Os biossurfactantes, compostos tensoativos produzidos por microorganismos, vem sendo utilizados com sucesso na remediação de solos em função da eficiência dessas biomoléculas no aumento da dispersão e da biodegradação de hidrocarbonetos e de suas propriedades como biodegradabilidade e toxicidade reduzida. Nesse sentido, esse trabalho teve como objetivo investigar a aplicação de dois biossurfactantes, sendo um obtido da levedura Candida sphaerica e outro da bactéria Bacillus sp., produzidos a partir de resíduos industriais, na remediação de hidrocarbonetos de óleo lubrificante de motor em solo arenoso contaminado em laboratório. Os biossurfactantes foram testados na remoção do óleo em ensaios cinéticos e estáticos. Estudos comparativos com os surfactantes sintéticos Tween 80 e Triton X-100 também foram conduzidos. Em seguida, os biossurfactantes foram aplicados na biorremediação do solo arenoso contaminado a fim de avaliar a capacidade dessas biomoléculas em facilitar a biodegradação microbiana do contaminante. Ambos os biossurfactantes brutos e isolados mostraram eficiência na remoção do óleo de motor da areia contaminada em condições cinéticas (70-90 %), enquanto que os surfactantes sintéticos removeram entre 55 e 80 % do óleo sob as mesmas condições. O aumento na concentração dos biossurfactantes e dos surfactantes sintéticos não aumentou o percentual de remoção do óleo, enquanto que um tempo de contato de 5-10 min, sob agitação, foi suficiente para a remoção do óleo por todos os agentes tensoativos testados. O biossurfactante bruto e isolado de C. sphaerica foi capaz de remover cerca de 90 % de óleo de motor nas colunas empacotadas quando comparado com o biotensoativo de B. sp., o qual removeu cerca de 40 % do óleo. Para os experimentos de degradação conduzidos na areia contaminada com o óleo de motor e enriquecida com melaço de cana de açúcar; no entanto, a degradação do óleo atingiu aproximadamente 100 % após 90 dias na presença das células do isolado de B. sp., enquanto que o percentual de degradação do óleo não ultrapassou os 50 % na presença da C. sphaerica. A presença dos biossurfactantes aumentou a taxa de degradação do óleo em 10-20 %, especialmente durante os primeiros 45 dias de experimento, indicando que os biossurfactantes aceleraram a taxa de degradação dos hidrocarbonetos. Os resultados obtidos demonstraram que os biossurfactantes testados são promissores como agentes de remediação, podendo agir não só na remoção de óleos como também no aumento da capacidade de biodegradação de poluentes hidrofóbicos em solos. / The biosurfactants, tension active compounds produced by microorganisms, have been successfully used in bioremediation processes and soil washing since the efficiency of these biomolecules in increasing the dispersion and the biodegradation of hydrocarbons. Their properties such as low toxicity and biodegradability are also very attractive for environmental applications. Thus, this study investigated potential application of two biosurfactants for enhanced removal capability and biodegradation of motor oil contaminated sand under laboratory conditions. The biosurfactants were produced by the yeast Candida sphaerica and by the bacterium Bacillus sp. cultivated in low-cost substrates. The ability of removing motor oil from soil by the two biosurfactants was identified and compared with that of the synthetic surfactants Tween 80 and Triton X-100. Both crude and isolated biosurfactants showed excellent effectiveness on motor oil removal from contaminated sand under kinetic conditions (70-90%), while the synthetic surfactants removed between 55 and 80% of the oil under the same conditions. The increase in biosurfactants and synthetic surfactants concentration did not enhance the removal of oil. A contact time of 5-10 min under agitation seemed to be enough for oil removal with the biosurfactants and synthetic surfactants tested. The crude and the isolated biosurfactant produced by C. sphaerica were able to remove high percentages of motor oil from packeded comumns (around 90%) when compared to the biosurfactant from Bacillus sp. (40%). For the degradation experiments conducted in motor oil contaminated sand enriched with sugar cane molasses, however, oil degradation was approximately 100% after 90 days in the presence of B. sp. cells, while the percentage of oil degradation did not exceed 50 % in the presence of C. sphaerica. The presence of the biosurfactants increased the degradation rate in 10-20%, especially during the first 45 days of the experiments, indicating that biosurfactants acted as efficient enhancers for hydrocarbon biodegradation. The results indicated the biosurfactants enhancing capability on both removal and rate of motor oil biodegradation in soil systems.

