A biopolpação consiste no biotratamento de madeira por fungos degradadores de lignina como etapa prévia à produção de polpa celulósica. De uma forma geral, as madeiras biotratadas facilitam os processos posteriores de polpação. Entretanto, ensaios anteriores que avaliaram a biopolpação em escala piloto mostraram que é difícil estabelecer os cultivos de basidiomicetos de interesse livre de bolores contaminantes, já que não é fácil controlar perfeitamente a assepsia durante a inoculação. Para contribuir com o avanço do processo de biopolpação, este trabalho avaliou os cultivos mistos de Ceriporiopsis subvermispora e Phanerochaete chrysosporium sobre madeira de Eucalyptus grandis e Eucalyptus urograndis em regimes de incubação em temperaturas variáveis e em condições não assépticas. A estratégia de iniciar os cultivos em temperatura mais elevada (37°C) e depois manter as culturas em temperaturas variáveis de 27°C e 37°C se mostrou eficiente para inibir o crescimento de contaminantes indesejáveis tanto nos cultivos mistos como nos individuais de cada espécie avaliada. Para avaliar o efeito do biotratamento da madeira numa etapa subsequente de polpação quimiotermomecânica (CTMP) foi feito um estudo preliminar de ajuste de variáveis de polpação por refinamento mecânico de cavacos pré-digeridos com licor alcalino contendo sulfito de sódio. Os dados mostraram que é possível simular o rendimento e as características fisico-mecânicas de polpas industriais empregando uma etapa de pré-digestão dos cavacos com 6% de Na2SO3 e 3% de NaOH a 120°C por 2 h, seguida de desfibramento e refino em refinador de discos. As curvas de refino nesse processo CTMP mostraram que os cavacos biotratados deram origem a polpas com 300 mL de Freeness (CSF) consumindo menos energia do que o observado para o refino da madeira controle. As economias de energia chegaram a 60% em alguns casos, porém não foram maximizadas pelo efeito sinérgico do cultivo misto dos dois basidiomicetos em questão. Experimentos adicionais foram desenvolvidos empregando as espécies fúngicas Pycnoporus sanguineus e Trametes versicolor que foram eficientes para competir com contaminantes mesmo a 27oC. Neste caso, as economias de energia no processo CTMP subsequente somente foram obtidas com tempos mais longos de biotratamento (30 dias) e ainda assim os valores obtidos foram inferiores àqueles obtidos com as madeiras biotratadas por C. subvermispora e P. chrysosporium. Também a combinação das espécies C. subvermispora e Pleurotus ostreatus foi avaliada. Neste caso havia informação prévia da literatura indicando um efeito sinérgico da ação das duas espécies no que diz respeito a secreção da enzima manganês-peroxidase (MnP) e na degradação de lignina. Os resultados corroboraram que os cultivos mistos de C. subvermispora e P.ostreatus proporcionam maior produção de MnP do que os cultivos individuais de cada espécie. Por outro lado, P. ostreatus foi ineficiente para promover a redução do consumo de energia no processo CTMP subsequente. Os cultivos mistos também não proporcionaram efeito superior àquele observado com o cultivo individual de C. subvermispora. / Biopulping involves the wood biotreatment by selected white-rot fungi as a pretreatment step of conventional pulping processes. In general, the biotreated wood facilitates the subsequent pulping processes. However, previous studies on pilot scale showed that the process is susceptible to contamination by molds when the inoculation and biodegradation steps are carried out under non-aseptic conditions. To contribute with the biopulping progress this study evaluated the use of mixed cultures of Ceriporiopsis subvermispora and Phanerochaete chrysosporium acting on Eucalyptus grandis and Eucalyptus urograndis wood under non aseptic conditions where incubation was performed at varied temperatures. The simple strategy of initiating the incubation at 37°C for 3 days followed by a non-controlled step where the temperature could oscillate in the range of 27°C to 37°C proved to be efficient to inhibit the growth of contaminants. To evaluate the wood biotreatment effect in a subsequent step of chemithermomechanical pulping (CTMP), a preliminary study to adjust pulping variables was performed. Wood chips were predigested with alkaline-sulfite liquor, fibrillated and refined in a disk refiner. It was possible to simulate the yield and physico-mechanical properties of industrial CTMP pulps using a pre-digestion stage with 6% of Na2SO3 and 3% of NaOH at 120°C for 2 h. The refing curves in the CTMP process showed that the biotreated chips required less energy to reach 300 mL of Freeness (CSF) in the pulps than energy required to refine the control wood chips. Energy savings reached 60% in some cases, but were not maximized by the eventual synergic effect of the mixed cultures of the two basidiomycetes. Additional experiments were developed using the fungal species Trametes versicolor and Pycnoporus sanguineus that were efficient to compete with contaminants even at 27°C. In this case, the energy savings in the subsequent CTMP process were obtained only after long biotreatment times (30 days) and these values were lower than those obtained with the biotreated wood by C. subvermispora and P. chrysosporium. The combination C. subvermispora and Pleurotus ostreatus was also evaluated. In this case, previous literature information indicated some synergic effect of the two species regarding secretion of manganese peroxidase (MnP) and lignin degradation. The results corroborated that the mixed cultures of C. subvermispora and P.ostreatus provided an increased production of MnP compared to the individual cultivation of each species. On the other hand, P.ostreatus was not efficient to promote energy savings in the subsequent CTMP process. The mixed cultures did not provide increased energy savings as compared with the individual biotreatment with C. subvermispora.