As soluções convencionais de tratamento biológico de corantes azo são baseadas em processos anaeróbio-aeróbios ocorrendo em unidades distintas. Este estudo avaliou o uso da aeração intermitente para a descoloração do Direct Black 22 (DB22) e biodegradação simultânea de subprodutos tóxicos no mesmo compartimento reacional. Os microrganismos utilizados foram obtidos de florestas tropicais e previamente adaptados a concentrações crescentes de DB22 (10-32,5 mg.L-1) em meio de cultivo. Os efeitos da concentração inicial de glicose (1 – 2 – 3 g.L-1) e aeração intermitente (0 – 4 – 8 h.d-1) sobre a descoloração, constante de descoloração e remoção de demanda química de oxigênio (DQO) foram investigados por planejamento fatorial e análise de superfície de resposta. Os testes foram conduzidos com água residuária (AR) que simulava a composição dos efluentes de lavanderias têxteis do agreste pernambucano. Os resultados demonstraram que a descoloração no longo prazo não foi inibida para ciclos de aeração de até 4 h.d-1, embora menores velocidades de remoção de cor tenham sido obtidas nestas condições. Os efeitos negativos da aeração foram significativamente reduzidos pelo aumento da concentração de glicose na AR. Ademais, a remoção de DQO foi potencializada com o aumento da frequência de aeração. Após descoloração do DB22 nos ensaios não aerados, verificou-se a formação de picos de absorbância relacionados à presença de aminas aromáticas ou outros intermediários da descoloração redutiva; o que não ocorreu nos experimentos aerados. Estes fatores resultaram em menor toxicidade à Daphnia magna em experimento modelo com nível intermediário de aeração. O sequenciamento do gene 16S rRNA na plataforma Illumina HiSeq revelou a presença de gêneros de bactérias conhecidos por produzirem enzimas envolvidas na biodegradação do azo. Observou-se, ainda, uma correlação positiva entre diversidade microbiana e eficiência de descoloração. Os resultados sugerem que a estratégia de aeração intermitente, corretamente implementada, pode melhorar a performance do tratamento biológico de efluentes têxteis que contém azo-corantes. / Conventional technologies for biological treatment of azo dyes are based on anaerobic-aerobic processes taking place into distinct units. This study evaluated the use of intermittent aeration strategy for decolorization of the Direct Black 22 (DB22) and simultaneous biodegradation of metabolites. Microorganisms were obtained from tropical forests and previously acclimated to increasing concentrations of DB22 (10-32.5 mg.L-1) in growth medium. Effects of initial glucose concentration (1 – 2 – 3 g.L-1) and intermittent aeration (0 – 4 – 8 cycles.d-1) on response variables decolorization, decolorization rate, and removal of chemical oxygen demand (COD) were investigated using factorial design and response surface analysis. Tests were conducted using a wastewater that simulated the composition of textile laundry effluents from a region with harsh climate in the state of Pernambuco, known as agreste pernambucano. Results showed long-term decolorization was not impaired for up to 4 cycles.d-1 of aeration, although a decrease in color removal velocities was observed in these experiments. Negative impacts of aeration were significantly reduced by increasing initial glucose concentration. Moreover, COD removal was enhanced with increased aerations levels. After DB22 degradation in non-aerated batches, the formation of absorbance peaks associated with aromatic amines and other byproducts of reductive decolorization was observed; which did not occur in the aerated experiments. These resulted in lower toxicity to Daphnia magna in model experiment using intermediate level of aeration. 16S rRNA gene sequencing on the Illumina HiSeq platform revealed the presence of several bacteria known to produce enzymes involved in azo compounds degradation. Furthermore, a positive correlation between microbial diversity and decolorization efficiency was observed. Results suggest intermittent aeration strategy can enhance biological treatment of textile effluents containing azo dyes when correctly implemented.

