects on soil biological processes and non-target organisms. Glyphosate is a systemic herbicide, post-emergent, non-selective group of organophosphate, widely used in various agricultural crops and uncultivated areas, it may cause negative consequences for beneficial soil microorganisms. The aim of this study was to analyze the impact of the microbiota by the addition of glyphosate to soils planted with apple and isolate, select and identify bacteria of soils historically exposed to glyphosate, with the ability to biodegrade the herbicide. Glyphosate biodegradation was evaluated by monitoring the release of CO2 by microorganisms for 32 days. We quantified residues of glyphosate and its metabolite aminomethylphosphonic acid (AMPA) at the beginning and end of the period by extraction followed by analysis by high performance liquid chromatography (HPLC). We evaluated the microbial activity and the amount of bacteria over this period. Bacterial isolates were selected and subjected to assessment of biodegradation in bioreactors. Identification of selected strains was performed by amplification of 16S rDNA. The results showed that glyphosate was degraded by soil microorganisms during the study period with the formation of AMPA. Glyphosate reduced the number of bacteria and increased microbial activity. The bacteria selected that showed ability to degrade this herbicide to 99,9 % were identified as Microbacterium sp., Pseudomonas sp., Pseudomonas aeruginosa, Serratia sp. and Arthrobacter sp.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2006 / Made available in DSpace on 2012-10-22T13:35:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284777.pdf: 1231727 bytes, checksum: ed43764137160dfb595063d1d7ad2a6b (MD5) / Em cada uma das etapas dos processos de exploração, refino, distribuição e armazenamento do petróleo e seus derivados existe a possibilidade de ocorrerem problemas ligados à contaminação ambiental, por muitas vezes associados a graves riscos à biota e à saúde humana. Muitos compostos orgânicos são resistentes aos tratamentos químicos e biológicos convencionais, e nesta última década, novas técnicas oxidativas vêm conquistando um espaço cada vez maior como alternativa aos métodos clássicos existentes. Os Processos de Oxidação Avançada - POAs, geralmente usam uma combinação de agentes oxidantes, irradiação e catalisadores para a geração do radical hidroxila, um dos mais poderosos oxidantes conhecidos. As reações de oxidação química envolvendo o radical hidroxila têm sido extremamente efetivas na destruição de poluentes orgânicos. Neste estudo, amostras de água e de solo contaminadas por petróleo foram tratadas com alguns sistemas oxidativos (Fenton; O3; O3/UV; O3/H2O2; H2O2/UV) e a eficiência dos processos foi avaliada em função da remoção de conteúdo orgânico e da razão DBO5/DQO. Em todos os sistemas testados foi verificada a remoção de COT e aumento no potencial de biodegradação, sendo que o sistema oxidativo Fenton apresentou os melhores resultados com a combinação de reagentes [H2O2]0=20% e [Fe2+]0=1 mM (75% de redução de COT). Os resultados menos expressivos foram observados com o sistema H2O2/UV (remoção máxima de 16,7% de COT). A ordenação dos sistemas, segundo a eficiência oxidativa no tratamento das amostras estudadas, segue: Fenton > O3/H2O2 > O3/UV > O3 > H2O2/UV. / Oil production, refining and marketing operations may result in contamination events, for many times associates to serious risks to environmental and human health. Many organic compounds are resistant to conventional chemical and biological treatments, and in recent years, promising techniques are being studied as alternatives to classic methods. The Advanced Oxidation Processes - AOP's, generally use a combination of chemicals, irradiation and catalysers for the generation of the hydroxyl radical, one of the most powerful know oxidants. The reactions involving the hydroxyl radical have been extremely effective in the destruction of organic pollutants. In this study, oil contaminated water and soil samples had been treated with some oxidative systems (Fenton's reagent, O3; O3/UV; O3 /H2O2; H2O2/UV) and the efficiency of the processes were evaluated in function of the organic content removal and BOD5/COD ratio. In all tested systems it was verified TOC removal and increase in the biodegradability potential, and Fenton's reagent was found to be the most effective system for the degradation of samples (reagents combination [H2O2]0=20% and [Fe2+]0=1 mM with 75% maximum TOC removal). The less significant results had been observed with system H2O2/UV (16.7% maximum TOC removal). The order of the efficiency of AOP's for treatment of the studied samples follows: Fenton > O3/H2O2 > O3/UV > O3 > H2O2/UV.