Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-06-19T12:11:19Z No. of bitstreams: 1 resumo.pdf: 14708 bytes, checksum: ee6ebfef2e7d5008fceffdd053b1d02d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-19T12:11:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 resumo.pdf: 14708 bytes, checksum: ee6ebfef2e7d5008fceffdd053b1d02d (MD5) Previous issue date: 2005-09-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A remediação de áreas contaminadas com petróleo ou seus derivados pode ser realizada com a utilização de bactérias que apresentem características que possibilitem a degradação desses compostos ou sua transformação em formas menos tóxicas. Os processos de biorremediação requerem muitas vezes o transporte de microrganismos selecionados através de matrizes porosas com baixa condutividade hidráulica, o que pode ser alcançado pela técnica de eletrocinese. Esse processo pode resultar em condições de meio estressante para as bactérias, levando a modificações das características da superfície celular, da capacidade de adesão e, conseqüentemente, da eficiência de transporte. Este trabalho teve por objetivos estudar as propriedades da superfície celular que influenciam a adesão de isolados de bactérias a um solo franco argiloso; as alterações dessas características mediadas pela escassez de nitrogênio; e a aplicação da eletrocinese, no mesmo solo, como ferramenta para o transporte de esporos de Bacillus subtilis LBBMA 155 e de células desnutridas de Pseudomonas sp. LBBMA 81A. As bactérias com menores valores de hidrofobicidade e de cargas celulares superficiais positivas, caracterizadas como Stenotrophomonas maltophilia LBBMA 105A e isolados LBBMA F3 e 86 (não-identificados), apresentaram também as menores tendências de adesão às partículas de solo. As propriedades da superfície celular que afetam a adesão das bactérias às partículas de solo foram alteradas durante a manutenção das células em meio com escassez de nitrogênio. As modificações apresentaram um padrão diferenciado para cada um dos isolados testados. Portanto, o emprego da desnutrição requer criteriosa avaliação para vislumbrar se as alterações resultantes atendem aos requisitos necessários para a utilização das células desnutridas em uma dada aplicação biotecnológica. No ensaio de transporte mediado pela eletrocinese, as células vegetativas desnutridas de Pseudomonas sp. LBBMA 81A e os esporos de Bacillus subtilis LBBMA 155 foram distribuídos hiperbolicamente ao longo de todo o corpo-de-prova, constituído de cilindro de solo adensado. Os esporos de B. subtilis LBBMA 155 foram transportados com maior eficiência do que as células vegetativas desnutridas de Pseudomonas sp. A tendência de adesão ao solo não foi fator determinante no transporte das células. O maior transporte dos esporos de B. subtilis foi atribuído ao maior valor de cargas superficiais negativas nessa estrutura. Este trabalho demonstra que a eletrocinese pode ser utilizada para o transporte de bactérias em solos com baixa condutividade hidráulica. / The remediation of petroleum-contaminated sites can be accomplished by using bacterial strains able to degrade or to transform the compounds to less toxic forms. For some bioremediation designs, the transport of selected microorganism through porous matrix is required. The transport of bacterial cells through porous media with low hydraulic conductivity can be facilitated by electrokinesis. The change in cell surface properties in the presence of electric currents is of concern when the potential to manipulate bacterial movement with electric fields is conceived. Also, during transportation, the bacteria may be subjected to stress conditions, like nutrient limitation, which may change their physiological state. Consequently, the cell surface characteristics and adhesion capacity may be altered, affecting the transport efficiency. The aim of this work was to study the effects of cellular surface characteristics in adhesion properties and electrokinesis-facilitated transport of bacterial strains, isolated from petroleum-contaminated environment, in a silt-loam soil. Bacterial strains with low cell surface hydrophobicity and low positive charges, identified as Stenotrophomonas maltophilia LBBMA 105A and the strains LBBMA F3 and 86 (not xiiidentified), had the lowest adhesion to soil particles. The bacterial strains had different patterns of changes in cellular surface properties that affect the bacterial adhesion to soil particles during cultivation in nitrogen-limited medium. Nitrogen-starved vegetative cells of Pseudomonas sp. LBBMA 81A and endospores of Bacillus subtilis LBBMA 155 were hyperbolically distributed through the compacted soil cylinder during the electrokinetic transportation assay. The transportation efficiency of Bacillus subtilis LBBMA 155 spores was higher than of Pseudomonas sp. starved vegetative cells. The soil adhesion property was not the determining factor for cell transportation. The higher transport efficiency of endospores was attributed to their higher negative charges values. It is concluded that the electrokinesis technique can be used for bacteria transportation in soils characterized by low hydraulic conductivity.

