O grupo de organoclorados, Bifenilas Policloradas (PCBs) é de difícil degradação e persistente no meio ambiente, tendo sido associado a diversos problemas nos organismos devido ao potencial toxicológico. Biodegradação constitui uma ferramenta eficaz e barata para remoção destes contaminantes do ambiente. O isolado RHA1 (fcb) de Rhodococcus sp. foi geneticamente construído com a introdução do operon de degradação hidrolítica de 4-clorobenzoato (fcb) para evitar a formação de produtos tóxicos durante a degradação de ácidos clorobenzóicos. Com o intuito de se obter informações sobre o processo adaptativo do recombinante Rhodococcus sp. isolado RHA1 (fcb) em substratos contendo PCBs, foram feitos dois ensaios avaliando-se a sobrevivência e o crescimento deste isolado. Rhodococcus sp. isolado RHA1 (fcb) foi inoculado (104 células.g-1) em substrato turfoso previamente irradiado a 50 KGy, contendo ou não 200 mg.Kg-1 de bifenilo. Em outro ensaio, além do recombinante, as bactérias Escherichia coli e Arthrobacter sp. foram inoculados em sedimento coletado na região do Estuário de Santos, contendo PHAs e PCBs, também irradiado (50 KGy). O crescimento das bactérias em ambos os substratos foi monitorado através de contagem de Unidades Formadoras de Colônias (UFCs). Algumas colônias eram selecionadas aleatoriamente para extração de DNA, detecção do operon fcb através de amplificação por PCR e sequenciamento do gene 16S rRNA. Aumento no número de UFCs nos tratamentos inoculados com o recombinante foi observado até 150 dias no ensaio com substrato turfoso e 70 dias na amostra ambiental. Entretanto, houve queda no número de UFCs após os 10 dias nos tratamentos inoculados com E. coli e Arthrobacter sp. Os genes fcbA e fcbB do operon fcb foram detectados nas colônias isoladas dos tratamentos inoculados com o isolado RHA1 (fcb) em ambos os substratos. A análise das seqüências pertencentes às colônias isoladas do tratamento inoculado com o isolado RHA1 (fcb) feita através de BLAST nos sites do NCBI e Ribossomal Database Project, apresentou 99% de identidade com a seqüência do gene ribossomal 16S de Rhodococcus sp. isolado ZC–3 (AM076672.1). Somente as seqüências referentes ao tratamento inoculado com E. coli foram analisadas, as quais apresentaram 99% de identidade com a seqüência do gene ribossomal 16S de E. coli isolado K-12 MG 1655 (U00096.2). Estes resultados sugerem que Rhodococcus sp. isolado RHA1 (fcb) cresce na turfa irradiada (até 150 dias) na presença e ausência de PCB e nesta amostra de sedimento irradiada (até 70 dias), com aparente estabilidade do operon fcb durante este período e nestas condições. A possível presença dos genes fcbB e fcbA em bactérias nativas crescidas em meio K1 com ácido 4- clorobenzóico isoladas do sedimento antes da irradiação, sugere a presença de bactérias do local com potencial biodegradador deste composto. / The group of organochlorates Biphenyl Polychlorates (PCBs) is of difficult degradation and persistent in the environment, being associated to several problems in the organisms due to its toxicological potential. The isolate RHA1 (fcb) from Rhodococcus sp. was genetically built with the introduction of the operon of hydrolytic degradation 4-chlorobenzoate (fcb) to avoid the formation of toxic products during the degradation of chlorobenzoic acids. In order to obtain information about the adaptative process of the recombinant Rhodococcus sp. isolate RHA1 (fcb) in substrates containing PCBs, two essays were made evaluating the survival and growth of this isolate. Rhodococcus sp. isolate RHA1 (fcb) was inoculated (104 cells.g-1) in peat substrate previously irradiated with 50 kGy, with and without 200 mg.kg-1 of biphenyl. In another essay, besides of the recombinant, the bacteria Escherichia coli and Arthrobacter sp. were inoculated in soil, also irradiated (50 kGy), from the Estuário de Santos region containing PHAs and PCBs. The growth of the bacteria in both substrates was monitorated counting the Colony Forming Units (CFUs). Some colonies were selected randomly for DNA extraction, fcb operon detection through PCR, and sequencing of the 16S rRNA gene. Rising in the number of CFUs in the recombinant inoculated treatments was observed until 150 days in the essay with peat substrate, and until 70 days in the environmental sample. Nonetheless, there was a reduction in the number of CFUs after 10 days in the treatment inoculated with E. coli and Arthrobacter sp. The genes fcbA and fcbB from the operon fcb were detected in the isolated colonies of the treatments inoculated with the isolate RHA1 (fcb) in both substrates. The analysis of the sequences belonging to the colonies isolated from the treatment inoculated with the isolate RHA1 (fcb) through BLAST in the NCBI and Ribosomal Database Project sites showed 99% identity with the sequence of the gene 16S ribosomal from Rhodococcus sp. isolate ZC-3 (AM076672.1). Only the sequences referring to the treatment inoculated with E. coli were analyzed, which showed 99% identity with the sequence of the 16S ribosomal gene from E. coli isolate K-12 MG 1655 (U00096.2). These results suggest that Rhodococcus sp. isolate RHA1 (fcb) grows in the peat irradiated (until 150 days), in the presence and absence of PCB and in this irradiated sediment sample (until 70 days), with apparent stability of the fcb operon during this period and in these conditions. The possible presence of the fcbA and fcbB genes in native bacteria grown in K1 medium with 4-chlorobenzoate acid isolated from sediment before irradiation suggests the presence of native bacteria with biodegradation potential of this compound.

