O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de verificar a eficiência de um reator anaeróbio híbrido (RAH) alimentado com uma mistura de ácidos orgânicos acético, propiônico, butírico, e láctico, bem como do álcool metanol, perfazendo uma DQO de 6,88 g/L, e avaliar nessas condições, a degradação do pentaclorofenol (PCP) na faixa de 2,0 a 21,0 mg/L. O RAH apresentou adequada performance na ausência de PCP, tendo sido inoculado com um lodo com AME cerca de 0,57 g DQO-CH4/g SV.d. Durante os 21 meses de operação do RAH na ausência de PCP verificou-se uma remoção média de DQO de 93% produção média de metano de 84%. Através de testes de toxicidade realizadas em batelada com o lodo granulado do RAH, antes da adição de PCP no reator, calculou-se o IC50, cujos valores foram 10, 12 e 13,69 mg/L. Na presença de PCP na faixa de 2,0 a 2,1 mg/L, o RAH apresentou remoção média de DQO de 96,7%, produção média de metano de 85,5% e remoção dos ácidos voláteis próxima a 74% do acético, 93% do butírico e 64% do propiônico. Individualmente, na presença da maior concentração de PCP adicionada, ocorreu decréscimo na remoção dos ácidos voláteis, principalmente do ácido propiônico e na taxa de conversão DQO/biogás. O PCP foi removido do sistema na ordem de 99% pela ação do lodo granulado com predominância do grupo das Archaea metanogênicas, verificada por exames microscópicos e hibridação \"in situ\". Valores da ordem de grandeza microbiana para os microrganismos metanogênicos nos períodos anteriores e posteriores a adição de PCP permaneceram na faixa de 105 e 106 céls./mL, quando cultivados em metanol e lactato mais sulfato, respectivamente. Os resultados sugerem que as Archaea metanogênicas podem estar envolvidas na degradação do PCP. A velocidade de remoção do organoclorado foi igual a 1,07 mg PCP/g SV.d quando a maior concentração de PCP foi estudada (21,0 mg/L). / The present research aimed to verify the efficiency of an Anaerobic Hybrid Reactor (AHR) supplied with a mixture of fatty acids, acetic, propionic, butyric and lactic and methanol as well. The total amount of COD was 6.88 g/L. The performance of the reactor was remarkably stable and efficient during PCP additions at range from 2.0 to 21.0 mg/L. The AHR showed a great performance in the PCP absence, inoculated with sludge with an specific methanogenic (SMA) activity of 0,057 g.COD-CH4/g. VS.d. During the 21 months of operation without PCP, the reduction of COD was around 93% and methane was up to 84% in the biogas. Before PCP addiction, two toxicity batch tests conducted with the granular sludge presented IC50 values around 10.12 mg/L and 13.69 mg/L. In the presence of PCP, at the range of 2.0 to 21.0 mg/L, the efficiency of volatile fatty acids breakdown was 93%, 64% and 74% respectively for butyric, propionic and acetic acids. Individually, at the presence of the higher PCP concentration studied, a decrease in the conversion of COD to biogas and organic acids removal occurred, mainly with propionic acid. PCP total removal of more than 99% was reached by granular sludge activities formed by the total time of reactor operation with a prevalence of methanogenic Archaea, verified under direct microscopy exams and in situ hybridization. Methanogenic cells predominance was noticed with 105 to 106 cells/mL during enumeration on methanol and lactate plus sulfate culture media, respectively. The results suggest that methanogenic Archaea can be involved in PCP degradation. The organochlorine removal rate was 1.07 mg PCP.g-1 VS.d-1 during the highest PCP (21.0 mg/L) concentration addition.

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.