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:22:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Romenia Ruth de Sousa.pdf: 1321204 bytes, checksum: 4b01231ee0cf2055e77976350933a409 (MD5) Previous issue date: 2013-12-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The choice of inoculum for treatment of organic solid waste is of the most importance to allow increased efficiency of the process of biodegradation of organic matter in anaerobic digestion resulting in higher yields in the production of biogas. This study aimed to evaluate the behavior of different inocula in anaerobic digestion of organic solid waste, determine the kinetic constant of formation of ammonia nitrogen and quantify the production of biogas. The experimental system was installed and monitored on the premises of EXTRABES from the UniversidadeEstadual da Paraíba, Campina Grande.Four different inocula were used in total: leachate, leachate adapted , UASB effluent , effluent of adapted UASB. All tests were done in triplicata. The leachate inocula and efluente of adapted UASB were pre - treated under anaerobic conditions for four months before starting the experiment and one of treatments was without the addition of inoculum for comparative study of treatments, resultind of 15 reactors monitored daily . The volumetric capacity of the reactor was 620 ml. Weekly, samples were collected of the solublefractions of the each treatment of liquid sample for analyzes of pH , total alkalinity , VFA , soluble COD , ammonia nitrogen and soluble orthophosphate. After 216 days of monitoring, the stabilized materialswere discarded and made the characterization by analysis of total COD , total phosphorus , fractions of solids and total nitrogen . The quantification of the volume of biogas performed was made daily using manometry system. Among the conditions studied, the treatment used leachate obtained total COD removal of 46.49 % , and showed higher pH contributing to better stability during treatment . T3 has removed 41 % of ammonia nitrogen and T1 removed of it. The removal of total solids was higher to T3 with 69.8 % of removal , followed by 45.7, 35.7, 23.1 and 22.5 % for T1, T2 , T5 and T4 , respectively. Biogas production was close to 23 L for all studiedtreatments . The kinetic constant of formation of ammonia nitrogen was higher for T1 indicating rapid degradation of organic matter in relation to other treatments studied. / A escolha de inóculos para o tratamento de resíduos sólidos orgânicos é de extrema importância para possibilitar o aumento na eficiência do processo de biodegradabilidade da matéria orgânica na digestão anaeróbia resultando em maiores rendimentos na produção de biogás. Esse estudo teve como objetivo avaliar o comportamento de diferentes inóculos na digestão anaeróbia de resíduos sólidos orgânicos; determinar a constante cinética de formação de nitrogênio amoniacal e quantificar a produção de biogás. O sistema experimental foi instalado e monitorado nas dependências da Estação Experimental de Tratamentos Biológicos de Esgotos Sanitários da Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande. Foram utilizados 4 diferentes inóculos no total, sendo estes; Lixiviado, Lixiviado Adaptado, efluente de UASB, efluente de UASB Adaptado. Todos os testes foram feitos em triplicata.Os inóculos do lixiviado e do efluente de UASB adaptados foram prétratados em condições anaeróbias durante quatro meses antes da partida do experimento e um tratamento foi sem a adição de inóculo para efeito de estudo comparativo dos tratamentos, totalizando 15 reatores monitorados diariamente. A capacidade volumétrica dos reatores foi de 620 ml. Foram feitas coletas semanalmente das frações solúveis de cada tratamento da amostra líquida para realização das análises de pH, alcalinidade total, AGV, DQO solúvel, nitrogênio amoniacal, e ortofosfato solúvel. Após 216 dias de monitoramento foram descartados os materiais estabilizados e feita a caracterização pelas análises de DQO total, fósforo total, frações de sólidos e nitrogênio total. A quantificação do volume de biogás gerado foi realizada diariamente utilizando sistema manométrico. Dentre as condições estudadas, o tratamento que utilizou lixiviado obteve remoção de DQO total de 46,49%, e apresentou pH mais elevado contribuindo para uma melhor estabilidade durante o tratamento. O T3 removeu 41% de nitrogênio amoniacal e o T1 removeu 33%. A remoção de sólidos totais foi maior para o T3 com 69,8% de remoção, seguido de 45,7, 35,7, 23,1 e 22,5% para T1, T2, T5 e T4, respectivamente. A produção de biogás foi próximo a 23 L para todos os tratamentos estudados. A constante cinética de formação de nitrogênio amoniacal foi maior para o T1 indicando a rápida degradação da matéria orgânica em relação aos demais tratamentos estudados.