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcos_jose_chaprao.pdf: 527820 bytes, checksum: 33388a5f5443902c71ac903c521703d6 (MD5) Previous issue date: 2015-05-18 / The biosurfactants, tension active compounds produced by microorganisms, have been successfully used in bioremediation processes and soil washing since the efficiency of these biomolecules in increasing the dispersion and the biodegradation of hydrocarbons. Their properties such as low toxicity and biodegradability are also very attractive for environmental applications. Thus, this study investigated potential application of two biosurfactants for enhanced removal capability and biodegradation of motor oil contaminated sand under laboratory conditions. The biosurfactants were produced by the yeast Candida sphaerica and by the bacterium Bacillus sp. cultivated in low-cost substrates. The ability of removing motor oil from soil by the two biosurfactants was identified and compared with that of the synthetic surfactants Tween 80 and Triton X-100. Both crude and isolated biosurfactants showed excellent effectiveness on motor oil removal from contaminated sand under kinetic conditions (70-90%), while the synthetic surfactants removed between 55 and 80% of the oil under the same conditions. The increase in biosurfactants and synthetic surfactants concentration did not enhance the removal of oil. A contact time of 5-10 min under agitation seemed to be enough for oil removal with the biosurfactants and synthetic surfactants tested. The crude and the isolated biosurfactant produced by C. sphaerica were able to remove high percentages of motor oil from packeded comumns (around 90%) when compared to the biosurfactant from Bacillus sp. (40%). For the degradation experiments conducted in motor oil contaminated sand enriched with sugar cane molasses, however, oil degradation was approximately 100% after 90 days in the presence of B. sp. cells, while the percentage of oil degradation did not exceed 50 % in the presence of C. sphaerica. The presence of the biosurfactants increased the degradation rate in 10-20%, especially during the first 45 days of the experiments, indicating that biosurfactants acted as efficient enhancers for hydrocarbon biodegradation. The results indicated the biosurfactants enhancing capability on both removal and rate of motor oil biodegradation in soil systems. / Os biossurfactantes, compostos tensoativos produzidos por microorganismos, vem sendo utilizados com sucesso na remediação de solos em função da eficiência dessas biomoléculas no aumento da dispersão e da biodegradação de hidrocarbonetos e de suas propriedades como biodegradabilidade e toxicidade reduzida. Nesse sentido, esse trabalho teve como objetivo investigar a aplicação de dois biossurfactantes, sendo um obtido da levedura Candida sphaerica e outro da bactéria Bacillus sp., produzidos a partir de resíduos industriais, na remediação de hidrocarbonetos de óleo lubrificante de motor em solo arenoso contaminado em laboratório. Os biossurfactantes foram testados na remoção do óleo em ensaios cinéticos e estáticos. Estudos comparativos com os surfactantes sintéticos Tween 80 e Triton X-100 também foram conduzidos. Em seguida, os biossurfactantes foram aplicados na biorremediação do solo arenoso contaminado a fim de avaliar a capacidade dessas biomoléculas em facilitar a biodegradação microbiana do contaminante. Ambos os biossurfactantes brutos e isolados mostraram eficiência na remoção do óleo de motor da areia contaminada em condições cinéticas (70-90 %), enquanto que os surfactantes sintéticos removeram entre 55 e 80 % do óleo sob as mesmas condições. O aumento na concentração dos biossurfactantes e dos surfactantes sintéticos não aumentou o percentual de remoção do óleo, enquanto que um tempo de contato de 5-10 min, sob agitação, foi suficiente para a remoção do óleo por todos os agentes tensoativos testados. O biossurfactante bruto e isolado de C. sphaerica foi capaz de remover cerca de 90 % de óleo de motor nas colunas empacotadas quando comparado com o biotensoativo de B. sp., o qual removeu cerca de 40 % do óleo. Para os experimentos de degradação conduzidos na areia contaminada com o óleo de motor e enriquecida com melaço de cana de açúcar; no entanto, a degradação do óleo atingiu aproximadamente 100 % após 90 dias na presença das células do isolado de B. sp., enquanto que o percentual de degradação do óleo não ultrapassou os 50 % na presença da C. sphaerica. A presença dos biossurfactantes aumentou a taxa de degradação do óleo em 10-20 %, especialmente durante os primeiros 45 dias de experimento, indicando que os biossurfactantes aceleraram a taxa de degradação dos hidrocarbonetos. Os resultados obtidos demonstraram que os biossurfactantes testados são promissores como agentes de remediação, podendo agir não só na remoção de óleos como também no aumento da capacidade de biodegradação de poluentes hidrofóbicos em solos.