O objetivo deste trabalho foi a produção de blendas a partir de zeína e amido de milho, procurando unir de forma otimizada as propriedades dos polímeros e suas características de processabilidade e o entendimento da correlação estrutura-propriedades destas blendas. Misturas de amidolzeína foram preparadas nas proporções de 0/100, 10190, 20180, 30170, 50150, 80120 e 10010 massa/massa%, utilizando glicerol como plastificante nas proporções de 22, 30 e 40% em relação a massa total dos polímeros. As formulações foram processadas em um misturador interno, tipo Haake, conectado ao reômetro de torque a 160°C. As misturas obtidas foram moldadas por compressão a 160°C. As propriedades das blendas foram aliadas por ensaios de absorção de umidade, difração de raios X, ensaios mecânicos (tração), calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG), análise termo dinâmica-mecânica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia ótica. As blendas com 22% de glicerol foram avaliadas também quanto a biodegradabilidade, utilizando a técnica de biodegradação aeróbia. A adição da zeína facilitou o pmcessamento das misturas, conforme o observado durante o processamento no reômetro de torque. A presença da zeína não afeta a cristalinidade do amido nas blendas e não ocorre a formação de novas estruturas cristalinas devido a mistura. As blendas amidolzeína apresentaram menor estabilidade térmica que o amido termoplástico e zeína plastificada separadamente e a estabilidade térmica das blendas diminuiu com o aumento do teor de glicerol. As propriedades mecânicas das blendas foram dependentes do teor de zeína e de glicerol. A adição de zeína na lenda provocou aumento no módulo de elasticidade e na resistência a tração e diminuição da deformação , enquanto que o gliceml provocou diminuição em todas estas propriedades. As blendas apresentaram-se imiscíveis em todas as composições estudadas. A zeína plastificada mostrou biodegradação mais acentuada que o amido termoplástico e as blendas apresentaram biodegradação intermediária entre o amido e a zeína. / In this work were investigated blends from zein, which is a com protein, with com starch. The objective of this work was optimizing the polymers properties and their processing characteristics and looking for a structure-properties correlation of these blends. The mixtures of pure polymers and starchlzein blends were prepared using glycerol as plasticizer in a batch mixer connected to a torque rheometer. The zein content varied from 20 to 80% and three levels of glycerol were used, 22, 30 and 40 % of total starch plus zein weight, on a dry basis. The mixtures obtained were molded by compression at 160 OC. The blends were characterized by water absorption experiments, wide-angle X-ray diffraction, thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), tensile test, dynamical mechanical thermal analysis (DMTA), scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy. Additionally the biodegradability of starchtzein blends were evaluated by aerobic test. The torque behavior of the starchtzein blends shows that zein acts as a processing agent, reducing the melt viscosity of the mixture and facilitating the plasticization of starch. No evidence of the zein affecting the type or amount of crystal structure of thermoplastic starch was observed. The zein proved to be effective to reduce the water absorption of the blends. Mechanical properties of blends depends on the glycerol and zein contents. Young\'s modulus and ultimate tensile strength increase sharply with increasing zein content, while that the glycerol caused reduction on these properties. The blends were immiscible and phase invesion was observed. The results of biodegradation aerobic showed that after 45 days the zeína unfastened greater COz mass than the starch. This indicates that the zein biodegradation occurs more easily than the starch. The blends presented intermediate biodegradtion between the starch and the zein.