[pt] Solos residuais são geralmente pobres em nutrientes. Isto prejudica a aplicação da atenuação natural monitorada em sítios contaminados com compostos orgânicos no Brasil. Para que o processo de biodegradação obtenha sucesso torna-se necessário à adição de nutrientes inorgânicos essenciais, como o fosfato e o nitrato, na massa de solo. Contudo, este processo deve ser estritamente controlado buscando atingir o equilíbrio de carbono:nitrogênio -C/N- mais favorável. Em solos com baixa condutividade hidráulica a adição de compostos inorgânicos na amostra de solo pode ser alcançada através da eletrocinese. O programa experimental desenvolvido neste trabalho objetivou avaliar a viabilidade do transporte de nitrato de amônio em um solo residual maduro do Município de Duque de Caxias através da eletrocinese. O programa também buscou acessar a variação na microbiota em decorrência da exposição prolongada de um campo elétrico. Os resultados obtidos no programa experimental revelaram que o nitrato de amônio pode ser transportado facilmente através de solos residuais. Também foi observado que houve um aumento de uma ordem de magnitude na população microbiana dentro da amostra de solo após a aplicação do potencial elétrico. Resultados preliminares indicaram que a eletrocinese pode ser uma alternativa para estimular a biorremediação de contaminantes orgânicos em solos residuais. / [en] Residual soils are generally poor in nutrients. This minimizes potential application of monitored natural attenuation of sites contaminated with organic compounds in Brazil. In order to allow the biodegradation process it is necessary to add essential inorganic nutrients, such as phosphate and nitrate. However this process must be strictly controlled in order to attain the most favorable C/N balance. In soils with low hydraulic conductivity the addition of inorganic compounds through the soil mass could well be achieved by electrokinetics. An experimental programme was carried out on mature residual soil samples from Duque de Caxias aiming on assessing the feasibility of ammonium nitrate transport via electrokinetics. The programme also evaluated the change in microbiota due the prolonged exposure to an electrical field. Results have shown that ammonium nitrate can be easily transported through residual soils. It was also observed one-order magnitude microbial population increase within the soil mass after the application of DC current. Preliminary results indicated that electrokinetics could well be used to enhance bioremediation of organic contaminants in residual soils.