O meio ambiente requer polímeros que possam ser degradados e desapareçam por completo pela atuação de vários fatores ambientais, incluindo microrganismos. No presente trabalho estudou-se a biodegradação de espumas de poliuretano obtidas a partir do óleo de mamona, um material renovável e de origem natural, se constituindo em uma alternativa viável para a substituição das tradicionais espumas de PU. O acompanhamento da biodegradação foi realizado para a espuma PU-vegetal e PU-petróleo, através das seguintes técnicas: zona de halo, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TG) e espectrometria na região de absorção do infravermelho por transformada de Fourier, utilizando acessório de refletância total atenuada (FTIR ? ATR). Outras etapas do trabalho envolveram a realização de testes de biodegradação em espumas utilizadas na adsorção de um azocorante utilizado em curtumes (C.I. Acid Orange 61) e o estudo da biodegradação do material polimérico quando se realizam modificações em sua estrutura. As várias técnicas utilizadas indicaram mudança na estrutura química da espuma de origem vegetal, após o ataque de microrganismos, caracterizando um processo de biodegradação; o mesmo não ocorreu com a espuma derivada do petróleo, indicando a manutenção da estrutura da macromolécula. / The environment requires polymers that can be completely biodegraded through the action of several environmental factors, including microorganisms. The present work studied biodegradation of polyurethane foam obtained from castor oil, a renewable natural material, constituting a viable alternative to traditional PU foams. Biodegradation was compared for castor oil PU and conventional petroleum PU, using the following techniques: halo zone, scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TG), and Fourier-transform infrared spectroscopy with accessory for attenuated total reflectance (FTIR ? ATR). Other steps in the work involved biodegradation testing for foams utilized in the adsorption of a tanning dye (C.I. Acid Orange 61) and the study of biodegradation in polymer material when submitted to structural modification. Utilization of these techniques indicated change in the chemical structure of the vegetable origin foam after undergoing attack by microorganisms, characterizing a biodegradable process. Petroleum derived foam did not show the same good results, indicating the retention of the macromolecular structure.

A contaminação ambiental por pesticidas é uma preocupação cada vez mais presente, como indicam estudos que detectam frequentemente estes compostos em água e solo, e visto a importância destes, faz-se necessário a compreensão do seu impacto em organismos não alvo. Dessa forma, o estudo da resposta adaptativa bacteriana a herbicidas vem de encontro com a necessidade descrita, além de fornecer novos dados a cerca da regulação metabólica na possível biotransformação destes compostos. Neste estudo, o sistema antioxidante foi alvo de análises para a compreensão de sua participação neste processo, além de evidenciar a regulação diferencial de isoenzimas em bactéria exposta à herbicida. Para tanto, inicialmente um estudo de biodegradação apontou que o isolado bacteriano Enterobacter asburiae SD1 é capaz de degradar s-metolachlor em cerca de 30% com 13 h de cultivo em meio mineral, na presença de 1,25 mM do herbicida. Porém, a biodegradação também ocorreu em meio de cultura com fonte de carbono alternativa ao s-metolachlor, o que juntamente com o crescimento diferencial entre os meios, sugeriu uma resposta fisiológica adaptativa à diferentes condições nas quais o herbicida estava presente. Conhecido em estudos de resposta global a estresse, o sistema antioxidante foi avaliado na presença do herbicida e em diferentes consituições de meio de cultura, o que culminou em vias preferenciais ativadas conforme as características dos meios. Na presença de somente s-metolachlor como fonte de carbono (meio mineral), a enzima glutation S-transferase foi ativada, mostrando prioridade no reconhecimento e metabolização do s-metolachlor. Já na presença de outras fontes de carbono, além do herbicida, as vias de combate ao estresse oxidativo, representadas pelas enzimas catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) e glutationa redutase (GR), foram ativadas primeiramente. Além disso, foi possível também avaliar a ativação diferencial das isoenzimas de CAT e SOD frente ao s-metolachlor, sendo que a isoenzima Mn-SOD merece destaque pela importância na resposta adaptativa, visto que a deleção do gene sodA (Mn- SOD), causou danos a membrana e desequilíbrio no trabalho cooperativo enzimático no combate às ERO\'s (espécies reativas de oxigênio). Finalmente, a integração dos diferentes níveis de um metabolismo na resposta do sistema antioxidante bacteriano foi mostrado através do estudo com a via de controle traducional formada pela proteína EF-P (elongation factor P). Esta proteína atua na fidelidade do processo de síntese de proteína, e a deleção do gene efp que a codifica, bem como outras proteínas envolvidas na ativação desta via, resultou no desequilíbrio celular, gerando estresse oxidativo, potencializado pela presença do herbicida paraquat. Este trabalho reúne resultados bastante relevantes para a compreensão do papel do sistema antioxidante bacteriano, em condições de