Orientador: Valéria Maia Merzel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Insituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-16T20:58:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_TiagoRodriguese_M.pdf: 5632148 bytes, checksum: 82526f541aaf1c9b32cf5fbca6bc03aa (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Estudos realizados em reservatórios de petróleo têm evidenciado que parte da microbiota associada a este tipo de ambiente é representada por bactérias e arqueias de distribuição geográfica bastante ampla e que diversos destes organismos têm potencial para transformar compostos orgânicos e inorgânicos, atuando na interface óleo-água dos reservatórios. A investigação de micro-organismos com potencial para biodeterioração, biodegradação e biocorrosão encontrados em depósitos petrolíferos é de grande importância, uma vez que estes organismos podem estar relacionados com a perda da qualidade do petróleo nos reservatórios e etapas subseqüentes de exploração. Este estudo teve como finalidade comparar a microbiota presente em amostras de óleo de dois poços de petróleo terrestres da Bacia Potiguar (RN), identificados como GMR75 (poço biodegradado) e PTS1 (poço não-biodegradado). As comunidades microbianas foram estudadas usando técnicas de cultivo (enriquecimentos microbianos e isolamento) e independentes de cultivo (construção de bibliotecas de genes RNAr 16S). Os micro-organismos cultivados de ambos os poços mostraram-se afiliados aos filos Actinobacteria, Firmicutes e Proteobacteria. As bibliotecas de gene RNAr 16S foram construídas a partir de DNA total extraído do petróleo bruto. Ambas as bibliotecas de bactérias revelaram uma grande diversidade, com 8 filos diferentes para o poço GMR75, Actinobacteria, Bacteroidetes, Deferribacteres, Spirochaetes, Firmicutes, Proteobacteria, Thermotoga e Synergistetes, e 5 filos para o poço PTS1, Actinobacteria, Chloroflexi, Firmicutes, Proteobacteria e Thermotogae. A biblioteca de genes RNAr 16S de arqueias só foi obtida para o poço GMR75 e todos os clones encontrados mostraram-se relacionados a membros da ordem Methanobacteriales. Os resultados de diversidade sugerem que a metanogênese é o processo terminal dominante no poço, o que indica uma biodegradação anaeróbia. A comparação dos estudos dependente e independente de cultivo mostrou que alguns gêneros, como Janibacter, Georgenia, Saccharopolyspora, Tessaracoccus, Brevundimonas e Brachymonas não foram encontradas na abordagem independente de cultivo, sugerindo que mais clones devam ser seqüenciados para cobrir toda a diversidade presente na amostra. Nossa hipótese de que poderia haver algum agente antimicrobiano inibindo o crescimento de bactérias degradadoras de hidrocarbonetos no poço não-biodegradado não foi confirmada. No entanto, durante os testes realizados, uma bactéria, Bacillus pumilus, isolada em estudos anteriores de reservatórios da Bacia de Campos, apresentou resultados positivos de inibição para todas as linhagens testadas como indicadoras, e os testes de caracterização do composto revelaram ser este um diterpeno da classe das Ciatinas. / Abstract: Recent studies from oil fields have shown that microbial diversity is represented by bacteria and archaea of wide distribution, and that many of these organisms have potential to metabolize organic and inorganic compounds. The potential of biodeterioration, biodegradation and biocorrosion by microorganisms in oil industry is of great relevance, since these organisms may be related with the loss of petroleum quality and further exploration steps. The aim of the present study was to compare the microbial communities present in two samples from terrestrial oil fields from Potiguar basin (RN - Brazil), identified as GMR75 (biodegraded oil) and PTS1 (non-biodegraded oil). Microbial communities were investigated using cultivation (microbial enrichments and isolation) and molecular approaches (16S rRNA gene clone libraries). The cultivated microorganisms recovered from both oil-fields were affiliated with the phyla Actinobacteria, Firmicutes and Proteobacteria. The 16S rRNA gene clone libraries were constructed from metagenomic DNA obtained from crudeoil. Both bacterial libraries revealed a great diversity, encompassing representatives of 8 different phyla for GMR75, Actinobacteria, Bacteroidetes, Deferribacteres, Spirochaetes, Firmicutes, Proteobacteria, Thermotogae and Synergistetes, and of 5 different phyla, Actinobacteria, Chloroflexi, Firmicutes, Proteobacteria and Thermotoga, for PTS1. The archaeal 16S rRNA clone library was obtained only for GMR75 oil and all phylotypes were affiliated with order Methanobacteriales. Diversity resuts suggest that methanogenesis is the dominant terminal process in GMR75 reservoir, driven by anaerobic biodegradation. The cross-evaluation of culture-dependent and independent techniques indicates that some bacterial genera, such as Janibacter, Georgenia, Saccharopolyspora, Tessaracoccus, Brevundimonas and Brachymonas, were not found using the the 16S rRNA clone library approach, suggesting that additional clones should be sequenced in order to cover diversity present in the sample. Our hypothesis that biodegrading bacterial populations could be inhibited by antimicrobialproducing microorganisms in the non biodegraded oil field (PTS1) was not confirmed. However, one Bacillus pumilus strain, previously isolated from Campos Basin reservoirs, showed positive results in inhibitory tests for all indicator strains. Chemical analyses allowed us to identify the compound as a diterpen from the Cyathin class. / Mestrado / Genetica de Microorganismos / Mestre em Genética e Biologia Molecular