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:10:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345550.pdf: 5061814 bytes, checksum: 140df918d18c17d05fc6d7496d0bcc89 (MD5) Previous issue date: 2016 / Experimentos de laboratório e de campo foram conduzidos para avaliar o potencial de uma abordagem modificada da oxidação química in situ (ISCO ? do inglês: in situ chemical oxidation), pela utilização de MgO2 e partículas de Fe2O3 recuperadas do tratamento da drenagem ácida de mina (DAM), em acelerar a dissolução de compostos que comportam-se como LNAPLs (do inglês: light non-aqueous phase liquids), produzindo subprodutos que são mais solúveis e biodisponíveis, e que podem ser subsequentemente removidos por processos de biodegradação. O biodiesel de palma (B100) foi selecionado para representar um composto de baixa solubilidade em água e 100 L foram liberados em uma área de 2 m², escavada até o topo do lençol freático, a 1,8 m da superfície. Um experimento de campo previamente conduzido com 100 L de biodiesel de soja e em condições de atenuação natural monitorada, foi utilizado como controle comparativo. Os resultados indicaram um aumento na dissolução dos compostos do biodiesel, assim como, rápida e intensificada produção de subprodutos solúveis (e biodegradáveis), que foi atribuída à oxidação química parcial decorrente da abordagem modificada da ISCO (MgO2 + Fe2O3 DAM). A lenta liberação de H2O2 pela decomposição do MgO2 (referenciada neste estudo como oxidação química parcial) e produção de compostos solúveis, estimulou o crescimento bacteriano (de 106 para 1014 gene copias.g-1) e de comunidades de micro-organismos especificamente envolvidos na biodegradação dos compostos do biodiesel. As condições geoquímicas do aquífero tornaram-se anaeróbias em menos de quatro meses da liberação do B100, como evidenciado pela diminuição nos valores do potencial de oxirredução (de 259 para -137 mV) e concentração de oxigênio dissolvido (de 2,2 para 0,5 mg.L-1), produção de metano (de 0,005 para 4,9 mg L-1) e predominância de comunidades de micro-organismos anaeróbios (composta principalmente por Geobacter spp. e Desulfosporosinus spp.). De modo geral, os resultados demonstraram que a oxidação química parcial associada à biodegradação, pode ser uma estratégia viável para a remoção de compostos pouco solúveis (ex.: biodiesel), que comportam-se como LNAPLs em sistemas subsuperficiais, evitando assim os efeitos à longo prazo tipicamente observados para estes contaminantes na zona da fonte.<br> / Abstract : Batch and field experiments were conducted to assess whether a modified approach for in situ chemical oxidation (ISCO), with MgO2 and Fe2O3 particles recovered from acid mine drainage treatment (AMD), can enhance LNAPLs (light non-aqueous phase liquids) dissolution and produce bioavailable soluble compounds. This modified ISCO approach was coupled to biodegradation to further remove residual compounds by microbial-mediated processes. Palm biodiesel (B100) was chosen to represent a poorly water-soluble compound and 100 L were released to a 2 m2 area excavated down to the water table and 1.8 m below ground surface. A past adjacent B100-field experiment under natural attenuation was conducted as a baseline control. Results demonstrated the enhancement of biodiesel compound dissolution, as well as, faster and intensified production of soluble (and biodegradable) by-products due to the partial chemical oxidation of the modified ISCO approach (MgO2 + Fe2O3 AMD). The slow release of H2O2 by MgO2 decomposition (referred as partial chemical oxidation) and production of soluble compounds allowed the stimulation of microbial growth (from 106 to 1014 gene copies.g-1) and promoted a beneficial response in microbial communities involved in oxidized biodiesel compound biodegradation. Geochemical conditions of the aquifer shifted towards anaerobic at least four months of B100 release onwards as evidenced by the decrease in redox potential values (from 259 to -137 mV), dissolved oxygen concentrations (from 2.2 to 0.5 mg.L-1), methane production (from 0.005 to 4.9 mg L-1) and predominance of anaerobic microbial communities (mainly composed by Geobacter spp. and Desulfosporosinus spp.). Overall, the results demonstrated that the partial chemical oxidation coupled to biodegradation could be a feasible strategy for the removal of poorly water-soluble compounds (e.g.: biodiesel) that behave as LNAPLs in subsurface systems and avoid the long-term effects generally posed in source-zones.