estresse gerado pela presença de herbicidas, e oferece dados importantes referentes a integração e regulação de vias bioquímicas na ativação do sistema antioxidante, bem como para uma eficiente resposta adaptativa deste sistema. / The environmental contamination by pesticides is an increasing concern, as frequently showed in studies with detection of these compounds in water and soil. In fact, the understanding of pesticide effect on non-target organisms is necessary given the importance of pesticide and its sustentable use. The study of bacterial adaptive response to pesticide can show how the metabolic regulation happens, as well as provide new data about biotransformation of these xenobiotics. For this propose, firstly the biodegradation analyse showed the Enterobacter asburiae SD1 strain has capacity to degrade the s-metolachlor herbicide in around 30% of your initial concentration (1,25 mM), in 13 h of cultivation in mineral medium. However, the degradation was also observed on the presence of alternative carbon source, what suggests, together the differential growth, the bacteria can show an adaptive response to different conditions represented by the media constitution. The antioxidant system, a global sensor to stress, was evaluated in E. asburiae SD1 cultivated in different media, to see what is the effect of s-metolachlor herbicide in the antioxidant response. It was possible to observe preferential pathways activated according to medium characteristics, such as the activation of glutathione Stransferase in the presence of only s-metolachlor as carbon source. This result was explained by the bacterial need to recognize and metabolize a new molecule. On the other hand, in the presence of alternative carbon source, in addition to herbicide, the pathways to combat oxidative stress, as those constituted by catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) and glutathione reductase (GR), were firstly activated. Besides this, the differential activation was observed among the isoenzymes of CAT and SOD, wich special attention to Mn-SOD, which one had an important role in the adptive responde to herbicide. This affirmation was justified when de delection of sodA gene (Mn-SOD) induced membrane damage and disruption in the cooperative work of antioxidant enzymes in bacteria exposed to s-metolachlor. Finally, the integration of different levels of metabolism in the antioxidant response was showed through study with a pathway envolved in the translational control which has the elongation factor-P (EFP) as one important protein. This enzyme acts in the fidelity during the protein synthesis, and its absence, caused by efp gene delection, as well others two protein important to activate the EFP, induced the oxidative stress, increased by the paraquat herbicide. The present work collects relevant results for understanding of the role of bacterial antioxidant system in the stress condition induced by herbicide presence, and also offers important data about integration and regulation of biochemical pathway in the antioxidant system activation for an efficient adaptative response.

A pesquisa avalia comparativamente algumas propriedades físicas e químicas da poliamida 6.6 convencional e biodegradável. Avalia também o tempo de biodegradabilidade da amostra de fio biodegradável e convencional. As propriedades físicas analisadas foram de resistência, alongamento e tenacidade. Já as propriedades químicas foram relativas ao comportamento das amostras quanto ao tingimento e avaliações de solidez posteriores ao tingimento. As amostras avaliadas foram retiradas de malhas produzidas com fio de poliamida 80 dtex f68 x 2, normal e biodegradável, sendo purgadas, alvejadas e tintas. Os resultados das análises físicas, apesar de estatisticamente diferente, possuem os valores das médias muito próximos, o que na prática representam valores aceitáveis dentro do controle estatístico de processo. Ambas as amostras normal e biodegradável apresentaram mesmo comportamento químico, não havendo nenhuma diferença. Com relação ao tempo de biodegradabilidade, sob condições laboratoriais, o dióxido de carbono produzido pelas amostras foi monitorado e medido para determinar a porcentagem de biodegradação de acordo com a norma ASTM D 5511. O fio biodegradável apresenta um tempo de biodegradação 16 vezes mais rápido do que o fio de poliamida normal, tendo 81,7% de biodegradação após 735 dias de teste. Isto representa um ganho muito grande em termos ecológicos, tratando-se de uma fibra sintética / The study evaluates comparatively some physical and chemical properties of conventional and biodegradable polyamide 6.6. It also evaluates the period of biodegradation of the biodegradable and conventional yarn. The physical properties analyzed were strength, elongation and toughness. The chemical properties were related on the behavior of the samples in dyeing and evaluation of subsequent strength dyeing. The evaluated samples were taken from knitwear produced with polyamide yarn 80 dtex f68 x 2, normal and biodegradable, being purged, bleached and dyed. The results of the physical tests, although statistically different, have values very near the average, which in practice represent acceptable values within the statistical control process. Both normal and biodegradable samples had the same chemical behavior, and there is no difference. With respect to biodegradation time under laboratory conditions, the carbon dioxide produced by the samples was monitored and measured to determine the percentage of biodegradation according to ASTM D 5511. The biodegradable yarn has a biodegradation time 16 times faster the yarn normal polyamide, having 81.7% biodegradation after 735 days of testing. This is an expressive gain in ecological terms for a synthetic fiber