O estudo que ora se apresenta integrou o conjunto de pesquisas do sub-projeto - Diversidade de Bactérias Associadas à Degradação de Compostos Recalcitrantes, do projeto temático BIOTA FAPESP - Ecologia Molecular e Taxonomia Polifásica de Bactérias de Interesse Ambiental e Agro-Industrial. Apresenta caráter inovador, na medida em que procurou avaliar o potencial de aplicação biotecnológica de microrganismos anaeróbios de uma área severamente contaminada no Brasil, o estuário de Santos-São Vicente, em degradar o pentaclorofenol (PCP). A pergunta fundamental a ser respondida pelos resultados experimentais realizados foi: são os microrganismos autóctones do estuário capazes de servirem de inóculo para degradar o pentaclorofenol em biorreatores sob condições metanogênicas? Dois grupos de amostras foram avaliados, o primeiro, uma parcela composta por vários sedimentos coletados no estuário e, o segundo, sedimentos coletados na região do Largo de Canéus e na frente da Companhia Siderúrgica Paulista (COSIPA). O estabelecimento da determinação cromatográfica do PCP e congêneres menos clorados para o monitoramento experimental mostrou que na análise da presença dos clorofenóis nos sedimentos, o método de extração por ultrassom com posterior metilação dos analitos foi adequado para concentração mínima de 200 'mü'g clorofenóis/Kg sedimento para 2,3; 2,6 diclorofenóis; 2,4,6 e 2,3,6 triclorofenóis. Contudo, não foi adequado para a determinação do PCP e 2,3,4 triclorofenol. Para o meio de cultivo, o método de extração do PCP por agitação em vórtex e acetilação dos analitos mostrou-se adequado para todos os clorofenóis e com limite de quantificação de 0,1 mg/L. A avaliação do potencial metanogênico foi realizada com as amostras compostas do estuário enriquecidas sob condições halofílicas. O valor estável de metano no biogás de 50% foi obtido nos primeiros 20 dias de incubação. O sedimento nessas condições foi utilizado como inóculo para fins de isolamento de culturas metanogênicas, redutoras do íon sulfato e degradadoras de PCP. Não foram obtidas culturas desalogenadoras; porém foram isoladas arquéias metanogênicas, cultivadas em metanol, acetato e formiato de sódio, bem como bactérias cultivadas em lactato de sódio na presença e ausência de sulfato de sódio. Ensaios fisiológicos aliados aos métodos moleculares FISH e DGGE permitiram identificar arquéias metanogênicas do gênero Methanosarcina sp. e microrganismos do domínio Bacteria. Os sedimentos individualmente estudados foram coletados com maior controle de anaerobiose empregando-se amostrador do tipo corer. O enriquecimento destes sedimentos, inicialmente sob concentração de 2,5 mg PCP/g STV e com adições periódicas de 50% da concentração inicial do clorofenol e 1,25 a 2,5 g/L de glicose por 13 meses a 30 graus Celsius, resultou na obtenção de culturas degradadoras do PCP sob anaerobiose estrita. Nos reatores controles sem PCP, já primeiros 20 dias de incubação 70% de metano foi determinado no biogás. Nos reatores com PCP, a produção do metano (20%) iniciou após 100 dias. A adsorção foi o principal mecanismo de remoção de 50% do PCP nas primeiras 12 horas de incubação dos enriquecimentos. Posteriormente, a redução do PCP no meio de 77% para a amostra de Canéus e 70% para a da COSIPA foi relacionada a mecanismos de biodegradação anaeróbia, como a desalogenação redutiva. Exames microscópicos mostraram a seleção de microrganismos na presença de PCP, com predomínio de bacilos formadores de esporos semelhantes ao gênero Clostridium sp., filamentos diversos e filamentos semelhantes as arquéias metanogênicas acetoclásticas relacionadas ao gênero Methanosaeta sp. O enriquecimento foi realizado sob condições halofílicas, segunda a salinidade de cada amostra estudada no estuário. Não houve perda do clorofenol por volatilização. Os resultados obtidos no enriquecimento anterior viabilizaram o estudo seguro do potencial anaeróbio dos microrganismos oriundos do sedimento da COSIPA em metabolizar o PCP em reator contínuo do tipo RAHLF. Assim, sedimento enriquecido sob condições metanogênicas e halofílicas foi inoculado no RAHLF, controlando-se rigorosamente a anaerobiose. O reator preenchido com cubos de espuma de poliuretana foi operado por 126 dias e tempo de detenção hidráulica de 18 horas, com meio de cultura salino contendo glicose (1 g/L) como principal fonte de carbono e PCP-Na nas concentrações de 5, 13, 15 e 21 mg/L. O desempenho do RAHLF foi estável com boa eficiência durante toda a operação. A redução dos níveis de matéria orgânica medida em DQO variou de 70 a 100% e a de PCP foi de 99%, com detecção de intermediários menos clorados e sob teores de metano no biogás de 20%. Da massa de 1111,73 mg de PCP aplicada no reator, 286,9 mg ficou retida no sistema pelo processo de adsorção nas biopartículas e 824,83 mg foi biodegradada. As análises morfológicas dos tipos celulares, em conjunto com as técnicas moleculares DGGE e FISH, revelaram a presença de grupos microbianos do domínio Archaea pertencente