Made available in DSpace on 2014-06-12T23:02:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9250_1.pdf: 927278 bytes, checksum: 26b44fa0c8e75edfd24aa4b8d18e402c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Neste trabalho foi estudado um novo método sintético de aminação redutiva de aldeídos e cetonas promovida por metais em meio aquoso. O método se baseia na redução de iminas ou íons imínio gerados in situ a partir da condensação de aminas com compostos carbonílicos. Metais podem ser utilizados para fins de redução, em nossos estudos Zn foi o metal que levou a melhores resultados em comparação com Fe, Cr, Mg, Sn, Mn, Al, e In. Nossos ensaios mostraram que o método é simples, seguro, de baixa toxidade e reprodutível e pode ser aplicado na temperatura ambiente sem a necessidade de utilização de uma atmosfera inerte. O método mostrou-se seletivo para mono- e dimetilação de aminas primárias com formaldeído, agente alquilante, por meio do controle do pH, do tempo reacional e da granulação do metal quando os ensaios eram realizados em água. O uso de tampões de fosfato levou os reagentes n-propilamina, n-butilamina, 1- amino-adamantano e aminoácidos a produtos monometilados, enquanto ácido acético aquoso forneceu produtos dimetilados. Para aminas aromáticas 1,4-dioxano melhorou a interação dos substratos orgânicos no meio reacional, mas somente dimetilação era observada com rendimentos quantitativos. Estudos exploratórios mostraram que aminação com outros aldeídos também pode ser conseguida em 1,4-dioxano. A anilina pode ser mono-alquilada com cetonas como acetona, ciclohexanona e butanona em bons rendimentos na presença de IrBr3 em água sem nenhum solvente adicional. Estes resultados mostram que a metodologia tem potencial para a aminação redutiva de compostos carbonílicos, em geral, usando solvente aquoso

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2017-04-12T17:27:16Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Kassyo Lobato Potenciano da Silva - 2017.pdf: 3631765 bytes, checksum: debcde89ec6bb553c1b37cafd56ee370 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-04-13T11:21:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Kassyo Lobato Potenciano da Silva - 2017.pdf: 3631765 bytes, checksum: debcde89ec6bb553c1b37cafd56ee370 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-13T11:21:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Kassyo Lobato Potenciano da Silva - 2017.pdf: 3631765 bytes, checksum: debcde89ec6bb553c1b37cafd56ee370 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The polymorphic fungi Fonsecaea pedrosoi and Cladophialophora carrionii are the main etiological agents of Chromoblastomycosis (CBM), a chronic cutaneous mycotic infection, which occurs mainly in humid tropical regions. The scarcity of effective therapeutic protocols added to the clinical polymorphism of CBM leads to prolonged therapies and a high relapse rate. There are few data on the molecular biology of F. pedrosoi and C. carrionii, although some virulence factors have already been described, revealing the need to explore the mechanisms used by these pathogens during infection. Iron is a vital micronutrient for all organisms, with the exception of some bacteria, participating in essential cellular processes, such as: DNA replication, oxidative stress, cellular respiration, oxygen transport, energy production, among others. During the infection, the host decreases the availability of iron to the pathogen to contain the advancement of the infection; while the pathogen activates mechanisms for obtain and use the metal to survive in the infected tissues, revealing a scenario of intense dispute. In order to characterize the presence of these systems in F. pedrosoi and C. carrionii, in sílico analyzes were performed, revealing the presence of orthologs for proteins involved in reductive iron assimilation, siderophore mediated uptake and regulators of capture and utilization strategies of the metal, these sequences containing conserved domains consistent with the predicted functions. The expression profile of transcripts demonstrated the induction of iron reducing scavengers, siderophore biosynthesis intermediates and the hapX positive regulator during iron deprivation, in addition to repressing the negative regulatory sreA. The production of siderophores was observed after qualitative approaches, and the siderophore ferricrocine was subsequently identified intra- and extracellularly in F. pedrosoi and C. carrionii. These siderophores were able to restore the growth of a mutant strain of ΔsidA from A. nidulans. Preferred iron sources were observed after growth assays and, in addition, some of these sources were used by F. pedrosoi and C. carrionii during infection in macrophages, demonstrating that these pathogens may have strategies for remodeling iron homeostasis for survival. / Os fungos polimórficos Fonsecaea pedrosoi e Cladophialophora carrionii são os principais