FALCÃO, N. M. S. Degradação de N- Hexadecano por consórcio de bactérias em microcosmos de sedimentos de manguezal. 2014. 69 f. Dissertação (mestrado em Ciências Marinhas Tropicais) - Instituto de Ciências do Mar, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Nadsa Cid (nadsa@ufc.br) on 2016-01-27T19:52:22Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_nmsfalcao.pdf: 1631896 bytes, checksum: ba25852baed9bf2cf541f4c65375a8fc (MD5) / Approved for entry into archive by Nadsa Cid(nadsa@ufc.br) on 2016-01-27T20:04:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_nmsfalcao.pdf: 1631896 bytes, checksum: ba25852baed9bf2cf541f4c65375a8fc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-27T20:04:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_nmsfalcao.pdf: 1631896 bytes, checksum: ba25852baed9bf2cf541f4c65375a8fc (MD5) Previous issue date: 2014 / Mangroves are very susceptible to oil spills as a result of various human activities, including those on shore and off shore of oil industry. The need of cleaning methods is increasing to remedy such ecosystems, and techniques increasingly less harmful to the environment have been required, highlighting among them, the bioremediation. In this context, the aim of this study was to analyze the biodegradation of n-hexadecane, one of the derivatives of oil, in mangrove sediments by a consortium of bacteria previously isolated from a mangrove impacted by oil, for their application in bioremediation. To this, the bacterial strains were tested alone and in consortium. For the consortium, four microcosms were mounted which differed only in the source of carbon. The first contained only the organic matter inherent in the sediments, the second received glucose, the third were fed with n-hexadecane and glucose, and the last received only n-hexadecane. For the isolates, only the ability to degrade n-hexadecane was tested. The monitoring of biodegradation was done by counting the number of viable cells and determining the dehydrogenase activity. The results showed that both the metabolic activity and cell number were significantly higher in the microcosms which received an extra source of carbon, confirming the establishment and metabolism of the consortium in the sediments. Moreover, it was proved not to be necessary the addition of glucose, given that the consortium was able to grow only using n-hexadecane as a source of carbon and energy. From the analysis of the seven strains of the consortium alone, it was possible to infer that two strains HEX 5 and HEX 6, are essential for the consortium, since they are able to initiate the degradation of n-hexadecane, while HEX 1 and HEX 4 are also able to use n-hexadecane although need a longer adaptation phase. The remaining strains, HEX 2, HEX 3 and HEX 7 showed no significant metabolic activity in this experiment by the end of 25 days of monitoring. The consortium formed by HEX 1, HEX 4, HEX 5 and HEX 6, comprising respectively strains of the genera Sphingomonas, Micrococcus, Gordonia e Micrococcus, is a potential product for bioremediation of hexadecane-contaminated mangrove sediments by the strategy of bioaugmentation. / Os manguezais são muito suscetíveis a derramamentos de óleos, como resultado das diversas atividades humanas, entre elas àquelas on shore e off shore da indústria petrolífera. A necessidade de métodos de limpeza é cada vez maior para remediar tais ecossistemas, e técnicas cada vez menos prejudicais ao ambiente têm sido requeridas, destacando-se entre elas, a biorremediação. Nesse contexto, o objetivo desse estudo foi analisar a biodegradação do n-hexadecano, um dos derivados do petróleo, em sedimentos de manguezal por um consórcio de bactérias previamente isolado de um manguezal impactado por petróleo, visando sua aplicação em biorremediação. Para tal, as linhagens de bactérias foram testadas isoladamente e em consórcio. Para o consórcio foram montados quatro microcosmos que diferiram apenas na fonte de carbono. O primeiro continha apenas a matéria orgânica inerente dos sedimentos, o segundo recebeu glucose, ao terceiro foram adicionados glucose e n-hexadecano e o último recebeu apenas n-hexadecano. Para os isolados foi testada apenas a capacidade de degradar o n-hexadecano. O monitoramento da biodegradação foi feito por meio de contagens do número de células viáveis e determinação da atividade desidrogenásica. Os resultados obtidos mostraram que tanto a