Seminário Finalizadoo

8/4/2019 Seminrio Finalizadoo

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BiorremediaoAspectos biolgicos e

tecnolgicos da biorremediaode xenobiticos


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Grupo 5Grupo 5

y Alex Lima Souza

y Ana Carolina Carvalho

y

Felipe Colao de Oliveiray Laura Maria Roselli


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Introduo

y Biorremediao: Processo no qual organismosvivos, normalmente plantas oumicroorganismos, so utilizados

tecnologicamente para remover ou reduzir(remediar) poluentes no ambiente.


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O processo

y O processo debiorremediao uma alternativa

ecologicamente maisadequada e eficazpara o tratamento deambientes

contaminados commolculas orgnicasde difcil degradaoe metais txicos.


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Tipos

y Biorremediao in-situ: trata o materialno prprio local.

y Biorremediao ex-situ: remoo domaterial contaminado para tratamentoem local externo de sua origem.


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y Molculas

recalcitrantes somolculas orgnicas

de difcil degradao.Podem ser de origemnatural ou sintticase estranhas ao

ambiente natural(xenobiticas).


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Xenobiticosy Muitos dos xenobiticos

e/ou seus produtos dedegradao resultam emefeitos nocivos e/oumutagnicos aos

organismos vivos. Nabiorremediao, utilizam,geralmente,microorganismosautctones ougeneticamentemodificados comcapacidade debiodegradarxenobiticos.


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Biorremediao microbiana

y Fazem papel de reciclagem da biosfera;

y Participam ativamente dos processosgeoqumicos, dando suporte namanuteno da vida naTerra;

y Grande diversidade metablica.

y Diversos fatores ambientais influenciam a

a capacidade de um sistema microbianona degradabilidade de uma molcula.


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Definio e implantao de um processo debiorremediao


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Fatores que influenciam naDegradabilidade

y Fsicos

y Qumicos

y Biolgicos


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Fatores Fsicosy Natureza Fsica da Matriz solo, gua,

sedimentos

y Em solos e sedimentos, ambientescomplexos, pode ocorrer atravs pelaatrao de cargas opostas ou adsoro de

molculas


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Fatores Fsicosy Temperatura e luz

y Em ambientes temperados, a reduo datemperatura pode levar a reduo daatividade metablica dos microorganismos


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Fatores Qumicosy Composio qumica da Matriz;

y Ph;

y Umidade;

y Teor de O2 dissolvido;

y Potencial redox do meio;

y Estrutura qumica do poluente.


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Fatores Qumicosy Estrutura qumica do

poluente

y Metais pesados podeinteragir com as enzimasproduzidas pelosmicroorganismos inibindosua atividade

y Concentraes adequadasdestes podem melhorar acapacidade degradativa domeio


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Fatores Qumicosy Composio qumica da Matriz

y Presena de Xenobiticos mais simples dificultam adegradao dos mais complexos

y Ex: TNT (produzido pelo homem), herbicidas orizalin etrifuralina

y *Ainda no existem microorganismos capazes demineralizar esses compostos devido sua estruturaqumica!

TNT Orizalin Trifuralina


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Fatores Biolgicos

y Capacidade dos microorganismos demetabolizar os diferentes produtos do

meio


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Fatores Biolgicosy *No existe na biosfera atual rotas

catablicas enzimticas capazes dedegradar os diferentes compostos que os

humanos criaram nos ltimos 100 anos!

y Alguns so capazes de catabolizar

molculas especficas ou em conjunto comoutros organismos onde cada um atua emuma etapa diferente


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Fatores Biolgicosy A biodegradao mais provvel acontece

quando a estrutura do xenobitico semelhante estrutura de molculas

naturais.