agentes etiológicos da Cromoblastomicose (CBM), uma infecção micótica cutânea crônica, que ocorre principalmente em regiões tropicais úmidas. A escassez de protocolos terapêuticos eficazes somada ao polimorfismo clínico da CBM, conduzem a terapias prolongadas e elevada taxa de recidiva. Poucos são os dados a respeito da biologia molecular de F. pedrosoi e C. carrionii, embora alguns fatores de virulência já tenham sido descritos, salientando a necessidade de se explorar os mecanismos utilizados por estes patógenos durante a infecção. O ferro é um micronutriente vital para todos os organismos, com exceção de algumas bactérias, participando de processos celulares essenciais, tais como: replicação do DNA, combate ao estresse oxidativo, respiração celular, transporte de oxigênio, produção de energia, dentre outros. Durante a infecção o hospedeiro diminui a disponibilidade de ferro para o agente patogênico para conter o avanço da infecção; enquanto o patógeno ativa mecanismos de obtenção e utilização do metal para sobreviver nos tecidos infectados, revelando um cenário de intensa disputa. Com o objetivo de caracterizar a presença destes sistemas em F. pedrosoi e C. carrionii, análises in sílico foram realizadas, revelando a presença de ortólogas para proteínas envolvidas na assimilação redutiva de ferro, captação mediada por sideróforos e reguladores das estratégias de captação e utilização do metal, contendo estas sequências domínios conservados consistentes com as funções preditas. O perfil de expressão de transcritos demonstrou a indução de captadores redutivos de ferro, intermediários da biossíntese de sideróforos e do regulador positivo hapX durante a privação de ferro, além da repressão do regulador negativo sreA. A produção de sideróforos foi observada após abordagens qualitativas, sendo posteriormente identificado o sideróforo ferricrocina intra e extracelularmente em F. pedrosoi e C. carrionii. Estes sideróforos mostraram-se capazes de restaurar o crescimento de uma linhagem mutante de ∆sidA de A. nidulans. Fontes preferenciais de ferro foram observadas após ensaios de crescimento e, além disso, algumas destas fontes foram utilizadas por F. pedrosoi e C. carrionii durante infecção em macrófagos, demonstrando que estes patógenos podem possuir estratégias de remodelamento da homeostase de ferro para sobrevivência.

Foi estudada a degradação do pentaclorofenol (PCP) em reator aneróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) de volume de 2000 mL. O reator foi inoculado com microrganismos oriundos de reatores aneróbios não previamente adaptados a PCP. Atividade microbiana foi monitorada através de técnicas clássicas na presença do organoclorado na faixa de 2,0 a 13 mg/L de PCP. O reator apresentou eficiência de 97% na remoção de DQO e completo desaparecimento do composto de PCP em todas as concentrações testadas. A fração orgânica foi consumida totalmente na primeira terça parte do reator de acordo com os valores determinados de ácidos voláteis, DQD e PCP. Não foi verificada inibição da atividade de culturas microbianas. Os exames microscópicos, fluorescência e varredura, permitiram verificar o predomínio de microrganismos pertencentes ao Domínio Archea. As técnicas moleculares PCR, ARDRA e hibridação slot-blot confirmaram o predomínio do Domínio Archaea e possibilitaram a verificação de alterações na diversidade das populações após adição de 2 mg PCP/L. Conclui-se que o reator sem prévia adaptação do inóculo foi eficiente para o tratamento do PCP, e os microrganismos relacionados às Archaea metanogênicas acetocláticas podem estar envolvidas na degradação deste composto. / The degradation of pentachlorophenol (PCP) was studied in a 2000 mL. Horizontal Anaerobic Immobilized System (HAIS). The reactor was inoculated with microorganisms obtained from an anaerobic reactor without previous adaptation to the PCP. The microbial activity was evaluated by using classic techniques in order to . monitor its behavior during the HAIS fed with a range of PCP between 2.0 to 13 mg/L. The reactor presented 97% of efficiency in the removal of COD and complete decrease of PCP in alI concentrations tested. The total consumption of organic fraction took place mainly in the first third part of the reactor according the values of volatile fatty acids, COD and PCP obtained. Microbial inhibition was not verified in during HAIS operation. Microscopic examinations allowed certifying the Archaea Domain predominance according the morphologies observed. The molecular techniques polimerase chain reaction (PCR), ARDRA and slot-blot hibridation confirmed the predominance of Archaea Domain and alIowed verifying some changes in the population\'s diversity under additions of 2mg PCP/L. The efficiency of PCP decreased in the anaerobic reactor was related to the presence of Archaea Domain, especially the acetoclastic methanogens, whose where probably involved with the organochlorine compound degradation.