atividade metabólica quanto o número de células foi significativamente maior nos microcosmos que receberam uma fonte de carbono extra, confirmando o estabelecimento e metabolismo do consócio nos sedimentos. Além disso, ficou provado não ser necessário à adição de glucose, haja vista que o consórcio foi capaz de crescer usando apenas n-hexadecano como fonte de carbono e energia. A partir da análise das sete linhagens do consórcio isoladamente foi possível identificar que duas linhagens, nomeadas HEX 5 e HEX 6, são essenciais para o consórcio, já que são capazes de iniciar a degradação do n-hexadecano, enquanto HEX 1 e HEX 4 também são capazes de usar o n-hexadecano, embora com fase de adaptação mais demorada do que HEX5 e HEX6. As demais linhagens do consórcio, HEX 2, HEX 3 e HEX 7 não mostraram atividade metabólica significativa neste experimento até o final dos 25 dias de monitoramento. O consórcio formado pelas linhagens de bactéria HEX 1, HEX 4, HEX 5 e HEX 6, compreendendo respectivamente os gêneros Sphingomonas, Micrococcus, Gordonia e Micrococcus, representa um produto em potencial para biorremediação de sedimentos de manguezal contaminados com n-hexadecano por estratégia de bioaumentação.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2014-12-17T19:38:19Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_QuantificaçãoÉter-Aminas.pdf: 1704914 bytes, checksum: 31d3f8f251602c7eb0e1814315279240 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-01-15T17:23:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_QuantificaçãoÉter-Aminas.pdf: 1704914 bytes, checksum: 31d3f8f251602c7eb0e1814315279240 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-15T17:23:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_QuantificaçãoÉter-Aminas.pdf: 1704914 bytes, checksum: 31d3f8f251602c7eb0e1814315279240 (MD5) Previous issue date: 2009 / As éter-aminas graxas são muito utilizadas na flotação de minério de ferro e, após a utilização, elas são descartadas para barragens de rejeitos. As éter-aminas possuem um alto custo e seu descarte no meio ambiente pode gerar grandes impactos ambientais, assim tem se realizado estudos para remover e quantificar estas substâncias presentes no resíduo gerado. A partir dos resultados é possível afirmar que a quantificação de éter-amina pelo método do verde de bromocresol, em todas as frações da flotação (+0,149 a - 0,044 mm), é viável. A extração das aminas da fase sólida em clorofórmio com agitação foi eficiente, porém se torna inviável em escala industrial. Nas frações compreendidas entre (-0,053 +0,044) e (- 0,044 mm), o teor de éter-amina foi elevado no concentrado sólido, indicando que para tais tamanhos poderia se utilizar uma menor quantidade de éter-amina e uma quantidade maior de depressor (amido), em estudos futuros. Na fração de (-0,149 + 0,105mm) o flotado líquido apresentou as maiores concentrações de éter-amina, mas a baixa recuperação de ferro nessa faixa granulométrica torna inviável sua utilização em larga escala quando se pensa em tratamento de minério. Para as análises de nitrato, nitrito e amônia os resultados mostraram valores muito baixos comparando com as concentrações máximas permitidas na Deliberação Normativa Conjunta COPAM/CERH-MG N.º1, de 05 de Maio de 2008. Estes resultados indicam que, provavelmente, as éter-aminas se decompõe em outros compostos nitrogenados ou servem de fonte de nitrogênio para os microorganismos. Nos estudos realizados sobre a biodegradação das éter-aminas, foram comprovados que o ferro exerce papel fundamental, fornecendo os minerais essenciais para o crescimento bacteriano. O monitoramento da biodegradabilidade das éter-aminas mostraram que, em amostras reais com concentrações de éter-amina de 10mgL-1 após 3 horas, sob agitação e a 35ºC, cerca de 100% da éter-amina foi consumida. Em relação aos testes realizados com concentração de 10mgL-1 à temperatura de 30ºC, cerca de 85% de éter-amina foi consumida em 6 horas, sob agitação, revelando a grande influência da temperatura na velocidade de degradação da éter-amina. ______________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Fatty ether amines are widely used in the flotation of iron ore and usually they are discarded to tailings dams. The ether amines have a high cost and its disposal in the environment can create substantial environmental impacts. Studies have been carried out in order to quantify and to remove these substances from the waste. The results presented here showed that the measurement of ether amines by the bromocresol green method in all fractions