à família Methanosarcinacea e grupos do domínio Bacteria. A participação de grupos de domínio Bacteria, cuja estrutura dos tipos microbianos na comunidade variou ao longo do RAHLF e das concentrações de PCP, e dos organismos metanogênicos da família Methanosarcinacea, possibilitou responder a questão inicialmente formulada, uma vez que se pode afirmar que os microrganismos autóctones foram capazes de degradar o PCP sob condições metanogênicas e halofílicas, com eficiência adequada. A prática para a seleção dos microrganismos retirados do ambiente estuarino, de interesse para biotecnologia anaeróbia aplicada ao saneamento ambiental, que empregou o reator do tipo RAHLF, parece promissora para avanços da engenharia na remediação biológica de uma área cuja relevância é indiscutível para o estado de São Paulo / This study has an innovative character, once aimed to evaluate the biotechnological application of anaerobic microorganisms degrading pentachlorophenol (PCP) at a severely polluted area in Brazil, estuary of Santos-São Vicente, São Paulo state. This study integrated a group of researches of the sub-project - Diversity of Bacteria Associated to the Degradation of Recalcitrant Compounds, supported by major project BIOTA FAPESP which theme is Molecular Ecology and Polyphasic Taxonomy of Bacteria of Environmental and Agriculture-Industrial Interest. The fundamental question to be answered by the accomplished experimental results was: are the autochthonus microorganisms of the estuary capable of serving as inoculum to degrade the PCP in bioreactors under methanogenic conditions? In order to evaluate this hypothesis, two groups of samples were collected: sediments taken from several sites of the estuary and sediments taken from two sites, one severely contaminated with organochlorine compounds, in front of the São Paulo Metallurgical Company (COSIPA) and other, less contaminated, in the area of Canéus. The establishment of protocol for the PCP and less chlorinated compounds chromatographic determination showed that the extraction method by ultrosonication followed by metilation of the chlorinated compounds was appropriated to evaluate concentrations of 200 ug chlorophenol/Kg of sediment, 2,3; 2,6 dichlorophenols; 2,4,6 and 2,3,6 trichlorophenols. However, it was not appropriated for evaluation of PCP and 2,3,4 trichlorophenol. For the culture medium, the extraction method by vortex agitation followed by acetilation was appropriated for all of the chlorophenols compounds. The quantification limit was 0,1 mg/L. The evaluation of the methanogenic potential and PCP biodegradation was accomplished with the samples of the estuary enriched under halophylic conditions. In the experiments without PCP was possible to obtain cultures of Methanosarcina sp, identified by FISH technique and cells of domain Bacteria, identified by DGGE. In the experiment with PCP dehalogenated cultures were not obtained. To evaluate PCP anaerobic biodegradation by sediments of COSIPA and Caneus sites, sediments collected under anaerobic conditions by a corer device were enriched in a halophylic brine medium with glucose and PCP at concentration of 2.5 mg PCP/g VTS. Periodic additions of 50% of the initial concentration of PCP and 1.25 to 2.5 g/L of glucose were done. With this strategy was possible to obtain PCP dehalogenated cultures. The adsorption was the main mechanism of 50% of PCP removal in the first 12 hours of incubation. The PCP reduction of 77% for Caneus reactor and 70% for COSIPA reactor was related to anaerobic biodegradation. Microscopic exams showed selection of microorganisms, with predominance of cells related to Clostridium sp., and filaments related to methanogenic acetoclastic archaea Methanosaeta sp. chlorophenols volatilization was not observed. The biotechnological application of HAIB reactor in PCP biodegradation was evaluated using sediment of COSIPA site previously enriched with glucose. The reactor was operated by 126 days and hydraulic detention time of 18 hours, with saline brine medium containing glucose (1 g/L) and NaPCP in concentrations of 5, 13, 15 and 21 mg/L. PCP amendments did not affect the overall performance and functional stability of the process. COD and PCP reduction was close to 80% and 100%, respectively with detection of trichlorophenols and dichlorophenols. Percentage of methane in the biogas closed to 30%. Adsorption analyses demonstrated that 287 mg of PCP was removed by adsorption in the biofilm and 825 mg was removed by biodegradation. Biofilm DGGE-profiling showed the presence of specific bands of Bacteria and Archaea domains when PCP was amended. The appearance of new bands of Bacteria showed that this organisms had a direct influence at PCP dehalogentation. Archaea organisms of Methanosarcinaceae family had an indirect influence in this metabolism. This thesis demonstrated that HAIB reactors, using autochthonous microorganisms under halophylic and methanogenic conditions, are a potential alternative for organochlorines bioremediation