Altos fluxos positivos de metano para a atmosfera foram detectados na região amazônica. O gás metano é o segundo mais importante gás de efeito estufa e micro-organismos pertencentes ao Domínio Archaea são responsáveis pela produção de aproximadamente 70% do metano emitido para a atmosfera anualmente. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a diversidade de arqueias em sedimentos dos rios Floresta e Madeira através de técnicas moleculares e do cultivo de arqueias metanogênicas. A maior parte das sequências obtidas nas duas bibliotecas pertence ao domínio Crenarchaeota, algumas com similaridade menor que 97% às sequências depositadas nos bancos de dados, revelando a existência de grupos ainda não descritos na literatura. Nos enriquecimentos do sedimento do rio Madeira detectaram-se células pertencentes às famílias Methanosarcinaceae e Methanobacteriaceae pelo emprego de sondas fluorescentes de RNA. Culturas dos gêneros Methanosarcina e Methanobacterium foram estabelecidas em laboratório. A grande diversidade de arqueias não cultivadas encontrada vem reforçar a necessidade de se estudar esse grupo, especialmente sua fisiologia e, consequentemente, seu papel ecológico nos diversos ambientes em que são encontrados. / High positive fluxes of methane to the atmosphere have been detected in the Amazonian region. Methane is the second most important greenhouse gas and microorganisms belonging to the Archaea domain are responsible for approximately 70% of the total methane emitted to the atmosphere annually. The objective of this work was to characterize the Archaea diversity in two sites at Madeira and Floresta rivers sediments using molecular techniques and the culturing of methanogenic archaea. Most sequences obtained in the libraries from both rivers belonged to the Crenarchaeota domain, and around half of them presented less than 97% of similarity to sequences available in databases, revealing the existence of new archaea groups yet to be described in the literature. Cells belonging to the Methanosarcinaceae and Methanobacteriaceae families were detected in the enrichment cultures from Madeira River through the use of RNA fluorescent probes. Strains of Methanosarcina sp. and Methanobacterium sp. are being maintained under laboratory conditions. The great diversity of uncultured Archaea found emphasizes the need to study this group, mainly its physiology and, consequently, its role in the diverse environments they occupy.

A Política Nacional de Resíduos Sólidos, instituída pela Lei Federal 12.305 em agosto de 2010 e regulamentada pelo Decreto 7.404, em 23 de dezembro de 2010, estabeleceu um novo paradigma na gestão e gerenciamento dos resíduos sólidos no Brasil. Entre as mudanças apresentadas, uma das mais relevantes é a que prioriza o não aterramento da fração orgânica e a recuperação energética dos resíduos. Por esse motivo, a busca por novas tecnologias para o tratamento desses resíduos tem sido intensificada nos últimos anos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho busca avaliar o potencial de se realizar estratégias para aclimatação de lodos anaeróbios em possíveis inoculações de biometanizadores alimentados com fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos (FORSU). Foram analisados dois diferentes lodos, esses em função da decomposição e estabilização da FORSU por meio de ensaios de biodegradabilidade anaeróbia. O primeiro, lodo ETE (LE), foi coletado de um reator UASB, utilizado para tratamento de esgoto sanitário doméstico, já o segundo, lodo Aterro (LA), foi coletado de uma lagoa de acúmulo de lixiviados em um aterro sanitário desativado. Para os ensaios, utilizaram-se frascos Duran® de 250 mL, incubados a 35°C, considerando-se a co-digestão nas seguintes relações resíduo/inóculo (R0/I0): 1/16, 1/8, 1/4, 1/2 e 1/1 gSTVresíduo.gSTVinóculo-1. As estratégias de aclimatação consistiram em manter o inóculo para as próximas bateladas, bem como, dobrar as relações (R0/I0) com sucessivas alimentações realizadas em três bateladas sequenciais. Para que fossem possíveis o controle e a verificação do processo ao longo das bateladas, foram realizadas análises físico-químicas, microbiológicas, cinéticas e de atividade metanogênica específica (AME). Os inóculos adaptaram-se de imediato