of the flotation (+0149 to - 0044 mm) is feasible. The extraction of amines on solid phase with agitation in chloroform was efficient, but it is not applied for industrial scale. In between fractions (-0053 + 0044) and (- 0044 mm), the content of ether amine was high in concentrated solid, indicating that for such sizes smaller amount of ether amine and larger amount of depressor (starch) should be used. The highest concentrations of ether-amine were recovered from the floated fraction of (-0149 + 0105 mm), but the recovery of iron in the band size was low which makes its use impractical in large scale of ore processing. The concentration of nitrate, nitrite and ammonia were low, below to the maximum concentrations allowed in Minas Gerais state legislation (COPAM/CERH, 2008). These results suggest that the ether amines are decomposed into other nitrogen compounds or serve as a nitrogen source for microorganisms. For the biodegradation test of ether-amines, the results showed that iron play a key role on ether-amines degradation, probably as an essential mineral for bacterial growth. Monitoring the biodegradation of ether-amines showed that in real samples with 10mgL-1 of ether amine incubated at 35°C and under agitation, the ether-amine was completely consumed. For tests performed with concentration of 10mgL-1 at 30°C, about 85% of ether-amine was consumed in 6 hours. Agitation and temperature showed a strong influence on the rate of ether-amine degradation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-26T11:54:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303307.pdf: 2551653 bytes, checksum: dfcc57921cf94f93c3bb99732badec55 (MD5) / A contaminação de ambientes naturais por um único composto ao invés de misturas é exceção em áreas impactadas. Diante deste cenário, uma estratégia desenvolvida pelos micro-organismos para crescer com sucesso na natureza é o crescimento com uso de múltiplos substratos. Um exemplo desta interação no meio ambiente é a presença dos hidrocarbonetos monoaromáticos do grupo BTEX e do etanol em águas subterrâneas impactadas por gasolina comercial. Estudos realizados em escala laboratorial têm apontado que a biodegradação de um composto como constituinte de uma mistura depende da sua proporção, contudo, estas teorias não foram testadas em ambientes naturais. Assim, este trabalho teve por objetivo avaliar in situ a interação de múltiplos substratos com foco na sua proporção em águas subterrâneas impactadas por derramamentos da mistura de gasolina com etanol em dois experimentos de biorremediação: um sob atenuação natural monitorada e outro sob bioestimulação com injeção de nitrato. Como resultado, observou-se que a taxa de biodegradação do etanol e dos BTEX dissolvidos em água subterrânea depende da fração de cada substrato. O substrato com maior proporção é biodegradado em uma taxa mais elevada que os demais. Isso explica a biodegradação preferencial do etanol, já que ele está presente em uma fração muito maior que a dos BTEX na água subterrânea contaminada. As constantes de atenuação dos BTEX e do etanol, quando associadas ao modelo de decaimento de primeira ordem, levaram a inferir que a taxa de biodegradação de um substrato em um ambiente sob as mesmas condições depende somente da sua concentração. Assim, substratos com maiores concentrações são mais rapidamente biodegradados. Além disso, os maiores valores das constantes de atenuação dos BTEX na área sob bioestimulação com injeção de nitrato, quando comparada à área sob atenuação natural monitorada, mostraram que as reações de oxi-redução que predominam na biodegradação de compostos orgânicos determinam o quão rápido uma mistura vai degradar, no entanto, a relação de proporcionalidade prevalece. Deste modo, o foco de ações de remediação de locais contaminados por misturas de etanol e gasolina deve ser o estímulo da biodegradação do álcool para assim aumentar a fração e a taxa de biodegradação dos demais compostos mais tóxicos (como os BTEX).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016 / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:42:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 341255.pdf: 1927293 bytes, checksum: bb27a8bf7756521ab570ce14e777a627 (MD5) Previous issue date: 2016 / Materiais poliméricos sintéticos biodegradáveis apresentam-se como uma alternativa na substituição de polímeros naturais, uma vez que podem ser sintetizados de modo a apresentar as características desejadas para diversas aplicações finais. Estes materiais têm se mostrado promissores para a liberação sustentada de fármacos e, dentre os mecanismos de síntese, as polimerizações via reações de adição tiol-eno, utilizando como base monômeros com ligações a, ?