O estudo que ora se apresenta integrou o conjunto de pesquisas do sub-projeto - Diversidade de Bactérias Associadas à Degradação de Compostos Recalcitrantes, do projeto temático BIOTA FAPESP - Ecologia Molecular e Taxonomia Polifásica de Bactérias de Interesse Ambiental e Agro-Industrial. Apresenta caráter inovador, na medida em que procurou avaliar o potencial de aplicação biotecnológica de microrganismos anaeróbios de uma área severamente contaminada no Brasil, o estuário de Santos-São Vicente, em degradar o pentaclorofenol (PCP). A pergunta fundamental a ser respondida pelos resultados experimentais realizados foi: são os microrganismos autóctones do estuário capazes de servirem de inóculo para degradar o pentaclorofenol em biorreatores sob condições metanogênicas? Dois grupos de amostras foram avaliados, o primeiro, uma parcela composta por vários sedimentos coletados no estuário e, o segundo, sedimentos coletados na região do Largo de Canéus e na frente da Companhia Siderúrgica Paulista (COSIPA). O estabelecimento da determinação cromatográfica do PCP e congêneres menos clorados para o monitoramento experimental mostrou que na análise da presença dos clorofenóis nos sedimentos, o método de extração por ultrassom com posterior metilação dos analitos foi adequado para concentração mínima de 200 'mü'g clorofenóis/Kg sedimento para 2,3; 2,6 diclorofenóis; 2,4,6 e 2,3,6 triclorofenóis. Contudo, não foi adequado para a determinação do PCP e 2,3,4 triclorofenol. Para o meio de cultivo, o método de extração do PCP por agitação em vórtex e acetilação dos analitos mostrou-se adequado para todos os clorofenóis e com limite de quantificação de 0,1 mg/L. A avaliação do potencial metanogênico foi realizada com as amostras compostas do estuário enriquecidas sob condições halofílicas. O valor estável de metano no biogás de 50% foi obtido nos primeiros 20 dias de incubação. O sedimento nessas condições foi utilizado como inóculo para fins de isolamento de culturas metanogênicas, redutoras do íon sulfato e degradadoras de PCP. Não foram obtidas culturas desalogenadoras; porém foram isoladas arquéias metanogênicas, cultivadas em metanol, acetato e formiato de sódio, bem como bactérias cultivadas em lactato de sódio na presença e ausência de sulfato de sódio. Ensaios fisiológicos aliados aos métodos moleculares FISH e DGGE permitiram identificar arquéias metanogênicas do gênero Methanosarcina sp. e microrganismos do domínio Bacteria. Os sedimentos individualmente estudados foram coletados com maior controle de anaerobiose empregando-se amostrador do tipo corer. O enriquecimento destes sedimentos, inicialmente sob concentração de 2,5 mg PCP/g STV e com adições periódicas de 50% da concentração inicial do clorofenol e 1,25 a 2,5 g/L de glicose por 13 meses a 30 graus Celsius, resultou na obtenção de culturas degradadoras do PCP sob anaerobiose estrita. Nos reatores controles sem PCP, já primeiros 20 dias de incubação 70% de metano foi determinado no biogás. Nos reatores com PCP, a produção do metano (20%) iniciou após 100 dias. A adsorção foi o principal mecanismo de remoção de 50% do PCP nas primeiras 12 horas de incubação dos enriquecimentos. Posteriormente, a redução do PCP no meio de 77% para a amostra de Canéus e 70% para a da COSIPA foi relacionada a mecanismos de biodegradação anaeróbia, como a desalogenação redutiva. Exames microscópicos mostraram a seleção de microrganismos na presença de PCP, com predomínio de bacilos formadores de esporos semelhantes ao gênero Clostridium sp., filamentos diversos e filamentos semelhantes as arquéias metanogênicas acetoclásticas relacionadas ao gênero Methanosaeta sp. O enriquecimento foi realizado sob condições halofílicas, segunda a salinidade de cada amostra estudada no estuário. Não houve perda do clorofenol por volatilização. Os resultados obtidos no enriquecimento anterior viabilizaram o estudo seguro do potencial anaeróbio dos microrganismos oriundos do sedimento da COSIPA em metabolizar o PCP em reator contínuo do tipo RAHLF. Assim, sedimento enriquecido sob condições metanogênicas e halofílicas foi inoculado no RAHLF, controlando-se rigorosamente a anaerobiose. O reator preenchido com cubos de espuma de poliuretana foi operado por 126 dias e tempo de detenção hidráulica de 18 horas, com meio de cultura salino contendo glicose (1 g/L) como principal fonte de carbono e PCP-Na nas concentrações de 5, 13, 15 e 21 mg/L. O desempenho do RAHLF foi estável com boa eficiência durante toda a operação. A redução dos níveis de matéria orgânica medida em DQO variou de 70 a 100% e a de PCP foi de 99%, com detecção de intermediários menos clorados e sob teores de metano no biogás de 20%. Da massa de 1111,73 mg de PCP aplicada no reator, 286,9 mg ficou retida no sistema pelo processo de adsorção nas biopartículas e 824,83 mg foi biodegradada. As análises morfológicas dos tipos celulares, em conjunto com as técnicas moleculares DGGE e FISH, revelaram a presença de grupos microbianos do domínio