à FORSU, tendo sido verificada produção crescente de metano já nos primeiros dias dos testes. Os melhores resultados do potencial bioquímico de metano foram obtidos pelas menores relações (R0/I0) para ambos os inóculos. As maiores relações (R0/I0) influenciaram negativamente o desempenho do processo de biometanização para o inóculo LE, verificada pelas menores taxas máximas de rendimento de metano e maiores fase lag. Para o inóculo LA, ao final do processo de aclimatação foi verificado maior índice de diversidade para o Domínio Archaea, corroborando com os resultados obtidos pela quantidade de micro-organismos metanogênicos. Essas verificações se deram por meio de análises de microscopia óptica e pelos maiores valores obtidos nos testes de AME. Destarte, conclui-se que a estratégia de aclimatação se utilizando das menores relações (R0/I0): 1/16, 1/8 e 1/4 para o inóculo LA, possui o maior potencial, sendo esse na inoculação em maiores relações (R0/I0) na partida de biometanizadores alimentados com fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos, logo, garantindo-se efetividade no processo. / The National Policy on Solid Waste, instituted by Federal Law 12,305 in august 2010 and regulated by Decree 7404, on december 23, 2010, established a new paradigm in the management of solid waste in Brazil. Among the changes presented, one of the most relevant is the one that prioritizes the non-grounding of the organic fraction and the energy recovery of the waste. For this reason, the search for new technologies for the treatment of this waste has been intensified in recent years. In this context, the objective of this work is to evaluate the potential of strategies for acclimatization of anaerobic sludge in possible inoculations of biomethanizers fed with organic fraction of municipal solid waste (OFMSW). Two different sludges were analyzed, as a function of the decomposition and stabilization of OFMSW by anaerobic biodegradability tests. The first, ETE sludge (LE), was collected from a UASB reactor, used to treat domestic sanitary sewage, while the second, Aterro sludge (LA) was collected from a pond of leachate accumulation in a deactivated landfill. For the tests, 250 ml Duran® flasks incubated at 35°C were used, considering co-digestion in the following residue/inoculum ratios (R0/I0): 1/16, 1/8, 1/4, 1/2 and 1/1 gSTVresidue.gSTVinoculum-1. The acclimation strategies consisted in maintaining the inoculum for the next batch, as well as doubling the ratios (R0/I0) with successive feedings performed in three sequential batches. In order to control and verify the process throughout the batch, physical-chemical, microbiological, kinetic and specific methanogenic activity (SMA) analyzes were performed. The inocula immediately adapted to OFMSW, and there was a growing production of methane already in the first days of the tests. The best results of the biochemical potential of methane were obtained by the lower ratios (R0/I0) for both inoculum. The higher ratios (R0/I0) negatively influenced the performance of the biomethanization process for the LE inoculum, verified by the lower maximum methane yield rates and higher lag phase. For the inoculum LA, at the end of the acclimation process, a higher diversity index was verified for the Archaea Domain, corroborating with the results obtained by a number of methanogenic microorganisms. These tests were carried out by means of optical microscopy and the highest values obtained in the SMA tests. Therefore, it is concluded that the acclimation strategy using the lowest ratios (R0/I0): 1/16, 1/8 and 1/4 for the inoculum LA, has the highest potential, being inoculated at higher rates (R0/I0) at the start of biomethanizers fed with organic fraction of municipal solid waste, thus, ensuring effectiveness in the process.