The use of agricultural waste, such as rice husk (RH), for the production of cheap and eco-friendly polymer composites has emerged as a promising field of interest. The aim of this work was the preparation of high-density polyethylene (HDPE)-based composites reinforced with rice husk and an organic pro-oxidant (EG) for the production of seedlings tubes. Photodegradation and degradation tests in simulated soil were performed for 90 and 180 days in order to study the decomposition of these composites. The SEM and OM images suggest that degradation of the composites samples was more extensive than the pure HDPE samples, probably because the composites present intense light absorption in the UV range, facilitating the degradation process even before biodegradation begins. In addition, after introducing RH particles in the polymeric matrix, the mechanical tensile and flexural properties, experienced significant changes, suggesting that the RH particles were homogeneously dispersed throughout the polymer matrix. In addition, it was possible to identify microorganisms with polyethylene biodegradation activity, such as Aspergillus niger, Penicillium spp., Trichoderma spp., Rhizopus spp. The results have demonstrated that HDPE, RH, and EG are attractive materials for the design of polymeric composites for the production of seedlings tubes with excellent mechanical properties, being, also, easily decomposed in the environment once discarded. / O uso de resíduos agrícolas, como a casca de arroz (CA), para a produção de compósitos poliméricos baratos e eco-amigáveis surge como um campo de interesse promissor. O objetivo deste trabalho foi a preparação e caracterização de compósitos à base de polietileno de alta densidade (PEAD) com casca de arroz e um oxibiodegradante orgânico (EG) para a produção de tubetes florestais. Os testes de fotodegradação e degradação em solo simulado foram realizados por 90 e 180 dias, a fim de estudar a decomposição desses compósitos. As imagens de microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica sugerem que a degradação das amostras dos compósitos foi mais extensa do que a amostra de PEAD puro, provavelmente porque os compósitos apresentam intensa absorção de luz na faixa UV, facilitando o processo de degradação mesmo antes da biodegradação. Além disso, após a introdução de partículas de casca de arroz na matriz polimérica, as propriedades mecânicas de tração e flexão, experimentaram mudanças significativas, sugerindo que as partículas de CA foram dispersas homogeneamente em toda a matriz de polímero. Além disso, foi possível a identificação de microrganismos com atividade de biodegradação do polietileno, como Aspergillus níger, Penicillium spp., Trichoderma spp., Rhizopus spp. Os resultados demonstraram que o compósito de PEAD, CA e EG são materiais atraentes para a produção de tubetes com excelentes propriedades mecânicas, sendo, também, facilmente decompostos no ambiente, após serem descartados. / São Cristóvão, SE

Orientador: Lucia Regina Durrant / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-11T09:19:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_IsisSerrano_D.pdf: 2225247 bytes, checksum: 9106b26119b1fee141fe2a577f21f1e9 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A biodegradação de poluentes de petróleo em um solo contaminado foi acompanhada neste estudo, avaliando o comportamento da microbiota do solo durante a utilização de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) como fontes de carbono. Através da biomassa microbiana, da taxa de respiração no solo, bem como do quociente metabólico (eficiência em degradar os compostos recalcitrantes em questão), foi possível uma avaliação do impacto na microbiota nativa do solo contaminado e nos diferentes microcosmos bioaumentados com os consórcios de bactérias, fungos, e uma mistura destes consórcios por 12 semanas. Tanto a microbiota nativa quanto os solos bioaumentados demonstraram uma rápida resposta à adaptação neste ambiente contaminado pelo aumento da biomassa e das taxas metabólicas. Durante o período de biodegradação dos HPAs, valores de evolução de CO2 foram diminuindo e a biomassa se manteve em crescimento estável, indicando menos gasto de energia para os microrganismos sobreviverem neste solo impactado, como resposta à boa competitividade e eficiência da microbiota nativa e bioaumentada. A biodegradação dos HPAs e a presença de metabólitos intermediários foram também avaliados, apresentando uma rápida redução das concentrações dos HPAs de baixo peso molecular (menores que 4 anéis aromáticos) em comparação com os de alto peso molecular, devido à sua biodisponibilidade e alta atividade microbiana de degradação. Todavia, a bioaumentação não demonstrou ser melhor que a microbiota nativa na degradação dos HPAs. É provável que o mecanismo de cooperação metabólica por co-metabolismo tenha sido realizado pela comunidade do solo, uma vez que vários HPAs complexos foram degradados. Diversos estudos apontam a presença de HPAs de menor peso molecular e seus respectivos produtos como indutores da degradação dos HPAs de maior peso molecular. Os metabólitos intermediários produzidos foram assimilados pelos microrganismos em processo cooperativo no solo, sendo responsáveis pela indução de enzimas e suas respectivas vias degradativas. Os distúrbios causados no solo pela poluição com HPAs normalmente estimulam o crescimento de microrganismos capazes de sobreviver nestes compostos, causando mudanças na estrutura microbiana do solo devido às suas adaptações nos processos co-metabólicos para a manutenção da comunidade. Neste trabalho, um solo impactado com HPAs, estocado por vários anos sob refrigeração foi analisado quanto à habilidade da microbiota nativa em crescer em alguns HPAs, individualmente, ou