Fita Crepe

A revolução industrial trouxe um enorme aumento da poluição e da produção de resíduos. Na realidade, muitos dos problemas ambientais actuais são o resultado de mais de 200 anos de má gestão de resíduos industriais e domésticos, sendo os locais contaminados uma consequência frequente do manuseamento e eliminação inadequados de materiais perigosos, e podendo o custo global de resolução deste e de outros problemas ambientais atingir os mil milhões de euros (LaGrega et al., 2001).

A natureza perigosa dos resíduos pode ser atenuada pela aplicação de métodos convencionais de descontaminação, como é o caso da incineração e do Landfilling (transferência da contaminação do seu local original para outro considerado mais apropriado). No entanto, a aplicação destas técnicas, que envolve a remoção e transporte das zonas contaminadas, é economicamente dispendiosos e nem sempre conduzem à destruição e redução da toxicidade dos compostos e/ou geram produtos mais tóxicos (Walter e Crawford, 1997).

Um dos campos mais promissores da biotecnologia é a aplicação de técnicas de remediação in situ destes meios contaminados através do tratamento biológico - biorremediação. A biorremediação tem por objetivo inocular o solo com microrganismos com capacidade de metabolizar os resíduos tóxicos presentes no ambiente. Por ser um processo natural, promove um tratamento adequado ao meio e uma boa proporção custo-eficiência quando comparado à outras alternativas convencionais de tratamento de resíduos sólidos.

Não obstante, o tempo necessário para se atingir uma determinada degradação dos poluentes (90%, por exemplo) é normalmente superior à que seria alcançada num reactor próprio, pois o inóculo (os microrganismos que se pretende fazer reproduzir) pode usufruir das condições ideais para o seu crescimento. Para se obter elevado rendimento no processo, é portanto necessário determinar quais são as condições que favorecem a actividade microbiana, como por exemplo: meio anóxico, teor de nutrientes elevado, tempo de retenção, actividade enzimática, temperatura, pH, e inóculo aclimatado ao meio tóxico, sendo assim capaz de tratá-lo adequadamente. O isolamento, caracterização e identificação dos microrganismos com habilidade ou actividade enzimática metabolizadora dos materiais químicos potencialmente tóxicos é essencial para utilizá-los em biorremediação.

Em termos de cinética microbiana, são várias as situações possíveis. Os microrganismos podem usar como fonte de alimento o poluente, consumindo-o à medida que crescem e transformando-o em tecido celular e em compostos, como o dióxido de carbono. Se o processo ocorrer em condições anaeróbicas, pode-se ainda formar metano.

A figura representa a biodegradação do 1,2 dicloroetano (EDC) em condições aeróbicas e anaeróbicas. Existe hoje em dia uma tendência em se promover biorremediações anaeróbicas (embora ainda menos comum que as aeróbicas) com a utilização de ácidos lácticos, proteínas do leite e metanol como fontes de carbono.

O poluente a eliminar pode ainda ser co-metabolisado pelos microrganismos, o que significa que não é a principal fonte de alimento, mas que é consumido juntamente com a fonte principal. Nestes casos, é comum fornecer-se-lhes compostos de fácil degradação, estimulando assim o seu crescimento. Para assegurar que existem as condições mínimas para o processo, nas zonas de biorremediação instalam-se sistemas de injecção de oxigénio e nutrientes.

Pode acontecer que o composto resultante da decomposição microbiana seja tão ou mais tóxico que o seu precursor. Este tipo de situação tem de ser evitada, pelo que devem ser realizados testes prévios em laboratório e em campo (absolutamente essenciais). Contudo, a cinética microbiana é de tal forma dinâmica que os produtos libertados por algumas bactérias podem ser alimento para outras, sendo os poluentes transformados em compostos progressivamente mais simples. O objectivo da biorremediação é mineralizar os poluentes libertando apenas substâncias inertes, como o dióxido de carbono e a água.