Foi estudada a degradação do pentaclorofenol (PCP) em reator aneróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) de volume de 2000 mL. O reator foi inoculado com microrganismos oriundos de reatores aneróbios não previamente adaptados a PCP. Atividade microbiana foi monitorada através de técnicas clássicas na presença do organoclorado na faixa de 2,0 a 13 mg/L de PCP. O reator apresentou eficiência de 97% na remoção de DQO e completo desaparecimento do composto de PCP em todas as concentrações testadas. A fração orgânica foi consumida totalmente na primeira terça parte do reator de acordo com os valores determinados de ácidos voláteis, DQD e PCP. Não foi verificada inibição da atividade de culturas microbianas. Os exames microscópicos, fluorescência e varredura, permitiram verificar o predomínio de microrganismos pertencentes ao Domínio Archea. As técnicas moleculares PCR, ARDRA e hibridação slot-blot confirmaram o predomínio do Domínio Archaea e possibilitaram a verificação de alterações na diversidade das populações após adição de 2 mg PCP/L. Conclui-se que o reator sem prévia adaptação do inóculo foi eficiente para o tratamento do PCP, e os microrganismos relacionados às Archaea metanogênicas acetocláticas podem estar envolvidas na degradação deste composto. / The degradation of pentachlorophenol (PCP) was studied in a 2000 mL. Horizontal Anaerobic Immobilized System (HAIS). The reactor was inoculated with microorganisms obtained from an anaerobic reactor without previous adaptation to the PCP. The microbial activity was evaluated by using classic techniques in order to . monitor its behavior during the HAIS fed with a range of PCP between 2.0 to 13 mg/L. The reactor presented 97% of efficiency in the removal of COD and complete decrease of PCP in alI concentrations tested. The total consumption of organic fraction took place mainly in the first third part of the reactor according the values of volatile fatty acids, COD and PCP obtained. Microbial inhibition was not verified in during HAIS operation. Microscopic examinations allowed certifying the Archaea Domain predominance according the morphologies observed. The molecular techniques polimerase chain reaction (PCR), ARDRA and slot-blot hibridation confirmed the predominance of Archaea Domain and alIowed verifying some changes in the population\'s diversity under additions of 2mg PCP/L. The efficiency of PCP decreased in the anaerobic reactor was related to the presence of Archaea Domain, especially the acetoclastic methanogens, whose where probably involved with the organochlorine compound degradation.

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.

Neste trabalho estudou-se o uso do ferro de valência zero em meio redutivo e oxidativo, a fim de desenvolver um processo que promova tanto a degradação quanto a mineralização de substâncias orgânicas com centros deficientes de elétrons, como, por exemplo, espécies que contêm o grupo nitro ligado ao anel aromático. O processo de degradação empregando-se ferro metálico, em ambos os meios estudados, apresentou grande eficiência no tratamento do p-nitrofenol, utilizado como poluente modelo. Para soluções contendo concentração inicial de p-nitrofenol igual a 100 mg L-1, tanto para o meio redutivo quanto para o oxidativo, em condições ótimas, as taxas de degradação obtidas foram superiores a 98% ao final de 15 minutos de tratamento. Para o meio com atmosfera oxidante, foi possível observar a geração de H2O2 in situ (cerca de 0,030 mmol L-1, em 45 minutos), proporcionando uma reação do tipo Fenton. Dessa forma, foi possível obter uma redução do teor de carbono orgânico dissolvido de cerca de 20%, em 60 minutos de reação. A fim de elevar a taxa de mineralização do p-nitrofenol, realizou-se a integração dos processos redutivo e oxidativo. O emprego deste sistema de tratamento proporcionou um aumento de 100% na redução do teor de carbono orgânico dissolvido, para o mesmo tempo de tratamento. Assim, pode-se inferir que a associação dos processos estudados levou à formação de substâncias mais susceptíveis ao ataque de agentes oxidantes. Por fim, avaliou-se o emprego de ferro de valência zero sintetizado via redução de íons Fe2+ por boridreto de sódio. Utilizando-se o sistema de tratamento integrado, este material proporcionou uma taxa de mineralização de cerca de 50%, demonstrando-se como uma boa alternativa para a obtenção do ferro de valência zero. Dessa forma, pode-se concluir que o sistema integrado apresenta-se como uma alternativa viável e eficiente, com grande potencial de aplicabilidade