ainda em mistura complexa. Perfis moleculares de microbiota foram observados pela técnica de PCR-DGGE utilizando fragmentos do gene RNA ribossômico 16S durante 4 semanas. O número de bandas observadas foi interpretado como os membros dominantes na comunidade, e os diferentes perfis mostraram diferentes dinâmicas de degradação dos HPAs em meio contendo ou não fatores essenciais de crescimento (micronutrientes e vitaminas). Espécies ativas metabolicamente mostraram-se predominantes na interação com a comunidade e na cooperação catabólica. Após enriquecimento do solo original por 6 meses, apenas duas bandas foram visulizadas em gel, correspondendo à duas colônias morfologicamente diferentes isoladas em meio ágar, sendo identificadas como sendo do gênero Pseudomona, mais provavelmente Pseudomonas stutzeri (98% de similaridade). Esta espécie possui alta capacidade de transformação natural no solo, gerando mutantes. Diferenças genéticas entre as colônias de P. stutzeri foram confirmadas por PFGE, as quais apresentaram bandas para os genes catabólicos nahA-dioxigenase, catecol-1,2 e 2,3-dioxigenases, responsáveis por codificar as respectivas enzimas atuantes nas principais vias metabólicas de degradação dos HPAs / Abstract: The biodegradation of petroleum derivatives in a contaminated soil was evaluated in this study monitoring the behavior of the soil microbiota when using polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) as carbon sources. Analyzing C-biomass, respiration rates (CO2 evolution) and metabolic quotient (which means the efficiency in degrading PAHs), it was possible to evaluate the impact of the contaminated soil in the native microbiota and soil bioaugmented with bacterial and fungal consortia or a mixture of these consortia for 12 weeks in microcosms. Even the native microbiota or the bioaugmented soils performed a rapid response regarding to their adaptation into contaminated environment due to the increase of biomass and respiration rates. During the PAH biodegradation period, CO2 evolution values remained steady, indicating less loss of energy to the survival microorganism into the impacted soil, a good competitiveness, and also an efficiency of both native and bioaugmented populations. The biodegradation of PAHs and the production of metabolic intermediates were assessed, and low-molecular-weight (LMW) PAHs (less than 4 rings) had fast reduction in their concentrations comparing with the high-molecular-weight (HMW) PAHs, probably due to their bioavailability and the high microbial activity. Bioaugmentations were not better than native microbiota in the PAHs degradation performances, and it is believed that the cooperative mechanism under co-metabolism could be responsible for the degradation of HMW-PAHs. Metabolic intermediates were assimilated by microorganisms in a cooperative process, inducing some key-catabolic pathways enzymes. The pollution of soil by PAHs could stimulate the growth of organisms capable of surviving in the presence of these compounds, changing the soil microbial structure due a catabolic adaptation process. In this study, another PAH-impacted soil, collected from a manufacturing gas plant and stored for several years was analyzed regarding to the remained ability of the native microbiota to grow on individual PAHs or on its mixtures. Molecular profiles of the microbial community were observed using PCR-DGGE of the 16S rDNA fragment for 4 weeks. The number of bands was interpretated as dominant members into the community, and differences in profiles showed different PAH degradation dynamics in mineral medium with or without micronutrients and vitamins. Catabolically activated species were predominant in the community, and after several enrichment steps for 6 months, only two bands were observed in DGGE, corresponding to two colonies showing morphological differences, identified as Pseudomonas genus, very close to Pseudomonas stutzeri (98% of similarity). This specie has high capacity of natural transformation in soil, generating some mutants. Genetical differences were found between colonies using PFGE, and the presence of catabolic genes as nahA-dioxygenase, cathecol-1,2- and 2,3- dioxygenases were confirmed by PCR products in agarose gel electrophoreses / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-11-07T10:17:30Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Débora Cristina Aguiar Chaves Paiva - 2017.pdf: 5630280 bytes, checksum: 8935fe44bd6a04a467ea7bb4c6de8f68 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-11-07T10:17:58Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Débora Cristina Aguiar Chaves Paiva - 2017.pdf: 5630280 bytes, checksum: 8935fe44bd6a04a467ea7bb4c6de8f68 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-07T10:17:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Débora Cristina Aguiar Chaves Paiva - 2017.pdf: 5630280 bytes, checksum: 8935fe44bd6a04a467ea7bb4c6de8f68 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-09-21 / The present work had as objective to investigate the performance of a fixed bed aerobic reactor with biomass adhered in the treatment of waters contaminated with glyphosate and different concentrations of phosphorus. The effect of different phosphorus concentrations on the adsorption kinetics of glyphosate in a support medium was evaluated by means of the determination of the exhaust curve in a system composed of an adsorption column filled with expanded clay. The glyphosate solution used was commercial product based on Glyphosate Di-ammonium salt 445 g.L-1 (370 g.L-1 equivalent acid) and ultra purified water, with final glyphosate concentration of 8 mg.L-1. Concentrations of 0.8 mg.L-1 were used in the adsorbent