-dieno diéster de origem renovável, têm chamado a atenção uma vez que permitem a adição de grupos funcionais desejados na cadeia polimérica e ainda a adição do grupo tiil ao dieno contribui para um maior grau de degradabilidade do material. Neste contexto, nanopartículas e filmes de poli(tioéter-éster) foram obtidas e então avaliadas quanto ao seu potencial de degradação à 37 °C em meio com ácido clorídrico (HCl) (0,01 M, pH 2,8) e solução tampão fosfato (PBS) (0,2 M, pH 7,4) com e sem adição da enzima lipase B de Candida Antarctica. As nanopartículas foram sintetizadas por polimerização em miniemulsão via tiol-eno utilizando dois monômeros: a, ?-dieno diéster diundeca-10-enoato de dianidro-D-glucitila (DGU) proveniente de fonte renovável (óleo de mamona e amido) e o monômero derivado de óleo vegetal a, ?-dieno diéster 1,3-propileno diundeca-10-enoato (Pd10e). Para as partículas oriundas de DGU, obteve-se tamanho de partícula em intensidade de 190 nm e índice de polidispersão (PdI) de 0,18, Tm de 64 °C, com propriedades de polímero semi cristalino e massa molar ponderal média de 20 kDa. As nanopartículas oriundas do monômero Pd10e revelaram tamanho de 150 nm e PdI de 0,1, com uma Tm de 70 °C, apresentando comportamento de dupla fusão cristalina e massa molar de 38 kDa. A degradação destes materiais em meio enzimático foi acentuada para as nanopartículas, comprovando a hidrólise através da diminuição na intensidade da banda característica da ligação éster por análises de grupos funcionais e a formação de alguns produtos. Análises de massa molar mostraram que as nanopartículas oriundas do monômero Pd10 e apresentaram uma degradação mais rápida, reduzindo 90% o valor da massa molar logo ao entrar em contato com a enzima, quando comparado ao sintetizado com o DGU, que foi de 90% em 240 horas, devido a sua estrutura molecular. Em meio ácido, também pôde-se observar redução de massa molar, sendo 14% maior a redução de massa molar das nanopartículas oriundas do Pd10 e quando comparado com as oriundas de DGU também degradadas em meio ácido, durante 3 meses. Para o meio com PBS, não foram encontradas alterações durante 3 meses de estudo, sendo necessários maiores tempo de degradação. As nanopartículas de poli(tioéter-éster) provenientes de fontes renováveis mostraram-se biodegradáveis e promissoras para estudo na liberação sustentada de fármacos.<br> / Abstract: Biodegradable synthetic polymeric materials are presented as a good alternative in replacement of natural polymers, since it can be synthetized in order to have desired characteristics to many final applications. These materials have shown promising to sustained drug release and, between mechanisms of synthesis, polymerizations via thiol-ene, using a, ?-diene diester monomers from renewable sources have drawn attention. Its reactions allow the desired functional groups addition into polymeric chain, i.e., ester, ether, amine groups; plus the addition of thiyl group to diene contributes to a higher biodegradability degree of synthetized material. In this context, nanoparticles and films of poly (thioether-ester) were obtained in laboratory and then, evaluated as its potential degradation at 37°C in acid medium with hydrochloric acid (HCl) (0.01M, pH 2.8), phosphate buffer solution (PBS) (0.2M, pH 7.4) without and with addition of the lipase B enzyme of Candida Antarctica. Nanoparticles were synthetized by polymerization in miniemulsion via thiol-ene using two renewable monomers a, ?-diene diester diundec-10-enoate of dianidre-D-glucitile (DGU) from castor oil and starch, and a monomer from vegetable oil a, ?-diene diester 1,3-propilene diundec-10-enoate (Pd10e). Particle average size of the DGU nanoparticles were 190 nm and polydispersity index (PdI) of 0.18, with a melting point of 64°C and thermic behavior of a polymer semi-crystalline and molar mass of 20 kDa. Nanoparticles from Pd10e had a particle size of 150 nm and PdI of 0.1, with melting point of 70°C showing double crystalline melting and molar mass of 38 kDa. In formation of polymeric films was used bulk polymerization with DGU monomer. The degradation of these materials was accentuated for nanoparticles in enzymatic medium, showing the hydrolysis of ester bonds and also the direct influence of surface area in polymeric material degradation, in comparison to the polymeric films, which did not show weight loss even after three months of degradation assay. Molar mass analysis indicated that the polymer derived from Pd10e presented a faster degradation, obtaining 90% of molar mass reduction in first contact with the enzyme, when compared to polymer from DGU, which had a mass loss of 90% in 240 hours, due its molecular structure. In acid medium, also could be observed a molar weight reduction, which had a higher reduction, around 14%, for Pd10e nanoparticles in comparison of those from DGU, also in acid medium, during 3 months. In PBS medium was not found alterations, with necessity of higher degradations periods.