[pt] O presente trabalho de pesquisa buscou desenvolver eletrodos que apresentem uma alta resistência à corrosão, baixa atividade eletroquímica, fáceis de fabricar e economicamente viáveis. No decorrer do trabalho experimental desenvolveram-se eletrodos poliméricos através de três procedimentos distintos. O primeiro procedimento envolveu a sintetização de óxido de cobre em escala nanométrica. O segundo procedimento envolveu a síntese do cobre puro em escala nanométrica. E finalmente, o terceiro procedimento empregou filamentos de latão que é uma mistura de cobre e zinco cujo filamentos foram incorporados a uma matriz polimérica para a obtenção dos eletrodos. O eletrodo utilizando filamentos de latão misturado com resina epóxi exibiu o melhor desempenho por apresentar boa condutividade elétrica, menor custo e fácil fabricação. Os eletrodos de polímero ofereceram boa resistência à corrosão em ambientes agressivos causados pela variação do pH no decorrer do processo de eletro-drenagem. O programa experimental buscou comparar o comportamento do eletrodo com filamentos de latão imerso em uma matriz de resina epóxi com eletrodos de cobre. Verificou-se que os eletrodos de cobre sofrem uma rápida corrosão que gera uma taxa de perda de massa muito elevada, gerando óxidos que são depositados na superfície do eletrodo, diminuindo sua capacidade de condução. Já os eletrodos desenvolvidos na presente pesquisa apresentaram uma perda de massa inexpressiva. Em relação ao consumo de energia no decorrer do processo de eletro-drenagem, observou-se que os ensaios com eletrodos de cobre apresentam uma maior demanda energética. / [en] This research aimed to develop electrodes that have high resistance to corrosion, low electrochemical activity, ease of manufacturing and economically viable. The experimental work was focused on the development of polymeric electrodes through three different procedures. The first procedure involved the synthesis of copper oxide at the nanometric scale. The second one involved the synthesis of pure copper at the nanometric scale. Finally, the last one used commercial alloys obtained from a mixture of copper and zinc. Their filaments were incorporated into a polymer matrix to obtain the electrodes. The brass wire electrode mixed with epoxy resin presented the best performance due to its high electrical conductivity, low cost, and ease of manufacturing. These polymer electrodes presented good corrosion resistance in aggressive environments, which are caused by pH variation during the electro-drainage process. The experimental setup aimed the comparison of the behavior between the electrode with bass filaments immersed in an epoxy resin matrix and copper electrodes. The comparison has shown that copper electrodes undergo rapid corrosion with higher rate of mass loss generating oxides. These oxides are deposited on the surface of the electrode reducing its electrical conduction capacity. On the other hand, the electrodes developed in the present study showed a low loss of mass. In relation to energy consumption during the electro-drainage process, it was observed that the tests with copper electrodes present higher energy demand than the developed electrodes.

[pt] O transporte eletrocinético de gasolina e óleo através de um solo residual gnáissico é focado na utilização da eletrocinese como uma técnica de remediação para solos finos. Baseia-se na aplicação de uma diferença de potencial através de uma massa de solo, com a conseqüente produção de um fluxo eletrocinético, o qual envolve mecanismos como eletroosmose -fluxo de água- e migração de íons.Na primeira etapa, amostras de solo foram contaminadas com gasolina e com óleo cru. Os ensaios mostraram que a presença desses compostos não variou o comportamento dos parâmetros eletroosmóticos, assim como o pH e a condutividade elétrica dos eletrólitos e do próprio solo. Em dois dos ensaios realizados com óleo, observou-se um notório transporte em direção ao anodo devido à eletroosmose. Já com a gasolina os resultados das determinações analíticas sugeriram o transporte da mesma, embora que em uma escala reduzida. Na segunda etapa analisou-se a remediação dos metais e do óleo presentes em uma borra de petróleo da Bacia de Campos, para a utilização desta como material geotécnico. Nenhum teor significativo de metal foi encontrado na borra antes do ensaio, em contrapartida, observou-se contaminação de zinco pela corrosão dos eletrodos de latão utilizados. E quanto ao óleo, notou-se um transporte considerável devido à eletroosmose. / [en] This study assesses the use of electrokinetics as an innovative technique for remediation of fine-grained soils. It relies on the application of an electrical potential through a soil mass, producing a series of coupled flows, including fluid flow -electroosmosis- and migration of ions. The first stage of the experimental program encompassed a series of tests with samples of residual soil contaminated with gasoline and crude oil. The results showed that the presence of these compounds did not affect the electroosmotic behavior, and there was observed no changes on the pH and electric conductivity of neither the electrolytes solution nor the soil itself.When oil contaminated samples are of concern, it was noticed a clear electroosmotic flow towards the anode. This pattern was also observed, but at a reduced level, on the tests on the gasoline contaminated samples.The second stage of the experimental program consisted on a series of tests with oil ground from Campos Basin aiming on dewatering and de-oiling. The results were satisfying, in all sample there was a noticeable reduction on the water and oil contents. Tests results also showed a zinc contamination on the sample caused by electrolysis on the brass electrodes.