assays; 8 mg.L-1; and 16 mg.L-1, and the pH values adopted were: 4; 7 and 10. The results obtained demonstrate the influence of both pH and phosphate ions on the adsorption of glyphosate in expanded clay, where the adsorption kinetics showed the influence of both parameters, in general, on higher concentrations of phosphate ions. The effect of different concentrations of phosphorus on glyphosate biodegradation kinetics was evaluated by means of temporal profiles of the glyphosate and phosphorus concentration decay in the same system used in the adsorption tests with aerobic sludge inoculation in the expanded clay. The glyphosate solution was the same as that used in the 15 mg.L-1 adsorption assays, evaluating the degradation in the presence of concentrations of 2.15 mg.L- 1; 5.37 mg.L-1; 10.75 mg.L-1; 16.12 mg.L-1; 21.5 mg.L-1; 43 mg.L-1 phosphorus. The results demonstrate the influence of phosphate ions on the degradation kinetics of glyphosate in expanded clay. It is possible to observe that glyphosate treatment efficiency increased as phosphorus concentrations increased, indicating that kinetics of degradation was directly associated to kinetics adsorptive. The data were analyzed by means of multiple regression, which was able to verify with 95% confidence the effect of the phosphorus (p <0.05) on the degradation process. / O presente trabalho teve como objetivo investigar o desempenho de um reator aeróbio de leito fixo com biomassa aderida no tratamento de águas contaminadas com glifosato e diferentes concentrações de fósforo. Avaliou-se inicialmente o efeito de diferentes concentrações de fósforo na cinética de adsorção do glifosato em meio suporte por meio da determinação da curva de exaustão em sistema composto por coluna de adsorção preenchidacom argila expandida. A solução de glifosato utilizada foi composta por produto comercial a base de sal de Di-amônio de Glifosato 445 g.L-1 (370 g.L-1 equivalente ácido) e água ultra purificada, com concentração final de glifosato de 8 mg.L-1. Nos ensaios adsortivos foram utilizadas concentrações de 0,8 mg.L-1; 8 mg.L-1; e 16 mg.L-1, e os valores de pH adotados foram: 4; 7 e 10. Os resultados obtidos demonstram a influência tanto do pH quanto dos íons fosfato na adsorção do glifosato em argila expandida, onde a cinética de adsorção demonstrou a influência de ambos os parâmetros, em geral, em concentrações mais elevadas de íons fosfato. Posteriormente avaliou-se o efeito de diferentes concentrações de fósforo na cinética de biodegradação do glifosato por meio da realização de perfis temporais do decaimento da concentração de glifosato e fósforo no mesmo sistema utilizado nos ensaios de adsorção com inoculação de lodo aeróbio na argila expandida. A solução de glifosato foi a mesma utilizada nos ensaios adsortivos na concentração de 15 mg.L-1, avaliando a degradação na presença das concentrações de 2,15 mg.L-1; 5,37 mg.L-1; 10,75 mg.L-1; 16,12 mg.L-1; 21,5 mg.L-1; 43 mg.L-1 de fósforo. Os resultados demonstram a influência dos íons fosfato na cinética de degradação do glifosato em argila expandida, sendo possível observar a eficiência de tratamento do glifosato foi crescente à medida que se aumentou as concentrações de fósforo, indicando que a cinética de degradação esteve diretamente associada à cinética adsortiva. Os dados foram analisados por meio de regressão múltipla, a qual foi possível verificar com 95% de confiança o efeito do fósforo (p<0,05) sobre o processo de degradação.

O metamidofós é um inseticida organofosforado altamente tóxico por ser um forte inibidor da acetilcolinesterase, sendo utilizado em diversas culturas para o controle de pragas. Há poucas informações sobre a biodegradação deste composto disponíveis na literatura. Foram isoladas e caracterizadas 12 bactérias a partir de amostras de solo e água de uma área contaminada com metamidofós, as quais mostraram inicialmente capacidade de degradar o pesticida, utilizando-o como fonte de enxofre/nitrogênio e fósforo/enxofre. Estes isolados foram identificados por métodos de biologia molecular e pela caracterização do perfil lipídico da célula como pertencentes aos gêneros, Serratia, Pseudomonas, Stenotrophomonas e Curtobacterium. Ensaios preliminares da cinética de degradação do metamidofós por GC/MS evidenciaram o consumo do pesticida pelas bactérias isoladas. A retomada destes ensaios após alguns meses de armazenamento em glicerol a -80ºC resultou na perda da capacidade de biodegradação do composto-alvo por causas não-identificadas. Fatores que podem ter contribuído para este resultado negativo incluem eventual perda de plasmídeos com partes das vias de biodegradação ou interferentes utilizados na estabilização do metamidofós. / Methamidophos is a strong acetylcholinesterase inhibitor and, therefore, a very toxic organophosphorus insecticide. This product has been widely employed for pest control in a variety of cultures, but little information is available about its biodegradation. 12 bacteria were isolated and characterized, from water and soil samples obtained from a site contaminated with methamidophos, which in preliminary tests showed the ability to degrade methamidophos, using it as a combined source of sulfur/nitrogen and/or phosphorus/sulfur. These isolates were identified by molecular biology methods and by characterization of its fatty acids profile as members of the genus Serratia, Pseudomonas, Stenotrophomonas and Curtobacterium. The ability to biodegrade the compound was lost after prolonged storage at -80ºC for unknown reasons. It was hypothesized that this negative result may have occurred due to loss of plasmids or by interference of products used in the stabilization of commercial methamidophos formulations.