O polímero Poli(3-hidroxibutirato) - PHB - é sintetizado e consumido por microorganismos, o que o torna um material muito interessante e adequado aos problemas ambientais atuais. Porém, sua baixa tenacidade e estabilidade térmica são algumas das principais desvantagens em relação aos principais polímeros de engenharia. A mistura com polímeros modificadores de impacto ou a incorporação de aditivos como plastificantes são algumas das possibilidades para melhorar certas características desse polímero. Contudo, uma razão fundamental para a fragilidade marcante desse material é o processo de envelhecimento que ele sofre mesmo durante o armazenamento, caracterizado por mudanças na estrutura cristalina que diminuem a capacidade de dissipação de energia. Esse trabalho investigou esse fenômeno e seu efeito sobre o PHB puro, a blenda com o Poli(etileno-co-acrilato de metila-co-metacrilato de glicidila) - P(EMAGMA) - e o PHB com o plastificante trietilenoglicol bis(2-etil-hexanoato) TEG(EH). A partir desse ponto, condições de recozimento foram definidas como tentativa de corrigir os problemas conseqüentes do envelhecimento. As amostras recozidas foram caracterizadas e comparadas com amostras envelhecidas, por meio de ensaios de calorimetria exploratória diferencial (DSC), espalhamento de raios-x de baixo ângulo (SAXS), propriedades mecânicas, técnicas de microscopia e biodegradação. Os resultados mostraram que as alterações na morfologia lamelar causadas pelo recozimento melhoram significativamente as propriedades mecânicas das composições testadas e ajudam a prevenir um novo envelhecimento. A composição PHB/Plastificante se mostrou menos susceptível a esse processo de fragilização. Alterações na biodegradabilidade dos materiais também foram observadas, considerando mudanças nas morfologias esferulítica e lamelar. / High biodegradability makes Poly(3-hydroxybutyrate) - PHB - interesting from an environmental point of view. However, this material presents some properties below the required for a large-scale use, especially its low toughness. Blending with polymers with higher impact strength or incorporate additives such as plasticizers can be an alternative to enhance these properties. Even so, a fundamental reason for the remarkable brittleness of PHB is the intrinsic ageing phenomenon that this polymer undergoes through time even at room temperature, marked by changes in microstructure that ultimately restrict energy dissipation. In this work, this phenomenon was investigated for pure PHB, a blend PHB/Poly(ethylene-co-methyl acrylate-co- glycidyl methacrylate) PEMAGMA and PHB with plasticizer Tri(ethylene glycol) bis(2- ethylhexanoate) TEG(EH). As an attempt to overcome the drawbacks caused by ageing, annealing conditions were defined and the annealed samples were characterized and compared with aged ones, using differential scanning calorimetry (DSC), small angle x-ray scattering (SAXS), tensile testing, microscopy techniques and biodegradation. The results showed a significant improvement in mechanical properties and prevention of a possible re-aging. The composition PHB/Plasticizer proved to be less susceptible to ageing. Changes in the spherulitic and lamelar morphology have also affected the biodegradability of the samples.

O objetivo deste trabalho foi a seleção de bactérias capazes de biodegradar os pesticidas organoclorados dieldrin, DDD e PCP. Inicialmente, foram realizados os ensaios de tolerância visando à seleção das bactérias degradadoras; posteriormente foram realizados os ensaios de biodegradação em meio liquido utilizando a bactéria selecionada. Dentre as 14 linhagens bacterianas isoladas testadas, selecionou-se a linhagem Pseudomonas aeruginosa L2-1 por apresentar maior tolerância a todos os pesticidas. Os ensaios de biodegradação foram realizados em diferentes meios de cultura, variando-se a concentração de glicose, a fonte de nitrogênio e a presença de ramnolipídeo. Os ensaios de biodegradação foram realizados determinando-se a concentração de pesticida, a concentração de glicose, o número de células viáveis, e o pH. O meio de cultura que mais favoreceu a biodegradação dos três pesticidas foi o meio com nitrato de sódio e 0,5% de glicose, obtendo-se biodegradação de aproximadamente 50% para cada pesticida após três dias de incubação. Na ausência de glicose, o meio com nitrato de amônio e 0,1% de ramnolipídeo, favoreceu a biodegradação, obtendo-se após 14 dias de incubação 36,8% de biodegradação de dieldrin; 33,7% de DDD e 42,8% de PCP. De uma forma geral, as taxas de biodegradação pela P. aeruginosa L2-1 foram maiores em menores concentrações de glicose e na presença de ramnolipídeo. Ao alterar a fonte de nitrogênio foram observados resultados diversos sobre a taxa de biodegradação: na ausência de glicose, o nitrato de sódio favoreceu a biodegradação de PCP, enquanto o nitrato de