para o tratamento de substâncias recalcitrantes aos processos de tratamento convencionais, uma vez que apresentou bons resultados na degradação/mineralização da substância modelo. / In this work, we studied the use of zero-valent iron under reductive and oxidative medium, in order to develop a process that promotes the degradation and the mineralization of organic substances with deficient electron centers, such as nitroaromatic compounds. In both mediums, the degradation process promoted by the metallic iron showed good efficiency to degrade p-itrophenol, used as pollutant model. For solutions of p-nitrophenol with initial concentration of 100 mg L-1, degradation percentages were above 98% after 15 minutes of the treatment in reductive and oxidative mediums (optimal conditions). Under oxidant atmosphere, the in situ generation of H2O2 (about 0,030 mmol L-1, in 45 minutes) leaded to a Fenton-like reaction. So, it provided a reduction of total organic carbon levels up to 20% in 60 minutes. In order to raise the mineralization of p-nitrophenol, the reductive and oxidative processes were integrated. The used of this treatment system provided an increase of 100% in the reduction of the dissolved organic carbon, for the same treatment time. Thus, we can in infer that the association of the two processes led to the formation of more susceptible substances to the attack of oxidant agents. Finally, it was evaluated the use zero-valent iron synthesized through reduction of Fe2+ ions by NaBH4. The obtained material provided about 50% of p-nitrophenol mineralization, showing to be a good source of zero-valent iron. So, it can be concluded that the use of the integrated system is a viable and efficient alternative, with a great potential of applicability for the treatment of recalcitrants substances to the conventional treatment processes, because it presented good results in the degradation/mineralization of studied pollutant model.

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

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:41:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KeilaSA.pdf: 2159921 bytes, checksum: eaf4fb1bec7305fa007222908f6259ac (MD5) Previous issue date: 2008-02-29 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Chitosan derivatives were prepared by reductive alkylation using glutaraldehyde and 3-amino-1-propanol. The reducing agent used was the sodium borohydride. Tests of solubility, stability and viscosity were performed in order to evaluate these parameters effects in the reaction conditions (molar ratio of the reactants and presence of nitrogen in the reaction system). The molecular structure of commercial chitosan was determined by infrared (IR) and hydrogen nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR). The intrinsic viscosity and average molecular weight of the chitosan were determined by viscosimetry in 0.3 M acetic acid aqueous solution 0.2 M sodium acetate at 25 ?C. The derivatives of chitosan soluble in aqueous acidic medium were characterized by 1H NMR. The rheological behavior of the chitosan and of the derivative of chitosan (sample QV), which presented the largest viscosity, were studied as a function of polymer concentration, temperature and ionic strength of the medium. The results of characterization of the commercial chitosan (the degree of deacetylation obtained equal 78.45 %) used in this work confirmed a sample of low molar weight (Mv = 3.57 x 104 g/mol) and low viscosity (intrinsic viscosity = 213.56 mL/g). The chemical modification of the chitosan resulted in derivatives with thickening action. The spectra of 1H NMR of the soluble derivatives in acid aqueous medium suggested the presence of hydrophobic groups grafted into chitosan in function of the chemical modification. The solubility of the derivatives of chitosan in 0.25 M acetic acid aqueous solution decreased with increase of the molar ratio of the glutaraldehyde and 3-amino-1-propanol in relation to the chitosan. The presence of nitrogen and larger amount of reducing agent in reaction system contributed to the increase of the solubility, the stability and the viscosity of the systems. The viscosity of the polymeric suspensions in function of the shear rate increased significantly with polymer concentration, suggesting the formation of strong intermolecular associations. The chitosan presented pseudoplastic behavior with the increase in polymer concentration at a low shear rate. The derivative QV presented pseudoplastic behavior at all concentrations used and in a