O primeiro passo para entender as funções da microbiota do trato digestivo na biologia dos insetos consiste na identificação dos membros destas comunidades. Neste trabalho, as bactérias presentes no mesêntero de lagartas da broca da cana-de-açúcar, Diatraea saccharalis e da lagarta-do-cartucho-do-milho, Spodoptera frugiperda, provenientes de diferentes localidades, espécies ou variedades de plantas hospedeiras, foram identificadas por isolamentos em meio de cultura TSA (Triptona de Soja Agar) e por técnicas moleculares que independem do cultivo dos microrganismos. As lagartas de D. saccharalis foram coletadas em nove variedades de cana-deaçúcar nos municípios paulistas de Bocaina, Tanabi e Luís Antônio. S. frugiperda foram coletadas diretamente no campo em milho em Piracicaba-SP e populações de campo e de laboratório foram também alimentadas com dieta artificial, milho, algodão, sorgo e arroz. Foram utilizadas 90 lagartas de D. saccharalis e 40 de S. frugiperda sendo a microbiota de cada lagarta avaliada individualmente. As bactérias isoladas foram testadas quanto à capacidade de degradação de celulose, hemicelulose, lignina e bagaço de cana. A caracterização molecular foi realizada por DGGE (Gel de eletroforese em gradiente desnaturante) usando-se a região 16S do RNA ribossômico amplificado de DNA metagenômico extraído do mesêntero de 57 lagartas de D. saccharalis e 26 de S. frugiperda. Posteriormente, 6 destas amostras de DNA metagenômico de cada uma das espécies de insetos foram clonadas e as 12 bibliotecas de clones foram sequenciadas. A comunidade de bactérias cultiváveis das duas espécies de insetos é composta por representantes dos filos Firmicutes, Proteobacteria e Actinobacteria. A afiliação filogenética das seqüências das bibliotecas de clones de rRNA 16S revelou a ocorrência, além destes filos, de Bacteroidetes em D. saccharalis e Bacteroidetes e Acidobacteria em S. frugiperda. Somente bactérias isoladas de D. saccharalis apresentaram resposta positiva nos testes de degradação in vitro para celulose, hemicelulose, lignina e bagaço de cana. A capacidade destes microrganismos de degradar celulose foi maior do que hemicelulose e poucos produziram enzimas para degradar lignina. Somente duas bactérias apresentaram resposta positiva aos testes de degradação para todas estas fontes de carbono. As seqüências de rRNA 16S destas se agrupam com representantes de Phyllobacterium trifolii e Bacillus subtilis. O maior número de sequências de bactérias cultiváveis pertence aos gêneros Bacillus (26,4 e 32.4% em D. saccharalis e S. frugiperda, respectivamente), Enterococcus (12,1 e 13%) e Microbacterium (18 e 12%). As análises das seqüências obtidas do DNA metagenômico revelaram que Klebsiella esteve presente em todas as amostras analisadas de D. saccharalis. As comunidades de bactérias em S. frugiperda apresentaram maior variação em função do alimento. Entretanto, Ralstonia e Hydrogenophilus estiveram presentes na maioria das lagartas. As variações das estruturas das comunidades bacterianas de S. frugiperda e de D. saccharalis estão diretamente relacionadas com a origem das populações e o tipo de alimentação dos insetos. A presença constante de algumas bactérias na maioria dos insetos indica que estas possam ser indispensáveis, exercendo alguma função vital para o inseto ou que apresentam alguma relação vantajosa para o hospedeiro. / The identification of members of the microbe communities is the first step to understand their roles on insect biology. We have characterized the midgut bacterial community of fifth ínstar caterpillars of sugarcane borer, Diatraea saccharalis, and of fall armyworm, Spodoptera frugiperda, through isolation on tryptic soy agar medium and through culture-independent molecular techniques. D. saccharalis caterpillars were collected on nine sugarcane varieties in Bocaina, Tanabi and Luís Antônio cities in São Paulo State. S. frugiperda were collected directly from corn fields in Piracicaba-SP and field and laboratory populations were reared on artificial diet, corn, cotton, sorghum and rice. Ninety D. saccharalis caterpillars and 40 S. frugiperda caterpillars were used. The microbiota community of each caterpillar was evaluated individually. The ability of bacterial isolates to degrade cellulose, hemicellulose, lignin and sugarcane bagasse was assessed. The molecular analyses were based on Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) of 16S ribosomal RNA sequences amplified from metagenomic DNA extracted from 57 individual midgut of D. saccharalis and 26 from S. frugiperda. Latter, 6 of these metagenomic DNA of each insect species were cloned and the 12 clone libraries were sequenced. The cultivable bacterial community of these two insect species is composed by representatives of the phyla Firmicutes, Proteobacteria and Actinobacteria. The phylotypes from the clone libraries of 16S rRNA were comprised by Bacteroidetes in D. saccharalis and Bacteroidetes and Acidobacteria in S. frugiperda, besides the three phyla found by culturing. Only bacteria isolated from D. saccharalis had ability to degrade cellulose, hemicelluloses, lignin and sugarcane bagasse in the in vitro tests. The ability to degrade cellulose was more common than the ability to degrade hemicelullose and just a few isolates had the ability to degrade lignin. The only two bacteria presenting a positive response to degradation of all carbon sources were clustered with Phyllobacterium trifolii and Bacillus subtilis. The greatest number of cultivable bacteria sequences belongs to genera Bacillus (26.4 and 32.4%, in D. saccharalis and S. frugiperda, respectively), Enterococcus (12.1 and 13%) and Microbacterium (18 and 12%). Sequence analysis from metagenomic DNA revealed the genera Klebsiella in all samples from D. saccharalis. Bacterial community varied according to S. frugiperda host plant; however, both Ralstonia and Hydrogenophilus genera were present in the digestive tracts of insects from most host plants. Community structure variation of S. frugiperda and D. saccharalis is related directly to insect population origin and type of insect food source. The constant presence of some bacteria in the majority of insects indicates that those microorganisms might either be indispensable, playing a vital role to the insect, or have some symbiotic or commensal relation with the insect.