A contaminação da água e do solo por hidrocarbonetos aromáticos tem aumentado ao longo dos anos, devido ao seu uso nos mais diversos segmentos industriais. Hidrocarbonetos, tais como tolueno, são descritos como extremamente poluentes, tóxicos e potencialmente mutagénicos e carcinogénicos para os seres humanos. Os hidrocarbonetos são compostos lipófilicos difíceis de serem eliminados, contudo, estes aromáticos podem ser removidos de ambientes contaminados por meio de biorremediação utilizando bactérias produtoras de surfactante. Biossurfatantes são surfactantes principalmente produzidos por microrganismos, as quais promovem a quebra das moléculas de hidrocarbonetos, através da formação de micelas, aumentando a sua mobilidade, a biodisponibilidade e sua exposição à bactérias favorecendo a biodegradação do hidrocarboneto. A produção deste tensoativo exige meios de fermentação e oxigênio para o metabolismo microbiano. Por tanto, aeração e agitação são variáveis operacionais importantes para garantir um coeficiente de transferência de massa de oxigénio eficaz (kLa). Para esta finalidade, o kLa foi determinado experimentalmente em diferentes meios de fermentação, especificamente meio salino básico, meio de baixa salinidade, meio Bushnell-Haas e água do mar, por diversas variáveis operacionais. Ensaios foram realizados em agitador rotativo para selecionar, dentre os diferentes tipos de bactérias, nomeadamente Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis e Bacillus megatherium, o melhor produtor de biossurfactante na presença de tolueno, nos meios de fermentação descritos acima, formulados com diferentes salinidades. A presença de tolueno inibiu o crescimento de microrganismo deslocando seu metabolismo para a produção de biossurfactante. Assim, B. subtilis foi capaz de reduzir a tensão superficial (TS) em 29,49 ± 0,55 unidades, produzindo cerca de 3,52 ± 0,06 mg/L de biossurfactante. Ao elevar o processo para um fermentador de bancada, a quantidade de tolueno no meio de baixa salinidade foi reduzido drasticamente após 12 horas de crescimento (de 45 ml para 7,43 ml), quando B. subtilis foi utilizado, reduzindo o TS em 22,6 unidades (com concentração de biossurfactante de 3,02 mg/L). Os resultados obtidos mostraram que o B. subtilis pode ser considerado um microrganismo promissor para ser utilizado na biorremediação de locais contaminados por tolueno / Contamination of water and soil by aromatic hydrocarbons has been increasing along the years, due to its use in various industrial segments. Hydrocarbons, such as toluene, are described as extremely polluting, toxic, potentially carcinogenic and mutagenic to humans. Hydrocarbons are lipophilic compounds difficult to be disposed of; however, the aromatic ones can be removed from contaminated environments via bioremediation using surfactant-producing bacteria. Biosurfactants are surfactants produced mainly by microorganisms, which promote the breaking of hydrocarbons molecules, by means of the formation of micelles, increasing their mobility, bioavailability and exposure to bacteria favoring hydrocarbon biodegradation. This tensoactive production requires oxygen and fermentation media for the microorganism metabolism. Thus, aeration and agitation are important operating variables to ensure an effective oxygen mass transfer coefficient (kLa). To this purpose, such a response was experimentally determined in this study in different fermentation media, specifically basal saline medium, low saline medium, Bushnell-Haas medium and sea water, and correlated with the above operating variables. Rotary shaker essays were performed to select, among different bacteria, namely Bacillus subtilis, Bacillus megatherium and Bacillus licheniformis, the best biosurfactant producer in the presence of toluene, in fermentative broths described above, formulated with different salinities. The presence of toluene inhibited the growth of microorganism shifting the metabolism to the production of biosurfactant. Thus, B. subtilis was able to reduce the surface tension (ST) in 29.49 ± 0.55 units producing up to 3.52 ± 0.06 mg/L of biosurfactant. Scaling up the process to a bench fermentor, the quantity of toluene in the low salinity medium was reduced drastically after 12 h of growth (from 45 mL to 7.43 mL), when B. subtilis was used, reducing the ST in 22.6 units (biosurfactant concentration of 3.02 mg/L). The results obtained showed that B. subtilis can be considered a promising microorganism to be used for the bioremediation of sites contaminated by toluene.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-26032014-163942 |
| Date | 21 August 2013 |
| Creators | Ellen Cristina Souza |
| Contributors | Ricardo Pinheiro de Souza Oliveira, Attilio Converti, Thereza Christina Vessoni Penna |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Tecnologia Bioquímico-Farmacêutica, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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