Estrutura da Lignina

Esterides


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Fatores Biolgicosy Os produtos de uma degradao que

passa por toda a rota catablicaenzimtica se tornam uma possibilidade

nutritiva metabolismo construtivo eenergtico

y Se a degradao no completa, e osprodutos no ajudam na sobrevivncia domicroorganismo recebe o nome de co-

metabolismo


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Fatores Biolgicos

y Produtos de co-metabolismo podem servir desubstratos para outras espcies de microorganismos,sendo possvel a mineralizao completa

y * importante pois no so todos os microorganismosque possuem enzimas necessrias para a tranformaometablica completa


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TransformaoConjugao

Fatores Biolgicosy Troca de material gentico entre os

microorganismos tambm um fatorcontribuinte

y Muitas das rotas metablicas esto nogenoma plasmidal


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Fatores Biolgicosy Caractersticas fsico-qumicas e o

comportamento intracelular tambminterferem no poder de biodegradao


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Viso Interdisciplinary Estudo feito com profissionais de

diferentes reas para um melhordetalhamento do ambiente a ser tratado

pela biorremediao


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Viso Interdisciplinary necessrio conhecer as caractersticas

estruturais dos xenobiticos;

Halognios -NO2SO3H CN

-CH3 -CF3-NH2 OCH3


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Viso Interdisciplinary Falta de nutrientes no ambiente requer

adio controlada destes por meio detcnicas de engenharia por exemplo

y A essa tcnica se d o nome deBioestimulao


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Viso Interdisciplinary Outra tcnica desse tipo a

Bioargumentao adio demicroorganismos autctones

degradadores ou alctones mediadores.


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Etapas de Implementao de umEtapas de Implementao de um

processo de Biorremediaoprocesso de Biorremediao

-Caracterizao do tipo e da quantidade do poluente.

-Avaliaes de natureza biolgica, geolgica, geofsica ehidrolgica do sitio contaminado.


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y Avaliaes biolgicas iniciam em laboratrio

y Bioestimulao (adio de nutrientes e/ou

surfactantes) e;

y Bioaumentao (adio de cultura de micro-organismos biodegradadores ou mediadores).

A partir dos resultados selecionada a tcnica

mais adequada.

Incio do processo in situ.


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Principais Problemas encontrados durante aPrincipais Problemas encontrados durante aaplicao do processo deaplicao do processo de biorremediaobiorremediao

y Poluio de vrios compostos;

y Concentrao do poluente;

y

Incompatibilidade do poluente com a tcnica;

y Taxa de biorremediao abaixo do esperado;


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Organismos Geneticamente ModificadosOrganismos Geneticamente Modificadosna despoluio Ambientalna despoluio Ambiental

A utilizao de OMGs permite contornaralguns problemas encontrados no processo,tais como:

y Taxa de degradao do poluente;

y Insero de genes que codificam enzimas

catablicas para a molcula-alvo;

y Insero de genes que conferem resistncia a

compostos inibitrios no ambiente ou ao produto da

molecula-alvo;


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y Insero de genes ou alteraes geneticas relacionadas

aos problemas de baixa concentrao de poluente.

O sucesso in vitru das OMGs em laboratrio,no significa a resoluo completa do

problema de biorremediao.


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Os OMGs sobrevivero no ambiente? Sereproduziro? Se espalharo para outros stios?Causaro danos ao Ambiente? Transferiro os genes

para outros micro-organismos?

y A incorporao dos genes na bactria geralmente feita via plasmideos ou transposons.

y Via plasmideos os genes inseridos podem ser liberadospara o ambiente;

y Via transposons podem ocorrer efeitos inesperados,

como interferncia de regulao de outras viasmetabolicas, acarretando o aumento de toxinas ouinativando a expresso de outro gene de interesse


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Riscos e Disperso deRiscos e Disperso de OMGsOMGs no ambienteno ambiente

y Competio do OMG com a microbiota,flora e fauna local;

y Troca de genes entre OMGs e

populaes microbianas autctones;y Introduo de OMGs que conferem fator

de patogenicidade para a populao

autctone;y Impossibilidade de eliminao dos OMGs

depois que eles terminam o seu trabalho.


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y Testes com genes suicidas, no garantem amorte de todos os OMGs;

y Os genes no ambiente, podem sertransferidos para os microrganismosatravs do processo de transformao.


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Microorganismos no processo debiorremediaoy Ao introduzir microorganismos num

determinado ambiente necessrio obterum certo controle voltados para

deteco e/ou quantificao para que noafete o ciclo natural do mesmo.

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