O objetivo deste trabalho foi estudar a aplicação de reator anaeróbio serial (RAS) no processamento de vinhaça de cana-de-açúcar para a remoção de matéria orgânica e produção de biogás, submetido ao aumento gradativo de carregamento orgânico. Para tanto, foi utilizado um reator composto por quatro câmaras em série denominadas C1, C2, C3 e C4, com capacidade de 5 L cada, totalizando um volume de 20 L. A primeira etapa do trabalho (Etapa 1) consistiu na operação e monitoramento do reator RAS partindo-se da aplicação da carga orgânica volumétrica (COV) de 0,5 kg DQO m-3.d-1 até a obtenção da COV de 2,5 kg DQO m-3.d-1. Na segunda etapa (Etapa 2) foram operados reatores em batelada sequencial, simulando a operação contínua do reator RAS, visando estudar o efeito do aumento de taxas de carregamento orgânico aplicado. O reator RAS operou sob baixos valores de COVglobal e COALglobal aplicados na Etapa 1, obtendo-se máximas de 2,50 kg DQO m-3.d-1 e 0,167 kg STV m-3.d-1, respectivamente. Os resultados obtidos da Etapa 1 indicam satisfatória remoção global média de matéria orgânica na forma de DQO, superiores a 90 %, propiciada pela adaptação da biomassa ao longo dos reatores sequenciais. O metano apresentou-se como o gás predominante na composição do biogás produzido, com valores acima de 75 %, que confirmam o estabelecimento do sistema metanogênico pleno. Em todos os compartimentos dos reatores sequenciais verificou-se maior abundância relativa para os domínios Archaea e Bacteria os gêneros Methanosaeta, produtores de metano e, T78, responsável pela degradação de açúcares, respectivamente. Principalmente para os reatores C3 e C4, observou-se adaptação de algumas populações para ambos os domínios Bacteria e Archaea indicado pelo menor índice de diversidade e aumento da dominância. O aumento das taxas de carregamento orgânico aplicado ao lodo, estipuladas nos ensaios em batelada na Etapa 2, propiciou o aumento dos valores de carga orgânica aplicada para todos os reatores. Com o aumento do carregamento orgânico aplicado, observa-se o aumento e acúmulo de ácidos orgânicos para todas as fases dos ensaios, principalmente o acético. A produção de metano foi significativa na operação dos reatores em batelada, principalmente em C1. De forma geral, os resultados obtidos demonstraram o bom desempenho do processamento da vinhaça de cana-de açúcar em reator compartimentado tipo RAS para a remoção de matéria orgânica e produção de biogás. / The aim of this study was to investigate the application of an anaerobic serial reactor (ASR) in the sugarcane stillage processing for the removal of organic matter and biogas production, submitted to the gradual increase in organic loading rate. ASR reactor consisted of four reactors operated in series (C1, C2, C3 and C4), each with a reaction volume of 5 L (total volume of 20 L). The first step (Step 1) consisted of reactor operation and monitoring; organic loading rate was gradually increased from 0.5 kg COD m-3d-1 up to 2.5 kg COD m-3 d-1. In the second step (Step 2), sequential batch reactors were operated, simulating the continuous ASR reactor operation, aiming to study the effect of the increase of organic load applied to sludge (OLS). The ASR reactor operated under low values of COVglobal and COALglobal applied in Step 1, obtaining a maximum 2.50 kg COD m-3d-1 and 0.167 kg TVS/m-3d-1, respectively. The results obtained from Step 1 indicated satisfactory removal of the global average organic matter in the form of COD more than 90 %, caused by adaptation of the biomass along the sequential reactors. Methane appeared to be the predominant gas in biogas composition, with values above 75%, which confirmed the establishment of the full methanogenic system. In all compartments of the sequential reactors, there was a higher relative abundance for the domains Archaea and Bacteria of the genera Methanosaeta, methane producers, and T78, which is responsible for degradation of sugars, respectively. Especially for the reactors C3 and C4, the adaptation of some populations for both domains Bacteria and Archaea indicated was observed by the lower diversity index and increase in dominance. The increase of the organic loading rates applied to the sludge, as established in the batch tests, increased the organic load values applied to all reactors. With the increase of organic loading applied, an increase in the accumulation of organic acids, mainly acetic, for all stages and the batch tests. Methane production was significant in the operation of batch reactors, mainly in the C1. In general, the results obtained showed good performance of the processing of the sugarcane stillage in serial reactor (ASR) for the removal of organic matter and biogas production.