Archaea pertencente à família Methanosarcinacea e grupos do domínio Bacteria. A participação de grupos de domínio Bacteria, cuja estrutura dos tipos microbianos na comunidade variou ao longo do RAHLF e das concentrações de PCP, e dos organismos metanogênicos da família Methanosarcinacea, possibilitou responder a questão inicialmente formulada, uma vez que se pode afirmar que os microrganismos autóctones foram capazes de degradar o PCP sob condições metanogênicas e halofílicas, com eficiência adequada. A prática para a seleção dos microrganismos retirados do ambiente estuarino, de interesse para biotecnologia anaeróbia aplicada ao saneamento ambiental, que empregou o reator do tipo RAHLF, parece promissora para avanços da engenharia na remediação biológica de uma área cuja relevância é indiscutível para o estado de São Paulo / This study has an innovative character, once aimed to evaluate the biotechnological application of anaerobic microorganisms degrading pentachlorophenol (PCP) at a severely polluted area in Brazil, estuary of Santos-São Vicente, São Paulo state. This study integrated a group of researches of the sub-project - Diversity of Bacteria Associated to the Degradation of Recalcitrant Compounds, supported by major project BIOTA FAPESP which theme is Molecular Ecology and Polyphasic Taxonomy of Bacteria of Environmental and Agriculture-Industrial Interest. The fundamental question to be answered by the accomplished experimental results was: are the autochthonus microorganisms of the estuary capable of serving as inoculum to degrade the PCP in bioreactors under methanogenic conditions? In order to evaluate this hypothesis, two groups of samples were collected: sediments taken from several sites of the estuary and sediments taken from two sites, one severely contaminated with organochlorine compounds, in front of the São Paulo Metallurgical Company (COSIPA) and other, less contaminated, in the area of Canéus. The establishment of protocol for the PCP and less chlorinated compounds chromatographic determination showed that the extraction method by ultrosonication followed by metilation of the chlorinated compounds was appropriated to evaluate concentrations of 200 ug chlorophenol/Kg of sediment, 2,3; 2,6 dichlorophenols; 2,4,6 and 2,3,6 trichlorophenols. However, it was not appropriated for evaluation of PCP and 2,3,4 trichlorophenol. For the culture medium, the extraction method by vortex agitation followed by acetilation was appropriated for all of the chlorophenols compounds. The quantification limit was 0,1 mg/L. The evaluation of the methanogenic potential and PCP biodegradation was accomplished with the samples of the estuary enriched under halophylic conditions. In the experiments without PCP was possible to obtain cultures of Methanosarcina sp, identified by FISH technique and cells of domain Bacteria, identified by DGGE. In the experiment with PCP dehalogenated cultures were not obtained. To evaluate PCP anaerobic biodegradation by sediments of COSIPA and Caneus sites, sediments collected under anaerobic conditions by a corer device were enriched in a halophylic brine medium with glucose and PCP at concentration of 2.5 mg PCP/g VTS. Periodic additions of 50% of the initial concentration of PCP and 1.25 to 2.5 g/L of glucose were done. With this strategy was possible to obtain PCP dehalogenated cultures. The adsorption was the main mechanism of 50% of PCP removal in the first 12 hours of incubation. The PCP reduction of 77% for Caneus reactor and 70% for COSIPA reactor was related to anaerobic biodegradation. Microscopic exams showed selection of microorganisms, with predominance of cells related to Clostridium sp., and filaments related to methanogenic acetoclastic archaea Methanosaeta sp. chlorophenols volatilization was not observed. The biotechnological application of HAIB reactor in PCP biodegradation was evaluated using sediment of COSIPA site previously enriched with glucose. The reactor was operated by 126 days and hydraulic detention time of 18 hours, with saline brine medium containing glucose (1 g/L) and NaPCP in concentrations of 5, 13, 15 and 21 mg/L. PCP amendments did not affect the overall performance and functional stability of the process. COD and PCP reduction was close to 80% and 100%, respectively with detection of trichlorophenols and dichlorophenols. Percentage of methane in the biogas closed to 30%. Adsorption analyses demonstrated that 287 mg of PCP was removed by adsorption in the biofilm and 825 mg was removed by biodegradation. Biofilm DGGE-profiling showed the presence of specific bands of Bacteria and Archaea domains when PCP was amended. The appearance of new bands of Bacteria showed that this organisms had a direct influence at PCP dehalogentation. Archaea organisms of Methanosarcinaceae family had an indirect influence in this metabolism. This thesis demonstrated that HAIB reactors, using autochthonous microorganisms under halophylic and methanogenic conditions, are a potential alternative for organochlorines bioremediation