[pt] A interação entre bioreagentes e minerais vem sendo estudada por muitos anos. Os biossurfactantes de bactérias Rhodococcus opacus e Rhodococcus erythropolis podem se comportar como coletores e espumantes na flotação mineral. Este trabalho teve como objetivo avaliar a interação de diferentes porcentagens de misturas de Rhodococcus opacus e Rhodococcus erythropolis para recuperação de hematita de um rejeito minério de ferro de baixo teor, com o quartzo como principal mineral de ganga. A interação dos dois biossurfactantes foi investigada usando diferentes técnicas como a tensão superficial, o potencial zeta, o ângulo de contato (Ɵc) e a espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) para entender o comportamento nas diferentes interfaces. As análises de tensão superficial de cada biossurfactante em contato com a água atingiram o menor valor de 32.35 mN.m-1. (Rhodococcus opacus) e 31.41 mN.m-1. (Rhodococcus erythropolis) em meio ácido pH 3. As medições experimentais do potencial zeta revelaram a interação de ambos biossurfactantes nas superfícies da hematita e do quartzo. O ponto isoelétrico (IEP) da hematita foi próximo ao pH 3.40 e o ponto de reversão de carga depois de interagir com os biossurfactates Rhodococcus opacus e Rhodococcus erythropolis foi alcançado em pH 2.20 e pH 3.30. O IEP do quartzo ficou em torno de pH 2.12 e o potencial zeta diminuiu quando os dois biossurfactantes foram adicionados, não sendo possível obter o deslocamento do IEP após a interação com eles. O FTIR confirmou a afinidade da superfície da hematita com os dois biossurfactantes, ocorre o contrário no caso do quartzo, já que houve uma fraca adsorção na superfície. Finalmente o Ɵc da hematita (40°) após a interação por separado com biosurfactante do R. opacus mudou para 64° e com o biosurfactante R. erythropolis variou para 87°, estas mudanças mostraram uma boa hidrofobização da hematita. Os resultados dos testes de microflotação na célula modificada de Partridge-Smith revelaram que o aumento da proporção percentual de Rhodococcus erythropolis levou a um aumento na recuperação metalurgia de 48.07% e um teor de concentrado de ferro de 24.35%. / [en] The interaction between different bioreagents and minerals has been studied for many years. Rhodococcus opacus and Rhodococcus erythropolis biosurfactants can behave as collectors and frothers in mineral flotation. This work aims to evaluate the interaction between them mixed in different percentages for recovering hematite from an iron ore tailing composed of low grade of hematite and quartz as gangue. The interaction of these two biosurfactants was investigated using different techniques such surface tension, zeta potential, contact angle (Ɵc), and Fourier Transform Infrared (FTIR) to understand the behaviour at the different interfaces. The surface tension analyses of each biosurfactant in contact with water reached the lowest value in 32.35 mN.m-1 (Rhodococcus opacus) and 31.41 mN.m-1 (Rhodococcus erythropolis) at acidic conditions pH 3. The experimental zeta potential measurements revealed the positive interaction of both biosurfactants on the hematite surface. The isoelectric point (IEP) of hematite was near pH 3.40 and the charge reversal point of Rhodococcus opacus and Rhodococcus erythropolis was achieved in pH 2.20 and pH 3.30 respectively. The IEP of quartz was around pH 2.12 and the zeta potential decreased when both biosurfactants were added, it was not possible to get the displacement of the IEP after interaction with them. The FTIR analyses confirmed the affinity of hematite surface with both biosurfactants, the opposite happens in the case of quartz, there was weak adsorption on the surface. Finally, the Ɵc of hematite 40 ° after interaction with R. opacus biosurfactant increased to 64° and with R. erythropolis biosurfactant amplified to 87°. This changes indicate a good hydrophobization of hemtatite. The results of microflotation tests in the Partridge-Smith modified cell revealed that a huge percent proportion of R. erythropolis led to an increase in the metallurgic recovery of about 48.07% and 24.35 % of iron concentrate.