O objetivo deste trabalho foi estudar a aplicação de reator anaeróbio serial (RAS) no processamento de vinhaça de cana-de-açúcar para a remoção de matéria orgânica e produção de biogás, submetido ao aumento gradativo de carregamento orgânico. Para tanto, foi utilizado um reator composto por quatro câmaras em série denominadas C1, C2, C3 e C4, com capacidade de 5 L cada, totalizando um volume de 20 L. A primeira etapa do trabalho (Etapa 1) consistiu na operação e monitoramento do reator RAS partindo-se da aplicação da carga orgânica volumétrica (COV) de 0,5 kg DQO m-3.d-1 até a obtenção da COV de 2,5 kg DQO m-3.d-1. Na segunda etapa (Etapa 2) foram operados reatores em batelada sequencial, simulando a operação contínua do reator RAS, visando estudar o efeito do aumento de taxas de carregamento orgânico aplicado. O reator RAS operou sob baixos valores de COVglobal e COALglobal aplicados na Etapa 1, obtendo-se máximas de 2,50 kg DQO m-3.d-1 e 0,167 kg STV m-3.d-1, respectivamente. Os resultados obtidos da Etapa 1 indicam satisfatória remoção global média de matéria orgânica na forma de DQO, superiores a 90 %, propiciada pela adaptação da biomassa ao longo dos reatores sequenciais. O metano apresentou-se como o gás predominante na composição do biogás produzido, com valores acima de 75 %, que confirmam o estabelecimento do sistema metanogênico pleno. Em todos os compartimentos dos reatores sequenciais verificou-se maior abundância relativa para os domínios Archaea e Bacteria os gêneros Methanosaeta, produtores de metano e, T78, responsável pela degradação de açúcares, respectivamente. Principalmente para os reatores C3 e C4, observou-se adaptação de algumas populações para ambos os domínios Bacteria e Archaea indicado pelo menor índice de diversidade e aumento da dominância. O aumento das taxas de carregamento orgânico aplicado ao lodo, estipuladas nos ensaios em batelada na Etapa 2, propiciou o aumento dos valores de carga orgânica aplicada para todos os reatores. Com o aumento do carregamento orgânico aplicado, observa-se o aumento e acúmulo de ácidos orgânicos para todas as fases dos ensaios, principalmente o acético. A produção de metano foi significativa na operação dos reatores em batelada, principalmente em C1. De forma geral, os resultados obtidos demonstraram o bom desempenho do processamento da vinhaça de cana-de açúcar em reator compartimentado tipo RAS para a remoção de matéria orgânica e produção de biogás. / The aim of this study was to investigate the application of an anaerobic serial reactor (ASR) in the sugarcane stillage processing for the removal of organic matter and biogas production, submitted to the gradual increase in organic loading rate. ASR reactor consisted of four reactors operated in series (C1, C2, C3 and C4), each with a reaction volume of 5 L (total volume of 20 L). The first step (Step 1) consisted of reactor operation and monitoring; organic loading rate was gradually increased from 0.5 kg COD m-3d-1 up to 2.5 kg COD m-3 d-1. In the second step (Step 2), sequential batch reactors were operated, simulating the continuous ASR reactor operation, aiming to study the effect of the increase of organic load applied to sludge (OLS). The ASR reactor operated under low values of COVglobal and COALglobal applied in Step 1, obtaining a maximum 2.50 kg COD m-3d-1 and 0.167 kg TVS/m-3d-1, respectively. The results obtained from Step 1 indicated satisfactory removal of the global average organic matter in the form of COD more than 90 %, caused by adaptation of the biomass along the sequential reactors. Methane appeared to be the predominant gas in biogas composition, with values above 75%, which confirmed the establishment of the full methanogenic system. In all compartments of the sequential reactors, there was a higher relative abundance for the domains Archaea and Bacteria of the genera Methanosaeta, methane producers, and T78, which is responsible for degradation of sugars, respectively. Especially for the reactors C3 and C4, the adaptation of some populations for both domains Bacteria and Archaea indicated was observed by the lower diversity index and increase in dominance. The increase of the organic loading rates applied to the sludge, as established in the batch tests, increased the organic load values applied to all reactors. With the increase of organic loading applied, an increase in the accumulation of organic acids, mainly acetic, for all stages and the batch tests. Methane production was significant in the operation of batch reactors, mainly in the C1. In general, the results obtained showed good performance of the processing of the sugarcane stillage in serial reactor (ASR) for the removal of organic matter and biogas production.