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 pesquisa que ora se apresenta visou estabelecer as condições nutricionais adequadas para o uso do sedimento do estuário de Santos - São Vicente do Estado de São Paulo, como inóculo no reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) no processo de degradação anaeróbia do pentaclorofenol (PCP) em busca da aplicação da tecnologia em escala real, assim como identificar grupos microbianos envolvidos no processo. Para tanto, sedimento do estuário de Santos-São Vicente, com características metanogênicas foi utilizado. Os microrganismos provenientes do sedimento estuarino foram enriquecidos sob condições metanogênicas e halofílicas, visando a utilização do sedimento como inoculo nos ensaios nutricionais e na operação dos reatores do tipo RAHLF. O meio de cultivo salino Biota, suplementado com glicose e formiato, foi utilizado para o desenvolvimento da comunidade microbiana metanogênica halofílica. Testes de degradação do PCP foram realizados previamente sob diferentes concentrações de nitrogênio e fósforo, com vistas a uma melhor compreensão da relação N:P adequada para o processo anaeróbio. Os resultados provenientes do acompanhamento da diversidade microbiana do domínio Bacteria nas diferentes relações testadas indicaram a seleção de distintas comunidades microbianas, resultando em diferentes velocidades de degradação do PCP. A relação N:P de 10:1 foi a que apresentou melhores resultados, pois além da rápida degradação do PCP quando comparada com as outras relações, apresentou a maior diversidade de microrganismos. Posteriormente, o sistema RAHLF foi operado com vazão média afluente de aproximadamente 44 mL/hora, com meio mineral salino Biota (DQO:N:P de 1000:130:45) para R1 e com a alteração para relação DQO:N:P de 1000:10:1 para R2. Duas diferentes estratégias foram adotadas para partida dos reatores. Para R1, optou-se por acrescentar PCP na concentração inicial de 10,0 mg/L, durante 110 dias causando desestabilização da metanogênese e acúmulo de PCP, requerendo intervenção para recuperação do reator pelo período de 90 dias. Na partida do RAHLF 2, optou-se pelo aumento gradual de concentração do PCP de 0,5 mg/L a 12,0 mg/L durante 52 dias. Após estabelecimento da metanogêsenese, R1 foi alimentado durante 270 dias com 5,0 mg PCP/L, durante 41 dias com 8,0 mg/L e 59 dias com 12 mg/L. O balanço de massa no reator RAHLF 1 demonstrou que 0,52% do PCP adicionado saiu no efluente e que não ocorreu adsorção no sistema. 22,34 mg de 2,4,6 TCP, intermediário da degradação do PCP, ficaram adsorvidos na biopartícula. Os resultados das análises de diversidade microbiana apontaram para mudança da comunidade microbiana do domínio Bacteria ao longo do período operacional e morfologias de bacilos fluorescentes semelhantes a Methanobacterium sp estiveram presentes no reator. No RAHLF 2, a degradação do PCP foi de 100%, até a concentração de 10,0 mg/L. No final da fase com 12,0 mg PCP/L, a concentração no efluente foi de 1,4 mg PCP/L, com eficiência média de remoção de 93,2 \'+ ou -\' 5,5%. 2,4,6 TCP foi o intermediário principal no efluente do reator. 4,06% do PCP adicionado ao sistema foram encontradas no efluente e 15,94% ficaram adsorvidas nas biopartículas do reator. Portanto, considera-se que 80% do PCP adicionado sofreu degradação anaeróbia microbiana. A presença dos microrganismos Methanocalcullus e Methanosaeta na fase final de operação do RAHLF 2 e determinadas no sedimento coletado foi considerada fundamental para manter estabilidade do reator. Essa descoberta contribui com informações sobre a real diversidade microbiana de ecossistemas tropicais, sobretudo em habitats anaeróbios, bem como sobre as condições nutricionais e os procedimentos necessários para confiná-la em reatores e usá-la em processos de biorremediação. / The research presented here aimed to determine the optimal nutritional conditions for the use of sediment from the Santos-São Vicente estuary in the state of São Paulo, Brazil, as an inoculum for a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass reactor (HAIB) applied to the anaerobic degradation of pentachlorophenol (PCP), seeking to apply the technology on the real scale and to identify the microbial groups involved in the process. To this end, sediment with methanogenic characteristics from the Santos-São Vicente estuary was used. The microorganisms from the estuarine sediment were enriched under methanogenic and halophilic conditions, aiming to use the sediment as an inoculum in nutritional assays and in the operation of HAIB reactors. Biota saline culture medium supplemented with glucose and formiate was used to develop the halophilic methanogenic microbial community. PCP degradation tests were carried out previously under different concentrations of nitrogen and phosphorus in order to gain a better understanding of the optimal N:P ratio for the anaerobic process. The findings on the microbial diversity of the domain