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:53:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 341380.pdf: 1462909 bytes, checksum: e98d7f0d2fa913a44e574f77cbe22119 (MD5) Previous issue date: 2015 / A utilização de biopolímeros para a produção de matérias biodegradáveis tem sido uma alternativa em substituição a materiais sintéticos que vão além da sua capacidade de degradação, uma vez que polímeros naturais, em sua grande maioria possuem propriedades funcionais que podem ser enfatizadas de acordo com a sua aplicação, e cada vez mais cresce o nú-mero de pesquisas relacionadas a área médica. Neste trabalho foi avaliado a capacidade filmogênica da mucilagem do fruto de Cereus hildmani-annus K. Schum, uma cactaceae comumente encontrada no oeste de Santa Catarina. Seu fruto é rico em açúcares essênciais para o corpo humano, sendo de conhecimento popular seu efeito de cicatrização. Os filmes bio-degradáveis da mucilagem (MC) foram incorporados de glicerol na se-guinte proporção de glicerol:mucilagem, 0:1, 1:4, 1:2, 1:1 (m/m) e o filme 0:1 reticulado com ácido cítrico. Todos filmes foram elaborados pela téc-nica casting. Os filmes (0:1, 1:4, 1:2 e 1:1) apresentaram valores de resis-tência a tração variando de 27,91 a 3,14 MPa, no alongamento de 0,61 a 17,21 %, módulo de Young de 2359,32 a 39,876 MPa), permeabilidade ao vapor de água de 0,32 a 1,11 g mm/kPa h m². Em relação a cor, todos os filmes apresentaram coloração levemente amarelada, porém ainda transparente. Através das curvas de TG-DTA foi possível observar que o glicerol reduziu a estabilidade térmica dos filmes ao mesmo tempo que apresentaram valores menores de ângulo de contato, mostrando a influên-cia do plastificante na hidrofilicidade dos filmes. A capacidade de absor-ção de água dos filmes foi reduzida com o aumento da concentração do plastificante e o filme reticulado absorveu menor quantidade de água que o filme puro (0:1 m/m). A partir da análise de açúcares totais foi possível observar a liberação dos açúcares presentes no filme em água que variou de 9,31 e 22,80 g de H2O/g filme, o que corrobora um potencial de apli-cação dos filmes desenvolvidos nesse trabalho como um possível curativo após estudos complementares.<br> / Abstract: Biopolymers have been an alternative for manufacturing of biodegradable materials to substitute synthetic materials. They present characteristics that go beyond their degradation capacity, since the majority of natural polymers present functional properties that can be enhanced in a specific application. In addition, there are more researches on biopolymer applied to medical fields. In this study, it was investigated the filmogenic capa-bility of the mucilage from the Cereus hildmaniannus K. Schum fruit, which is a cactaceae presented in Santa Catarina West. This fruit is rich in essential sugars for the human body, and it is well known for its healing potential. The mucilage films were incorporated with glycerol in three different proportions of glycerol: mucilage, 0:1, 1:4, 1:2, 1:1 (m/m) and 0:1 films were reticulated with citric acid. All the films were produced by casting. The films (0:1, 1:4, 1:2 e 1:1) presented tensile strength between 27.91 to 3.14MPa, strain between 0.62 to 17.21%, Young`s modulus be-tween 2359.32 to 39.87MPa, and water vapor permeability between 0.328 to 1.11g mm/kPa.h.m2. Regarding to the aspect of the films, all they were transparent and yellowish. From the TGA-DTA, it was noticed that glyc-erol reduced the thermal stability and the contact angle, showing the in-fluence of a plasticizer over the hydrophilicity. The water absorption ca-pacity were reduced with the increase of plasticizer concentration and re-ticulated films absorbed less water than pure films (0:1 m/m). From total sugar analysis, it was observed that sugars from films were released into water, presenting values between 9.31 to 22.80 g of H2O/g film, which contributes to apply the films developed in this research as a possible dressing.