large range of shear rate. The viscosity of chitosan in solution decreased with an increase of the temperature and with the presence of salt. However, there was an increase of the viscosity of the chitosan solution at higher temperature (65 ?C) and ionic strength of the medium which were promoted by hydrophobic associating of the acetamide groups. The solutions of the chitosan derivatives (sample QV) were significantly more viscous than chitosan solution and showed higher thermal stability in the presence of salt as a function of the hydrophobic groups grafted into chitosan backbone / Derivados de quitosana foram preparados atrav?s de alquila??o redutiva usando glutaralde?do e 3-amino-1-propanol. O agente redutor utilizado foi o boro hidreto de s?dio. Os efeitos das vari?veis reacionais (propor??es molares dos reagentes e nitrog?nio no meio reacional) nas caracter?sticas dos pol?meros em fun??o das mudan?as estruturais foram avaliados atrav?s de testes de solubilidade, estabilidade e viscosidade. A estrutura molecular da quitosana comercial foi determinada por espectroscopia de infravermelho (IV) e de resson?ncia magn?tica nuclear de hidrog?nio (RMN 1H). A viscosidade intr?nseca e a massa molar m?dia da quitosana foram determinadas por viscosimetria, em ?cido ac?tico 0,3 M acetato de s?dio 0,2 M, a 25 ?C. Os derivados de quitosana sol?veis em meio aquoso ?cido foram caracterizados por RMN 1H. O comportamento reol?gico da quitosana e do seu derivado (amostra QV), que apresentou maior viscosidade, foram estudados em fun??o da concentra??o de pol?mero, da temperatura e da for?a i?nica do meio. Os resultados da caracteriza??o da quitosana comercial utilizada neste trabalho demonstraram uma amostra de baixa massa molar (Mv = 3,57 x 104 g/mol) e de baixa viscosidade (viscosidade intr?nseca = 213,56 mL/g). O grau m?dio de desacetila??o foi 78,45 %. A modifica??o qu?mica da quitosana resultou em derivados com caracter?sticas viscosificantes. Os espectros de RMN 1H dos derivados sol?veis em meio aquoso ?cido mostraram a inser??o de grupos hidrof?bicos na estrutura da quitosana em fun??o da modifica??o qu?mica realizada. A solubilidade dos derivados de quitosana em solu??o aquosa de ?cido ac?tico 0,25 M diminuiu com o aumento da propor??o molar do glutaralde?do e 3-amino-1-propanol em rela??o ? quitosana. A presen?a de nitrog?nio e maior quantidade de agente redutor no meio reacional contribu?ram para o aumento da solubilidade, estabilidade e viscosidade dos sistemas polim?ricos. A viscosidade das dispers?es polim?ricas em fun??o da taxa de cisalhamento aumentou significativamente com a concentra??o de pol?mero, sugerindo a forma??o de fortes associa??es intermoleculares. A quitosana apresentou comportamento pseudopl?stico com o aumento da concentra??o de pol?mero em solu??o e a baixas taxas de cisalhamento, enquanto que o seu derivado, QV, apresentou comportamento pseudopl?stico em todas as concentra??es utilizadas e em uma larga faixa de taxa de cisalhamento. A viscosidade da solu??o de quitosana diminuiu com o aumento da temperatura e com a presen?a de sal. No entanto, houve um aumento da viscosidade da solu??o de quitosana ? temperatura mais alta (65 ?C) e em maior for?a i?nica, promovido por associa??es hidrof?bicas dos grupos acetamido. As solu??es do derivado QV foram significativamente mais viscosas do que as solu??es de quitosana e obtiveram maior estabilidade t?rmica em solu??o na presen?a de sal em fun??o dos grupos hidrof?bicos inseridos na estrutura da quitosana

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KeilaSA_TESE.pdf: 6694216 bytes, checksum: df1754b48618e11f2ae95e003ae20c2c (MD5) Previous issue date: 2013-12-27 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Chitosan is a biopolymer derived from the shells of crustaceans, biodegradable, inexpensive and renewable with important physical and chemical properties. Moreover, the different modifications possible in its chemical structure generate new properties, making it an attractive polysaccharide owing to its range of potential applications. Polymers have been used in oil production operations. However, growing concern over environmental constraints has prompted oil industry to search for environmentally sustainable materials. As such, this study sought to obtain chitosan derivatives grafted with hydrophilic (poly(ethylene glycol), mPEG) and/or hydrophobic groups (n-dodecyl) via a simple (one-pot) method and evaluate their physicochemical properties as a function of varying pH using rheology, small-angle Xray scattering (SAXS), dynamic light scattering (DLS) and zeta potential. The chitosan derivatives were prepared using reductive alkylation under mild reaction conditions and the chemical structure of the polymers was characterized by nuclear magnetic resonance (1H NMR) and CHN elemental analysis. Considering a constant mPEG/Chitosan molar ratio on modification of chitosan, the solubility of the polymer across a wide pH range (acidic, neutral and basic) could only be improved when some of the amino groups were submitted to reacetylation using the one-pot method. Under these conditions, solubility is maintained even with the simultaneous insertion of n-dodecyl. On the other hand, the solubility of derivatives obtained only through mPEG incorporation using the traditional methodology, or with the ndodecyl group, was similar to that of its precursor. The hydrophilic group promoted decreased viscosity of the polymer solutions at 10 g/L in acid medium. However, at basic pH, both viscosity and thermal stability increased, as well as exhibited a pronounced pseudoplastic behavior, suggesting strong intermolecular associations in the alkaline medium. The SAXS results showed a polyelectrolyte behavior with the decrease in pH for the polymer systems. DLS analyses revealed that although the dilute polymer solutions at 1 g/L and pH 3 exhibited a high density of protonated amino groups along the polymer chain, the high degree of charge contributed significantly to aggregation, promoting increased particle size with the decrease in pH. Furthermore, the hydrophobic group also contributed to increasing the size of aggregates in solution at pH 3, whereas the hydrophilic group helped reduce their size across the entire pH range. Nevertheless, the nature of aggregation was dependent on the pH of the medium. Zeta potential results indicated that its values do not depend solely on the surface charge of the particle, but are also dependent on the net charge of the medium. In this study, water soluble associative polymers exhibit properties that can be of great interest in the petroleum industry / A quitosana ? um biopol?mero derivado de carapa?as de crust?ceos, de baixo custo, biodegrad?vel, renov?vel, que apresenta propriedades f?sico-qu?micas importantes e, ainda, proporciona diferentes possibilidades de modifica??es em sua estrutura qu?mica, gerando novas propriedades, o que torna esse polissacar?deo muito atraente do ponto de vista de aplica??o. Os pol?meros s?o utilizados em v?rias opera??es na produ??o do petr?leo. Entretanto, a crescente preocupa??o com as restri??es ambientais t?m promovido a busca por materiais ambientalmente sustent?veis pela ind?stria do petr?leo. Dessa forma, esse estudo prop?s a obten??o de quitosana graftizada com grupos hidrof?lico (poli(etileno glicol), mPEG) e/ou hidrof?bico (n-dodecila) por uma metodologia mais simples (one-pot) e a avalia??o de suas propriedades f?sico-qu?micas em fun??o da varia??o de pH, atrav?s das an?lises de reologia, espalhamento de raios-X a baixos ?ngulos (SAXS), espalhamento de luz din?mico (DLS) e potencial zeta. Os derivados de quitosana foram preparados utilizando a rea??o de alquila??o redutiva em condi??es reacionais brandas e a estrutura qu?mica dos pol?meros foi caracterizada por resson?ncia magn?tica nuclear de hidrog?nio (RMN 1H) e an?lise elementar CHN. Considerando constante a raz?o molar mPEG/Quitosana na modifica??o qu?mica da quitosana em diferentes metodologias, foi poss?vel melhorar a solubilidade da quitosana em uma ampla faixa de pH (?cido, neutro e b?sico) usando a metodologia one-pot, em que uma parte dos grupos amino foi reacetilada. Nesta condi??o, at? mesmo com a inser??o simult?nea do n-dodecila, a solubilidade se manteve. Por outro lado, a solubilidade dos derivados obtidos apenas com a incorpora??o de mPEG atrav?s de metodologia tradicional, ou com o grupo ndodecila, foi similar ao seu precursor. O grupo hidrof?lico promoveu a diminui??o da viscosidade das solu??es polim?ricas a 10 g/L em meio ?cido. Entretanto, em pH b?sico, esse grupo contribuiu para o aumento da viscosidade e da estabilidade t?rmica das solu??es, assim como, favoreceu um comportamento pseudopl?stico mais acentuado, sugerindo fortes associa??es intermoleculares no meio alcalino. Os resultados de SAXS apresentaram um comportamento de polieletr?lito com a diminui??o do pH para os sistemas polim?ricos. As an?lises de DLS revelaram que as solu??es dilu?das dos pol?meros a 1 g/L em pH 3, embora apresentem uma alta densidade de grupos amino protonados ao longo da cadeia polim?rica, o alto