Bacteria at the various ratios tested here indicated the selection of distinct microbial communities, resulting in different PCP degradation velocities. The N:P ratio utilized was 10:1 since it presented the best results not only in terms of faster PCP degradation than the other ratios but also highest diversity of microorganisms. The HAIB reactor was then operated with a mean inflow of approximately 44 mL/hour, using the biota saline mineral medium with a COD:N:P ratio of 1000:130:45 in R1 (reactor 1) and a COD:N:P ratio of 1000:10:1 in R2. Two distinct strategies were adopted to start up the reactors. In R1 PCP was added at an initial concentration of 10.0 mg/L for 100 days, causing destabilization of the methanogenesis and accumulation of PCP, requiring a 90-day intervention for the reactor\'s recovery. To start up R2, the PCP concentration was increased gradually from 0.5 mg/L to 12.0 mg/L for 52 days. After methanogenesis was established, R1 was fed for 270 days with 5.0 mg of PCP/L, followed by 41 days with 8.0 mg/L and 59 days with 12 mg/L. The mass balance in R1 indicated that 0.52% of the added PCP exited through the reactor\'s outflow and that adsorption of the system did not occur. 22.34 mg of 2,4,6 TCP, an intermediary of PCP degradation, was adsorbed in the bioparticles. The results of the analysis of microbial diversity indicated a change in the microbial community of the domain Bacteria along the operational period, with fluorescent bacilli morphologies resembling Methanobacterium sp present in the reactor. PCP degradation in R2 was 100% up to a concentration of 10.0 mg/L. At the end of the phase with 12.0 mg PCP/L, the effluent concentration was 1.4 mg PCP/L, with a mean removal efficiency of 93.2 \'+ or -\' 5,5%. 2,4,6 TCP was the main intermediary in the reactor\'s effluent. 4.06% of the PCP added to the system was found in the effluent and 15.94% was absorbed in the bioparticles of the reactor. Therefore, it was concluded that 80% of the added PCP underwent microbial anaerobic degradation. The presence of Methanocalcullus and Methanosaeta microorganisms in the final operating phase of R2, which was determined in the collected sediment, was considered fundamental for maintaining the reactor\'s stability. This discovery contributes to the body of information about the real microbial diversity of tropical ecosystems, above all in anaerobic habitats, and about the nutritional conditions and procedures involved in confining these microorganisms in reactors and using them in bioremediation processes.

A pesquisa que ora se apresenta visou estabelecer as condições nutricionais adequadas para o uso do sedimento do estuário de Santos - São Vicente do Estado de São Paulo, como inóculo no reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) no processo de degradação anaeróbia do pentaclorofenol (PCP) em busca da aplicação da tecnologia em escala real, assim como identificar grupos microbianos envolvidos no processo. Para tanto, sedimento do estuário de Santos-São Vicente, com características metanogênicas foi utilizado. Os microrganismos provenientes do sedimento estuarino foram enriquecidos sob condições metanogênicas e halofílicas, visando a utilização do sedimento como inoculo nos ensaios nutricionais e na operação dos reatores do tipo RAHLF. O meio de cultivo salino Biota, suplementado com glicose e formiato, foi utilizado para o desenvolvimento da comunidade microbiana metanogênica halofílica. Testes de degradação do PCP foram realizados previamente sob diferentes concentrações de nitrogênio e fósforo, com vistas a uma melhor compreensão da relação N:P adequada para o processo anaeróbio. Os resultados provenientes do acompanhamento da diversidade microbiana do domínio Bacteria nas diferentes relações testadas indicaram a seleção de distintas comunidades microbianas, resultando em diferentes velocidades de degradação do PCP. A relação N:P de 10:1 foi a que apresentou melhores resultados, pois além da rápida degradação do PCP quando comparada com as outras relações, apresentou a maior diversidade de microrganismos. Posteriormente, o sistema RAHLF foi operado com vazão média afluente de aproximadamente 44 mL/hora, com meio mineral salino Biota (DQO:N:P de 1000:130:45) para R1 e com a alteração para relação DQO:N:P de 1000:10:1 para R2. Duas diferentes estratégias foram adotadas para partida dos reatores. Para R1, optou-se por acrescentar PCP na concentração inicial de 10,0 mg/L, durante 110 dias causando desestabilização da metanogênese e acúmulo de PCP, requerendo intervenção para recuperação do reator pelo período de 90 dias. Na partida do RAHLF 2, optou-se pelo aumento gradual de concentração do PCP de 0,5 mg/L a 12,0 mg/L durante 52 dias. Após estabelecimento da metanogêsenese, R1 foi alimentado durante 270 dias com 5,0 mg PCP/L, durante 41 dias com 8,0 mg/L e 59 dias com 12 mg/L. O balanço de massa no reator RAHLF 1 demonstrou que 0,52% do PCP adicionado saiu no efluente e que não ocorreu adsorção no sistema. 