amônio favoreceu a biodegradação de dieldrin, na presença de glicose observou-se o inverso. A taxa de biodegradação do DDD não foi significativamente alterada ao variar a fonte de nitrogênio. A bactéria selecionada P. aeruginosa L2-1 apresentou potencial para biodegradação de pesticidas organoclorados, sendo que as condições nutricionais do meio influenciaram diretamente a biodegradação. / The objective of this work was the selection of bacteria capable of biodegrading the organochloride pesticides dieldrin, DDD and PCP. Initially tolerance tests were conducted in order to select degrading bacteria subsequently, biodegradation tests were carried out in liquid medium using the selected bacteria. Among the 14 bacterial isolated strains, Pseudomonas aeruginosa L2-1 was selected due to its greater tolerance to all pesticides. The biodegradation tests were conducted on different culture media, varying the concentrations of glucose, nitrogen source and presence of rhamnolipid. Biodegradation studies were performed by measuring the concentration of pesticide, the concentration of glucose, the number of viable cell and pH during time. The best medium for the biodegradation of all three pesticides was composed of sodium nitrate and 0.5% glucose, giving approximately 50% yield after three days of incubation. In the absence of glucose, the medium containing ammonium nitrate and 0.1% rhamnolipid improved biodegradation yielding, after 14 days of incubation, 36.8% biodegradation of dieldrin; 33.7% DDD and 42.8% of PCP. In general, the biodegradation rates of pesticides by P. aeruginosa L2-1 were greater at lower concentrations of glucose and in the presence of rhamnolipid. Nitrogen source had different effects on the rate of biodegradation: in the absence of glucose, sodium nitrate favored the biodegradation of PCP, whereas ammonium nitrate favored the biodegradation of dieldrin; and in the presence of glucose, it was observed the opposite. The biodegradation rate of the DDD was not significantly altered by the nitrogen source tested. The selected bacteria, P. aeruginosa L2-1, showed potential for the biodegradation of organochloride pesticides demonstrating that nutritional conditions has a direct effect on degradation yields.

Desde a revolução verde, na década de 1950, o processo tradicional de produção agrícola passou por mudanças com a inserção do uso intensivo de agrotóxicos como os piretróides, que são a terceira classe química de pesticidas mais comercializada no mundo. Estes compostos geralmente são ésteres que contêm um anel dimetilciclopropano com grupamentos variáveis e a presença de anéis aromáticos. Cada vez mais os cientistas vêm explorando a diversidade microbiana na biodegradação de pesticidas e neste contexto, o emprego de fungos de ambiente marinho possui grande potencialidade devido ao seu sistema enzimático único com a presença de compostos altamente oxigenados e halogenados, assim como o esfenvalerato empregado neste trabalho. Entretanto, estes micro-organismos não têm sido explorados na biotransformação de pesticidas piretróides. Neste estudo foi avaliada a eficiência de fungos de ambiente marinho [Penicillium raistrickii CBMAI 931, Aspergillus sydowii CBMAI 935, Cladosporium sp. CBMAI 1237, Microsphaeropsis sp. Dr(A)6, Acremonium sp. Dr(F)1, Westerdykella sp. Dr(M2)4 e Cladosporium sp. Dr(M2)2] na degradação do pesticida piretróide esfenvarelato. Observou-se que o esfenvalerato e seus principais metabólitos de degradação causam efeitos inibitórios significativos no crescimento dos fungos, mas não o suficiente para inviabilizar o estudo da biodegradação por meio destes micro-organismos. Os resultados obtidos sugerem que diversas espécies fúngicas contribuem para a biodegradação do pesticida esfenvalerato, entretanto a eficiência da degradação deste composto varia muito entre linhagens. Observou-se a degradação de 3 a 35% de 100 mg.L-1 de esfenvalerato presente na formulação comercial (SUMIDAN 150SC®) em 14 dias para diferentes fungos. Os metabólitos identificados [3-fenoxibenzaldeído, ácido 3-fenoxibenzoico, álcool 3-fenoxibenzílico e ácido 3-(hidroxifenoxi)benzoico] tornaram possível uma proposta de rota biodegradativa, onde se observou metabólitos cada vez mais polares, aumentando a possibilidade de carreamento para o meio aquoso. Constatou-se que em geral ocorre a formação de grandes quantidade do ácido 3-fenoxibenzoico e do ácido 2-(4-clorofenil)-3-metilbutanoico, compostos considerados tóxicos e que podem causar efeitos nocivos à saúde humana e ao meio ambiente. Para a linhagen Acremonium sp. Dr(F)1 que apresentou os melhores resultados de biodegradação, após 28 dias de cultivo com 100 mg.L-1 de esfenvalerato observou-se 20 mg.L-1 de acido 3-fenoxibenzoico, que posteriormente foi convertido ao ácido 3-(hidroxifenoxi)benzoico. Observou-se também uma biodegradação mais eficiente do princípio ativo esfenvalerato puro do que na formulação comercial, que pode ser causada por diversos fatores, como a toxicidade do xileno presente na formulação comercial ou a adsorção do esfenvarelato aos componentes da formulação emulsionável dificultando a ação enzimática. A partir destes resultados toma-se interessante o emprego destes micro-organismos visando a biorremediação deste pesticida. / Since the green revolution in the 1950s, the traditional