grau de cargas contribuiu significativamente para a agrega??o, promovendo o aumento do tamanho das part?culas com a diminui??o do pH. Al?m disso, o grupo hidrof?bico tamb?m contribuiu para aumentar o tamanho dos agregados em solu??o no pH 3 e o grupo hidrof?lico favoreceu para reduzi-los em toda faixa de pH. Entretanto, a natureza de agrega??o foi dependente do pH do meio. Os resultados do potencial zeta indicaram que seus valores n?o dependem apenas da carga da superf?cie da part?cula, mas ? resultante da carga l?quida do meio. Os sistemas polim?ricos associativos em solu??o aquosa obtidos neste estudo apresentam propriedades que podem ser atraentes em v?rias aplica??es na ind?stria do petr?leo

Neste trabalho estudou-se o uso do ferro de valência zero em meio redutivo e oxidativo, a fim de desenvolver um processo que promova tanto a degradação quanto a mineralização de substâncias orgânicas com centros deficientes de elétrons, como, por exemplo, espécies que contêm o grupo nitro ligado ao anel aromático. O processo de degradação empregando-se ferro metálico, em ambos os meios estudados, apresentou grande eficiência no tratamento do p-nitrofenol, utilizado como poluente modelo. Para soluções contendo concentração inicial de p-nitrofenol igual a 100 mg L-1, tanto para o meio redutivo quanto para o oxidativo, em condições ótimas, as taxas de degradação obtidas foram superiores a 98% ao final de 15 minutos de tratamento. Para o meio com atmosfera oxidante, foi possível observar a geração de H2O2 in situ (cerca de 0,030 mmol L-1, em 45 minutos), proporcionando uma reação do tipo Fenton. Dessa forma, foi possível obter uma redução do teor de carbono orgânico dissolvido de cerca de 20%, em 60 minutos de reação. A fim de elevar a taxa de mineralização do p-nitrofenol, realizou-se a integração dos processos redutivo e oxidativo. O emprego deste sistema de tratamento proporcionou um aumento de 100% na redução do teor de carbono orgânico dissolvido, para o mesmo tempo de tratamento. Assim, pode-se inferir que a associação dos processos estudados levou à formação de substâncias mais susceptíveis ao ataque de agentes oxidantes. Por fim, avaliou-se o emprego de ferro de valência zero sintetizado via redução de íons Fe2+ por boridreto de sódio. Utilizando-se o sistema de tratamento integrado, este material proporcionou uma taxa de mineralização de cerca de 50%, demonstrando-se como uma boa alternativa para a obtenção do ferro de valência zero. Dessa forma, pode-se concluir que o sistema integrado apresenta-se como uma alternativa viável e eficiente, com grande potencial de aplicabilidade para o tratamento de substâncias recalcitrantes aos processos de tratamento convencionais, uma vez que apresentou bons resultados na degradação/mineralização da substância modelo. / In this work, we studied the use of zero-valent iron under reductive and oxidative medium, in order to develop a process that promotes the degradation and the mineralization of organic substances with deficient electron centers, such as nitroaromatic compounds. In both mediums, the degradation process promoted by the metallic iron showed good efficiency to degrade p-itrophenol, used as pollutant model. For solutions of p-nitrophenol with initial concentration of 100 mg L-1, degradation percentages were above 98% after 15 minutes of the treatment in reductive and oxidative mediums (optimal conditions). Under oxidant atmosphere, the in situ generation of H2O2 (about 0,030 mmol L-1, in 45 minutes) leaded to a Fenton-like reaction. So, it provided a reduction of total organic carbon levels up to 20% in 60 minutes. In order to raise the mineralization of p-nitrophenol, the reductive and oxidative processes were integrated. The used of this treatment system provided an increase of 100% in the reduction of the dissolved organic carbon, for the same treatment time. Thus, we can in infer that the association of the two processes led to the formation of more susceptible substances to the attack of oxidant agents. Finally, it was evaluated the use zero-valent iron synthesized through reduction of Fe2+ ions by NaBH4. The obtained material provided about 50% of p-nitrophenol mineralization, showing to be a good source of zero-valent iron. So, it can be concluded that the use of the integrated system is a viable and efficient alternative, with a great potential of applicability for the treatment of recalcitrants substances to the conventional treatment processes, because it presented good results in the degradation/mineralization of studied pollutant model.