A Política Nacional de Resíduos Sólidos, instituída pela Lei Federal 12.305 em agosto de 2010 e regulamentada pelo Decreto 7.404, em 23 de dezembro de 2010, estabeleceu um novo paradigma na gestão e gerenciamento dos resíduos sólidos no Brasil. Entre as mudanças apresentadas, uma das mais relevantes é a que prioriza o não aterramento da fração orgânica e a recuperação energética dos resíduos. Por esse motivo, a busca por novas tecnologias para o tratamento desses resíduos tem sido intensificada nos últimos anos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho busca avaliar o potencial de se realizar estratégias para aclimatação de lodos anaeróbios em possíveis inoculações de biometanizadores alimentados com fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos (FORSU). Foram analisados dois diferentes lodos, esses em função da decomposição e estabilização da FORSU por meio de ensaios de biodegradabilidade anaeróbia. O primeiro, lodo ETE (LE), foi coletado de um reator UASB, utilizado para tratamento de esgoto sanitário doméstico, já o segundo, lodo Aterro (LA), foi coletado de uma lagoa de acúmulo de lixiviados em um aterro sanitário desativado. Para os ensaios, utilizaram-se frascos Duran® de 250 mL, incubados a 35°C, considerando-se a co-digestão nas seguintes relações resíduo/inóculo (R0/I0): 1/16, 1/8, 1/4, 1/2 e 1/1 gSTVresíduo.gSTVinóculo-1. As estratégias de aclimatação consistiram em manter o inóculo para as próximas bateladas, bem como, dobrar as relações (R0/I0) com sucessivas alimentações realizadas em três bateladas sequenciais. Para que fossem possíveis o controle e a verificação do processo ao longo das bateladas, foram realizadas análises físico-químicas, microbiológicas, cinéticas e de atividade metanogênica específica (AME). Os inóculos adaptaram-se de imediato à FORSU, tendo sido verificada produção crescente de metano já nos primeiros dias dos testes. Os melhores resultados do potencial bioquímico de metano foram obtidos pelas menores relações (R0/I0) para ambos os inóculos. As maiores relações (R0/I0) influenciaram negativamente o desempenho do processo de biometanização para o inóculo LE, verificada pelas menores taxas máximas de rendimento de metano e maiores fase lag. Para o inóculo LA, ao final do processo de aclimatação foi verificado maior índice de diversidade para o Domínio Archaea, corroborando com os resultados obtidos pela quantidade de micro-organismos metanogênicos. Essas verificações se deram por meio de análises de microscopia óptica e pelos maiores valores obtidos nos testes de AME. Destarte, conclui-se que a estratégia de aclimatação se utilizando das menores relações (R0/I0): 1/16, 1/8 e 1/4 para o inóculo LA, possui o maior potencial, sendo esse na inoculação em maiores relações (R0/I0) na partida de biometanizadores alimentados com fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos, logo, garantindo-se efetividade no processo. / The National Policy on Solid Waste, instituted by Federal Law 12,305 in august 2010 and regulated by Decree 7404, on december 23, 2010, established a new paradigm in the management of solid waste in Brazil. Among the changes presented, one of the most relevant is the one that prioritizes the non-grounding of the organic fraction and the energy recovery of the waste. For this reason, the search for new technologies for the treatment of this waste has been intensified in recent years. In this context, the objective of this work is to evaluate the potential of strategies for acclimatization of anaerobic sludge in possible inoculations of biomethanizers fed with organic fraction of municipal solid waste (OFMSW). Two different sludges were analyzed, as a function of the decomposition and stabilization of OFMSW by anaerobic biodegradability tests. The first, ETE sludge (LE), was collected from a UASB reactor, used to treat domestic sanitary sewage, while the second, Aterro sludge (LA) was collected from a pond of leachate accumulation in a deactivated landfill. For the tests, 250 ml Duran® flasks incubated at 35°C were used, considering co-digestion in the following residue/inoculum ratios (R0/I0): 1/16, 1/8, 1/4, 1/2 and 1/1 gSTVresidue.gSTVinoculum-1. The acclimation strategies consisted in maintaining the inoculum for the next batch, as well as doubling the ratios (R0/I0) with successive feedings performed in three sequential batches. In order to control and verify the process throughout the batch, physical-chemical, microbiological, kinetic and specific methanogenic activity (SMA) analyzes were performed. The inocula immediately adapted to OFMSW, and there was a growing production of methane already in the first days of the tests. The best results of the biochemical potential of methane were obtained by the lower ratios (R0/I0) for both inoculum. The higher ratios (R0/I0) negatively influenced the performance of the biomethanization process for the LE inoculum, verified by the lower maximum methane yield rates and higher lag phase. For the inoculum LA, at the end of the acclimation process, a higher diversity index was verified for the Archaea Domain, corroborating with the results obtained by a number of methanogenic microorganisms. These tests were carried out by means of optical microscopy and the highest values obtained in the SMA tests. Therefore, it is concluded that the acclimation strategy using the lowest ratios (R0/I0): 1/16, 1/8 and 1/4 for the inoculum LA, has the highest potential, being inoculated at higher rates (R0/I0) at the start of biomethanizers fed with organic fraction of municipal solid waste, thus, ensuring effectiveness in the process.