agricultural production has undergone changes such as the intensive use of pesticides, including pyrethroids, which is the third most sold chemical class of pesticide. These compounds are generally esters containing a dimethylcyclopropane ring with different groups and aromatic rings. Scientists are exploring the microbial diversity for the biodegradation of pesticides. The use of marine fungi may show great potential to an efficient biodegradation, because of its unique enzymatic system and the presence of halogenated and oxygenated compounds, such as the pesticide esfenvalerate used in this work. However, these microorganisms have not been explored in the biotransformation of pyrethroid pesticides. In this study, marine-derived fungi [Penicillium raistrickii CBMAI 931, Aspergillus sydowii CBMAI 935, Cladosporium sp. CBMAI 1237, Microsphaeropsis sp. Dr(A)6, Acremonium sp. Dr(F)1, Westerdykella sp. Dr(M2)4 and Cladosporium sp. Dr(M2)2] were applied in the biodegradation of the esfenvalerate. It was observed that the esfenvalerate and its degradation metabolites cause an inhibitory effect on the fungi growth, however not enough to make unfeasible the study of the biodegradation by these microorganisms. The results suggest that different fungal species contribute to the degradation of esfenvalerate, although the efficiency of degradation varies widely between strains. It was observed 3-35% of degradation at a concentration of 100 mg.l-1 of esfenvalerate present in the commercial formulation (SUMIDAN 15OSC®) in 14 days. The identified metabolites [3-phenoxybenzaldehyde, 3-phenoxybenzoic acid, 3- phenoxybenzyl alcohol and 3-(hydroxyphenoxy)benzoic acid ) enabled the proposal of a biodegradative pathway, in which was noted the increasingly polar character of metabolites, raising the possibility of entrainment for aqueous medium . It was observed, in general, the large formation of 3- phenoxybenzoic and 2-(4-chlorophenyl)-3-methylbutanoic acid, compounds that are considered toxic and may cause harmful effects to human health and the environment. For the strain Acremonium sp. Dr (F)1, which showed the best results of 100 mg.l-1 esfenvalerate biodegradation after 28 days, it was observed 20 mg.l-1 of 3-phenoxybenzoic acid, which was later converted to 3- (hydroxyphenoxy)benzoic acid. It was also observed a more efficient biodegradation of the pure active ingredient than the commercial formulation, what can be caused by various reasons, such as the toxicity of the xylene present in the commercial formulation or the esfenvarelate adsorption in the components of the emulsifiable formulation, difficulting the enzymatic activity. These results shows the potential use of these microorganisms in the bioremediation of esfenvalerate.

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Also were evaluated the soil microbiology where the films was buried and your activity over the graphene obtained by the Technique of CVD (Chemical Vapor Deposition). The Pure PBAT was the more susceptible to the microbiological attack, suffering continuous mass loss since the beginning of the experiment. To the LDPE films, no changes were observed related to the biodegradation, which was expected, since this is an inert polymer to microbiological activity. The Raman Spectroscopy Analysis shows that the graphene keeps attached to the polymer even after 180 days of soil burial, besides of suffering some detachment or being partially consumed by the microorganisms. The presence of graphene has delayed the degradative process of the PBAT, delaying the mass loss and in the case of the LDPE, raised the attachment of soil residue, leading to a mass gain. The contact angle assays and AFM, showed some changes on the surface of the polymer. In the case of the PBAT, this happen because of the biodegradation process which has generated erosions and for the LDPE occurred an accumulation of solid residue on the surface. The values of the Free Surface Energy showed arising from the appearance of new chemical groups on the surface because of the polymer degradation or the formation of a biofilm. As for the inoculum, generated from the individual soil were the polymer were exposed, it can be seen that the bacteria were selected, generating differentiated bacterial colonies. The inoculum from the soil which was prepared with TSA (Tryptic Soy Agar) also had been used to indicate the presence or not of growth graphene over the copper foil, acting as an oxidant agent. These results open a possibility to uses the microorganism’s cultivation to quantify the graphene coverage in large areas, when it was produced by the CVD technique. / Estudou-se a biodegradação dos filmes de poli(butileno adipato-co-tereftalto) - PBAT e polietileno de baixa densidade – PEBD, com e sem a presença de grafeno em sua superfície, através de ensaios de aterramento em solo simulado, por até 180 dias. O grafeno foi transferido para superfície dos tipos de polímeros usando a técnica de “Transferência Direta a Seco”. Após os diferentes tempos do ensaio em solo, foram avaliados aspectos visuais, perda de massa, massa molar (cromatografia de exclusão por tamanho), modificação de superfície (Medidas de Ângulo de Contato e Microscopia de Força Atômica – AFM) e modificações em estrutura química (Espectroscopia Raman). Também foi avaliada a