22,34 mg de 2,4,6 TCP, intermediário da degradação do PCP, ficaram adsorvidos na biopartícula. Os resultados das análises de diversidade microbiana apontaram para mudança da comunidade microbiana do domínio Bacteria ao longo do período operacional e morfologias de bacilos fluorescentes semelhantes a Methanobacterium sp estiveram presentes no reator. No RAHLF 2, a degradação do PCP foi de 100%, até a concentração de 10,0 mg/L. No final da fase com 12,0 mg PCP/L, a concentração no efluente foi de 1,4 mg PCP/L, com eficiência média de remoção de 93,2 \'+ ou -\' 5,5%. 2,4,6 TCP foi o intermediário principal no efluente do reator. 4,06% do PCP adicionado ao sistema foram encontradas no efluente e 15,94% ficaram adsorvidas nas biopartículas do reator. Portanto, considera-se que 80% do PCP adicionado sofreu degradação anaeróbia microbiana. A presença dos microrganismos Methanocalcullus e Methanosaeta na fase final de operação do RAHLF 2 e determinadas no sedimento coletado foi considerada fundamental para manter estabilidade do reator. Essa descoberta contribui com informações sobre a real diversidade microbiana de ecossistemas tropicais, sobretudo em habitats anaeróbios, bem como sobre as condições nutricionais e os procedimentos necessários para confiná-la em reatores e usá-la em processos de biorremediação. / The research presented here aimed to determine the optimal nutritional conditions for the use of sediment from the Santos-São Vicente estuary in the state of São Paulo, Brazil, as an inoculum for a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass reactor (HAIB) applied to the anaerobic degradation of pentachlorophenol (PCP), seeking to apply the technology on the real scale and to identify the microbial groups involved in the process. To this end, sediment with methanogenic characteristics from the Santos-São Vicente estuary was used. The microorganisms from the estuarine sediment were enriched under methanogenic and halophilic conditions, aiming to use the sediment as an inoculum in nutritional assays and in the operation of HAIB reactors. Biota saline culture medium supplemented with glucose and formiate was used to develop the halophilic methanogenic microbial community. PCP degradation tests were carried out previously under different concentrations of nitrogen and phosphorus in order to gain a better understanding of the optimal N:P ratio for the anaerobic process. The findings on the microbial diversity of the domain Bacteria at the various ratios tested here indicated the selection of distinct microbial communities, resulting in different PCP degradation velocities. The N:P ratio utilized was 10:1 since it presented the best results not only in terms of faster PCP degradation than the other ratios but also highest diversity of microorganisms. The HAIB reactor was then operated with a mean inflow of approximately 44 mL/hour, using the biota saline mineral medium with a COD:N:P ratio of 1000:130:45 in R1 (reactor 1) and a COD:N:P ratio of 1000:10:1 in R2. Two distinct strategies were adopted to start up the reactors. In R1 PCP was added at an initial concentration of 10.0 mg/L for 100 days, causing destabilization of the methanogenesis and accumulation of PCP, requiring a 90-day intervention for the reactor\'s recovery. To start up R2, the PCP concentration was increased gradually from 0.5 mg/L to 12.0 mg/L for 52 days. After methanogenesis was established, R1 was fed for 270 days with 5.0 mg of PCP/L, followed by 41 days with 8.0 mg/L and 59 days with 12 mg/L. The mass balance in R1 indicated that 0.52% of the added PCP exited through the reactor\'s outflow and that adsorption of the system did not occur. 22.34 mg of 2,4,6 TCP, an intermediary of PCP degradation, was adsorbed in the bioparticles. The results of the analysis of microbial diversity indicated a change in the microbial community of the domain Bacteria along the operational period, with fluorescent bacilli morphologies resembling Methanobacterium sp present in the reactor. PCP degradation in R2 was 100% up to a concentration of 10.0 mg/L. At the end of the phase with 12.0 mg PCP/L, the effluent concentration was 1.4 mg PCP/L, with a mean removal efficiency of 93.2 \'+ or -\' 5,5%. 2,4,6 TCP was the main intermediary in the reactor\'s effluent. 4.06% of the PCP added to the system was found in the effluent and 15.94% was absorbed in the bioparticles of the reactor. Therefore, it was concluded that 80% of the added PCP underwent microbial anaerobic degradation. The presence of Methanocalcullus and Methanosaeta microorganisms in the final operating phase of R2, which was determined in the collected sediment, was considered fundamental for maintaining the reactor\'s stability. This discovery contributes to the body of information about the real microbial diversity of tropical ecosystems, above all in anaerobic habitats, and about the nutritional conditions and procedures involved in confining these microorganisms in reactors and using them in bioremediation processes.