Para cada tipo de contaminante, indicam espécies diferentes de microrganismos no processo de biorremediação, como por exemplo:

A escolha da estratégia de biorremediação mais apropriada para tratar um determinado local, é determinada por vários factores, tais como as características do(s) poluente(s) presente(s) (natureza, concentração e biodisponibilidade) e a composição em termos de nutrientes e população microbiana presente no local (Dua et al., 2002). A solução mais eficaz poderá passar por uma combinação de diferentes técnicas de biorremediação (Kuiper et al., 2004; Silva et al., 2004).

A bioestimulação e bioadição constituem-se como estratégias de biorremediação e cuja aplicação isolada ou combinada pode conduzir a uma rápida e completa degradação dos poluentes.

A bioestimulação tem por objectivo aumentar o número ou estimular a actividade dos microrganismos degradadores de uma determinada região contaminada através da adição de receptores de electrões, nutrientes ou dadores de electrões. Ainda que os microrganismos presentes nos locais contaminados possuam os sistemas enzimáticos necessários ao catabolismo de um determinado xenobiótico, a sua degradação em condições naturais pode ocorrer a velocidades demasiado baixas. A adição de nutrientes e a optimização de condições ambientais permite aumentar a taxa de crescimento e/ou as actividades metabólicas dos microrganismos, com o consequente aumento da velocidade e rendimento de degradação do xenobiótico. A implementação da bioestimulação como técnica de biorremediação apresenta a vantagem de ser aceite sem constrangimentos, já que é fácil obter aprovação para adicionar carbono, azoto ou fósforo. (Bragg et al., 1994)

A bioadição consiste na adição de microrganismos, crescidos em laboratório e com capacidade para degradar o contaminante a remover (Vogel, 1996; Widada et al., 2002). O recurso à bioadição é justificado pela necessidade de uma rápida degradação do composto poluente, da redução do período de adaptação que antecede o processo de degradação pelos microrganismos, nas situações em que se verifica não existirem microrganismos com capacidades degradativas ou quando o funcionamento rápido da comunidade residente de microrganismos é limitado pelas características do local, nomeadamente presença de concentrações elevadas do poluente ou condições ambientais severas (Alexander, 1994; Vogel, 1996).

Esta técnica poderá ainda ser aplicada com o objectivo de transferir a informação genética, presente na estirpe degradadora, necessária à degradação (Top et al., 2002; Vidali, 2001). Esta técnica consiste na selecção de estirpes de microrganismos adaptadas à degradação de determinado composto, o que é realizado ao longo de várias gerações celulares. As bactérias possuem capacidades especiais de alterar o seu alimento de eleição: através da incorporação de plasmídios, podem como que reprogramar o seu metabolismo. Exibem assim uma versatilidade, muito útil nestes casos.

A aceitação da bioadição como estratégia de biorremediação depende de vários factores, entre os quais o tipo de microrganismos a usar e a área do local a tratar. O uso de microrganismos não modificados normalmente não constitui problema, contrariamente ao que se verifica com microrganismos geneticamente modificados cuja aceitação requer uma avaliação mais cuidada por parte das entidades reguladoras.

A bioadição foi utilizada com sucesso principalmente na degradação de pesticidas, de óleos, ou de hidrocarbonetos específicos constituintes dos óleos. Por outro lado, estão também descritos casos em que a utilização da bioadição para a remoção de compostos tóxicos no solo se mostrou inadequada. O insucesso da introdução de microrganismos poderá estar relacionada com diversos factores: limitação de nutrientes, eliminação dos microrganismos introduzidos por predação, concentração de poluente orgânico muito baixa para suportar o crescimento e factores ambientais desfavoráveis ao crescimento (pH, temperatura, presença de iões tóxicos, elevada salinidade entre outros) (Alexander, 1994).

A biorremediação é portanto caracterizada por um processo sequencial que, fundamentada nos critérios de bioengenharia e normas operacionais específicas, permite o efectivo tratamento de resíduos sólidos, tanto no solo como em efluentes líquidos e gasosos, evitando a poluição destes ambientes, sendo seguramente uma das opções a considerar com maior entusiasmo.