microbiologia dos solos em que os filmes poliméricos foram aterrados, assim como sua atividade sobre o grafeno obtido pela técnica de CVD (Deposição Química a Vapor). O filme de PBAT puro foi o mais suscetível ao ataque microbiano, perdendo massa e diminuição de massa molar de forma contínua desde o começo dos experimentos. Para os filmes de PEBD não foi observada nenhuma alteração no que diz respeito a biodegradação, o que era esperado, visto que é um polímero inerte a atividade dos microrganismos. As análises por Espectroscopia Raman mostraram que o grafeno transferido se desprendeu ou foi consumido parcialmente por micro-organismos após 180 dias de aterramento. A presença do grafeno retardou o processo degradativo do PBAT, e para o PEBD houve um aumento no acúmulo de resíduos do solo, levando a ganho de massa. As medidas de ângulo de contato e AFM mostraram alterações na superfície do polímero ao longo do experimento, sendo no PBAT, por conta da biodegradação que gerou erosões e no caso do PEBD ocorreu acúmulo de resíduos sólidos na superfície. Os valores de energias de superfície mostraram variações decorrentes da aparição de novos grupos químicos na superfície devido à degradação do polímero ou pela formação de biofilme. Quanto aos inóculos, gerados dos solos individuais em que os polímeros foram expostos, pode-se constatar que as bactérias foram seletivas, gerando colônias de bactérias diferenciadas. Os inóculos dos sólidos preparados com TSA (Tryptic Soy Agar) também foram usados para indicar a presença ou não de grafeno crescido sobre folhas de cobre, atuando como agente oxidante. Esse resultado abre uma possibilidade da utilização de cultivos de microrganismos para quantificar a cobertura de grafeno produzido pela técnica de CVD, em amostras com grandes áreas.

Este trabalho teve por objetivo avaliar a biodegradação do glifosato em amostras de solos, quantificando o grupo de microrganismos mais ativos durante este período, além de determinar um método de extração e análise para este herbicida. Foram utilizadas amostras de dois tipos de solos, um da Fazenda Experimental da ESALQ-USP, classificado como podzólico vermelho-amarelo (PV), e outro da Estação Experimental do IAPAR/PR, classificado como latossolo vermelho (LV), ambos com e sem histórico de aplicação de glifosato. O trabalho foi realizado no Laboratório de Ecotoxicologia do Centro de Energia Nuclear na Agricultura, da Universidade de São Paulo, utilizando o glifosato em sua fórmula técnica, na dosagem para condições de campo (2,16 mg i.a./kg de solo). A biodegradação do glifosato foi avaliada monitorando a evolução do CO2 pelos microrganismos durante um período de 32 dias. Foram também quantificados durante o período, os resíduos de glifosato e do seu metabólito ácido aminometil fosfônico (AMPA) através de extração seguida de análise por cromatografia liquida de alta eficiência (CLAE). Além disso, foi avaliada a atividade microbiana e o número de microrganismos presentes durante o período. Os resultados mostraram que o glifosato foi degradado pelos microrganismos do solo durante o período avaliado, com a formação do metabólito AMPA. O glifosato favoreceu um aumento na atividade microbiana das amostras dos solos que receberam aplicação do herbicida. Em relação ao número de microrganismos, os fungos e actinomicetos tiveram um aumento em população com a presença do glifosato, enquanto que as bactéria permaneceram em número constante durante o período de incubação. Os resíduos de glifosato e AMPA, extraídos com NH4OH e KH2PO4 e analisados por CLAE, foram detectados nas amostras avaliadas, mostrando que o método de extração utilizado foi eficiente, com recuperação acima de 70%, para estes dois compostos. / The aim of this work was to evaluate the biodegradation of glyphosate in soil samples, quantifying the group of more active microorganisms during this period, and also to establish an extraction and analysis methods for this herbicide. Two soils types were analysed, one from the ESALQ Experimental Station (USP), classified as typic hapludult (PV), and another from the IAPAR Experimental Station, classified as typic hapludox, with and without report of glyphosate application, in total of 4 samples. The work was carried out using the technical glyphosate in the doses for field conditions (2,16 mg a.i./kg of soil). The assessment of degradation was made using the CO2 evolution during a period of 32 days. The residues of glyphosate and metabolite aminomethyl phosphonic acid (AMPA) were quantified during the same period, through extraction and analysis by high-pressure liquid chromatography (HPLC). The soil microbial activity and the enumeration of microorganisms were evaluated during the same period. The results showed that glyphosate was degraded by the soil microorganisms, with the formation of the metabolite AMPA. The application of glyphosate provided an increase in the microbial activity of the soil samples. In relation to enumeration of fungi and actinomycetes had an increase in the population with the glyphosate application, while the number of bacteria remained constant through the whole experiment. The HPLC analyse of glyphosate and AMPA residues, extracted with NH4OH and KH2PO4, resulted in a recovery above 70% showing that the extraction method used was efficient for these two compounds.