Xylanases have an important role as biocatalysts in different agroindustrial processes, such as saccharification of plant residues for the production of ethanol and bleaching of wood pulp for the production of pulp. On an industrial scale, these processes may require extreme pH or temperature, which require enzymes compatible with these conditions. Most enzymes available or showing commercial potential is synthesized by fungi or bacteria belonging to a few genera. Evaluation of rare isolation bacteria is an important strategy to expand the diversity of xylanases and their potential in terms of activity, stability and technological application. The aim of this study was to evaluate a collection of common and rare isolation soil bacteria regarding to xylanase activity and characterize the stability conditions of temperature and pH. The analyzed collection consists of 120 isolates with representatives from six phyla that were subjected to screening for xylanase activity in pure cultures and in the extracellular proteic extract (EPE). The ratio between the halos diameters of xylan hydrolysis and in the colonies on solid medium (ratio H:C), incubated at 30 ° C for up to 14 days, was used for the evaluation of cultures as a selection criteria. The effects of different sources of variation in the bacteria isolation stage (original soil, culture medium, solidifying agent, inoculum dilution and plating method and incubation time to colony appearance) and the group of bacterial isolation (rare or common) on the frequency of isolates with high xylanase activity were evaluated based on the ratio H:C. EPEs were obtained in liquid media containing xylan inoculated with the eleven isolates with highest ratios H:C. The extracts were evaluated for the specific xylanase activity at 50 °C for 1 h. Extracts of the three isolates with the highest potential for activity under this condition were evaluated for optimum activity, stability, activity at 60 oC and at pH 4.0, 5.5 and 8.0. Twenty-two isolates (25%), including eight from rare isolation, showed xylanase activity under the conditions evaluated, and found a high variability (> 230%) between these isolates. No isolation factor or rare or common isolation condition were associated with efficiency of xylanase activity in solid medium. High variability in specific xylanase activity in EPEs was also found among isolates (1500%), highlighting two rare isolates (TC119 and TC21), from Alfaproteobacteria class, and one common isolate (TC99), from Ralstoniaceae family. Extracellular xylanases from TC21 and TC119 showed high relative activity at temperatures up to 70 oC and were insensitive to pH in the range 4.0 to 8.0; however, TC99 isolate showed optimum temperature at 40 °C and low stability to temperature and pH. Extracellular xylanases from TC119 showed no cellulolytic activity. Rare isolation soil bacteria show high potential as a source of extracellular xylanases adapted to extreme pH and temperature conditions, which are required in agroindustrial processes. / As xilanases apresentam papel relevante como biocatalisadores de diferentes processos agroindustriais, como a sacarificação de resíduos vegetais para a produção de etanol e o clareamento de polpas de madeira para a produção de celulose. Em escala industrial, estes processos podem requerer pH e, ou, temperatura extremos, os quais demandam enzimas compatíveis com estas condições. A maioria das enzimas disponíveis ou com potencial comercial é sintetizada de fungos ou de bactérias pertencentes a poucos gêneros. A avaliação de bactérias de isolamento raro constitui-se em estratégia importante para ampliar a diversidade de xilanases e suas potencialidades em termos de atividade, estabilidade e aplicação tecnológica. O objetivo deste trabalho foi avaliar uma coleção de bactérias do solo de isolamento comum e raro quanto à atividade de xilanases e caracterizar estas enzimas quanto à estabilidade a condições contrastantes de temperatura e pH. A coleção analisada é composta de 120 isolados com representantes de seis filos e foi submetida à seleção quanto à atividade de xilanases em culturas puras e no extrato proteico extracelular (EPE). Para a avaliação das culturas, utilizou-se como critério de seleção a relação entre os diâmetros de halos de hidrólise de xilana e das colônias em meio sólido (relação H:C), incubado a 30 oC por até 14 