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rogerio do Nascimento.pdf: 1051379 bytes, checksum: bcb731cef89e10790f4dba801020aa9e (MD5) Previous issue date: 2009-10-29 / This work is a study on the kinetics of anaerobic degradation of effluent with a high concentration of lipids, particularly fatty acids, acetic acid and oleic acid, having as a parameter for measuring the degradation chemical oxygen demand (COD). Based on these studies, we decided to conduct an experiment of degradation of the effluent in question in anaerobic batch, and periodically conducted sampling for analysis of total fatty acid concentration, free fatty acid, oleic acid and COD. The results showed the efficient biodegradation of these substrates in the reactor, and the consequent reduction of COD load in the effluent. The experimental data were used to survey the kinetics of the process, using them to establish, through mathematical modeling, the values of kinetic parameters and obtain the optimal values of these with the use of the method of particle swarm. Both the experimental data, the mathematical modeling showed the interaction between the substrates present in the process, for example, the preference for degrading microbial consortium in the free fatty acids and oleic acid relative to acetic acid. It has also been possible to demonstrate a latency period of the process, the consumption of organic matter through the profile of COD, due to the formation of free fatty acids and oleic acid. And, the subsequent reduction of these parameters so that these substrates have begun to be degraded. From a practical standpoint, this work suggests good efficiency in applying this technology, biodegradation in the treatment of effluents containing high levels of lipids. / Este trabalho é um estudo sobre a cinética da degradação anaeróbia de um efluente com alta concentração de lipídeos, em particular ácidos graxos livres, ácido acético e ácido oléico; tendo como parâmetro de medida de degradação a demanda química de oxigênio (DQO). Com base nestes estudos, partiu-se para a realização de um experimento de degradação do efluente em questão, em reator anaeróbio descontinuo, e, periodicamente realizado amostragens para análises de concentração de ácido graxos totais, ácido graxos livres, ácido oléico e DQO. Os resultados mostraram a eficiente biodegradação destes substratos no reator, e, a conseqüente diminuição da carga de DQO no efluente. Os dados experimentais obtidos foram empregados para o levantamento da cinética do processo; utilizando-os para estabelecer, através de modelagem matemática, os valores dos parâmetros cinéticos e obtenção dos valores ótimos destes com o emprego do método de enxame de partículas. Tanto os dados experimentais, quanto a modelagem matemática, mostrou a interação entre os substratos presentes no processo; por exemplo, a preferência do consórcio microbiano em degradar os ácidos graxos livres e ácido oléico em relação ao ácido acético. Também foi possível demonstrar um período de latência do processo, no consumo de matéria orgânica, através do perfil de DQO; devido à formação de ácidos graxos livres e ácidos oléico. E, a posterior diminuição destes parâmetros assim que estes substratos começaram a serem degradados. Do ponto de vista prático, este trabalho sugere boa eficiência em se aplicar esta tecnologia, de biodegradação, no tratamento de efluentes com elevados teores de lipídeos.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedro Augusto Lopes Abreu.pdf: 1389353 bytes, checksum: 81ce9ae4d3b6d093a60100d28069418b (MD5) Previous issue date: 2011-03-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A system for measuring low rates of gas flow has great importance for some industrial and especially for scientific applications where usually high accuracy and low uncertainty are required. This type of measurement systems have undergone a great development in recent years primarily due to the concern with the release of gases in natural processes occurring in the environment, such as anaerobic biodegradation process which releases methane and the use in the production of biogas. In this work, the development of low-volume gas flow rate measurement system using the method of pressure difference in a container of known volume is presented. A microcontroller is used to control two valves located one gas inlet and the other at the gas outlet of the container. Appropriate analysis of uncertainty propagation is carried out, and components suitable are selected for the development of the meter in order to perform the measurement with low uncertainty. Simulations and experimental tests are presented for validating the proposed system. / Os sistemas de medição de pequenas taxas de fluxo de gás tem grande relevância nos âmbitos industriais e científicos, nos quais suas aplicações exigem geralmente medições com baixa incerteza. Esses sistemas de medição tem tido uma grande evolução ultimamente. Isso se deve, principalmente, à preocupação com a liberação de gases em processos biológicos naturais como, por exemplo, o gás metano liberado no processo de biodegradação anaeróbio, e que também é aproveitado como biogás. Neste trabalho, apresenta-se o desenvolvimento de um medidor para pequenos volumes de gases utilizando o método de diferença de pressão em um recipiente de volume conhecido. Um microcontrolador é utilizado no controle das duas válvulas localizadas na entrada e na saída do recipiente. São realizados estudos apropriados de análise e propagação de incertezas, e são escolhidos componentes adequados para o desenvolvimento e construção do medidor, de modo a realizar a medição com boa exatidão e baixa incerteza. Simulações e testes experimentais são apresentados para validação do sistema proposto.