dias. Os efeitos de diferentes fontes de variação da fase de isolamento destas bactérias (solo de origem, meio de cultura, agente solidificante, diluição do inóculo e método de plaqueamento e tempo de incubação até surgimento de colônias) e do grupo de isolamento bacteriano (raro ou comum) sobre a frequência de isolados com alta atividade de xilanase foram avaliados com base na relação H:C. EPEs foram obtidos em meios líquidos contendo xilana inoculados com os onze isolados com maiores relações H:C. Os extratos foram avaliados quanto à atividade específica de xilanases a 50 oC, por 1 h. Os extratos dos três isolados com maior potencial de atividade sob esta condição foram avaliados quanto à temperatura ótima de atividade, estabilidade de atividade a 60 oC e a valores de pH 4,0, 5,5 e 8,0. Vinte e dois isolados (25%), incluindo oito de isolamento raro, apresentaram atividade de xilanase nas condições avaliadas, sendo encontrada uma alta variabilidade (>230%) entre estes isolados. Nenhum fator de isolamento ou a condição de isolado raro ou comum foram associadas à eficiência de atividade de xilanases em meio sólido. Alta variabilidade de atividade específica de xilanases nos EPEs também foi encontrada entre os isolados (1500%), com destaque para dois de cultivo raro (TC119 e TC21), da classe Alfaproteobacteria, e um de cultivo comum (TC99), da família Ralstoniaceae. As xilanases extracelulares de TC119 e TC21 apresentaram elevada atividade relativa em temperaturas de até 70 oC e foram pouco sensíveis ao pH na faixa de 4,0 a 8,0; entretanto, as de TC99 apresentaram temperatura ótima de 40 oC, baixa estabilidade a temperatura e pH. Xilanases extracelulares de TC119 não apresentaram atividade celulolítica. Bactérias do solo de isolamento raro apresentam alto potencial como fonte de xilanases extracelulares adaptadas a condições extremas de pH e temperatura requeridas em processos agroindustriais.

Altos fluxos positivos de metano para a atmosfera foram detectados na região amazônica. O gás metano é o segundo mais importante gás de efeito estufa e micro-organismos pertencentes ao Domínio Archaea são responsáveis pela produção de aproximadamente 70% do metano emitido para a atmosfera anualmente. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a diversidade de arqueias em sedimentos dos rios Floresta e Madeira através de técnicas moleculares e do cultivo de arqueias metanogênicas. A maior parte das sequências obtidas nas duas bibliotecas pertence ao domínio Crenarchaeota, algumas com similaridade menor que 97% às sequências depositadas nos bancos de dados, revelando a existência de grupos ainda não descritos na literatura. Nos enriquecimentos do sedimento do rio Madeira detectaram-se células pertencentes às famílias Methanosarcinaceae e Methanobacteriaceae pelo emprego de sondas fluorescentes de RNA. Culturas dos gêneros Methanosarcina e Methanobacterium foram estabelecidas em laboratório. A grande diversidade de arqueias não cultivadas encontrada vem reforçar a necessidade de se estudar esse grupo, especialmente sua fisiologia e, consequentemente, seu papel ecológico nos diversos ambientes em que são encontrados. / High positive fluxes of methane to the atmosphere have been detected in the Amazonian region. Methane is the second most important greenhouse gas and microorganisms belonging to the Archaea domain are responsible for approximately 70% of the total methane emitted to the atmosphere annually. The objective of this work was to characterize the Archaea diversity in two sites at Madeira and Floresta rivers sediments using molecular techniques and the culturing of methanogenic archaea. Most sequences obtained in the libraries from both rivers belonged to the Crenarchaeota domain, and around half of them presented less than 97% of similarity to sequences available in databases, revealing the existence of new archaea groups yet to be described in the literature. Cells belonging to the Methanosarcinaceae and Methanobacteriaceae families were detected in the enrichment cultures from Madeira River through the use of RNA fluorescent probes. Strains of Methanosarcina sp. and Methanobacterium sp. are being maintained under laboratory conditions. The great diversity of uncultured Archaea found emphasizes the need to study this group, mainly its physiology and, consequently, its role in the diverse environments they occupy.