Seleção e imobilização de consórcios de bactérias hidrocarbonoclásticas e produtoras de compostos ativos de superfície para aplicações em processos de biorremediação
| Ano de defesa: | 2012 |
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Resumo: | The northern region of Todos os Santos Bay (TSB) mangrove is chronically contaminated by recalcitrant petroleum hydrocarbons. Among the initiatives to mitigate the environmental impacts in this mangrove, the RECUPETRO network (Rede Cooperativa em Recuperação de Areas Contaminadas por Atividades Petrolíferas) was created in 2001, supported by Petrobras and FINEP, aiming at developing bioremediation processes. One of those processes involved the use of bacterial consortia able to degrade hydrocarbons and produce surface active compounds (SACs) immobilized on chitosan. In order to isolate bacterial consortia, we chose the enrichment technique using petroleum, kerosene, hexadecane or a mixture of three polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), where the cultures growth was confirmed by turbidity and viable cell counts. The enrichment using PAHs was also monitored by Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) in order to investigate the bacterial population dynamics during 45 days of enrichment. The microorganisms of each consortium were identified by sequencing the gene encoding rRNA16S and evaluated for resistance to the immobilization process on chitosan and SACs production. The chitosan beads obtained were analyzed by scanning electron microscopy (SEM). Microcosms bioremediation assays using contaminated sediments from TSB were carried out using the bacterial consortium isolated from petroleum enrichment and its performance was evaluated by bacterial cell counts and DGGE. The biodegradation efficiency was also measured by gas chromatography. As results of this study, it was obtained 39 bacterial isolates belonging to 20 different genera. The micro-organisms were able to grow using petroleum or its derivatives as carbon sources and to produce SACs (biosurfactant, bioemulsifier and biodemulsifier). Consortia were successfully entrapped in chitosan beads and the SEM confirmed the presence of surface pores, which are essential to the product functionality. In bioremediation experiments using microcosm, the entrapment of consortium within the beads allowed cell growth up to 15 days. At this point, the beads were disintegrated and the biomass was released to the sediment, being the bioaugmentation confu-med by DGGE. The chitosan matrix showed prebiotic activity in the indigenous bacterial communities. Therefore, the beads containing immobilized bacteria contemplate the processes of bioaugmentation and biostimulation. Despite the confirmed bioaugmentation in microcosms, it was not detected significant reductions in the measured pollutants after 90 days of experiment, proving that only the increase in cell number was not sufficient to reduce recalcitrant contaminants at TSB under the experimental conditions adopted. |
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Angelim, Alysson LiraMelo, Vânia Maria Maciel2024-08-22T19:48:01Z2024-08-22T19:48:01Z2012ANGELIM, Alysson Lira. Seleção e imobilização de consórcios de bactérias hidrocarbonoclásticas e produtoras de compostos ativos de superfície para aplicações em processos de biorremediação. 2012. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77851The northern region of Todos os Santos Bay (TSB) mangrove is chronically contaminated by recalcitrant petroleum hydrocarbons. Among the initiatives to mitigate the environmental impacts in this mangrove, the RECUPETRO network (Rede Cooperativa em Recuperação de Areas Contaminadas por Atividades Petrolíferas) was created in 2001, supported by Petrobras and FINEP, aiming at developing bioremediation processes. One of those processes involved the use of bacterial consortia able to degrade hydrocarbons and produce surface active compounds (SACs) immobilized on chitosan. In order to isolate bacterial consortia, we chose the enrichment technique using petroleum, kerosene, hexadecane or a mixture of three polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), where the cultures growth was confirmed by turbidity and viable cell counts. The enrichment using PAHs was also monitored by Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) in order to investigate the bacterial population dynamics during 45 days of enrichment. The microorganisms of each consortium were identified by sequencing the gene encoding rRNA16S and evaluated for resistance to the immobilization process on chitosan and SACs production. The chitosan beads obtained were analyzed by scanning electron microscopy (SEM). Microcosms bioremediation assays using contaminated sediments from TSB were carried out using the bacterial consortium isolated from petroleum enrichment and its performance was evaluated by bacterial cell counts and DGGE. The biodegradation efficiency was also measured by gas chromatography. As results of this study, it was obtained 39 bacterial isolates belonging to 20 different genera. The micro-organisms were able to grow using petroleum or its derivatives as carbon sources and to produce SACs (biosurfactant, bioemulsifier and biodemulsifier). Consortia were successfully entrapped in chitosan beads and the SEM confirmed the presence of surface pores, which are essential to the product functionality. In bioremediation experiments using microcosm, the entrapment of consortium within the beads allowed cell growth up to 15 days. At this point, the beads were disintegrated and the biomass was released to the sediment, being the bioaugmentation confu-med by DGGE. The chitosan matrix showed prebiotic activity in the indigenous bacterial communities. Therefore, the beads containing immobilized bacteria contemplate the processes of bioaugmentation and biostimulation. Despite the confirmed bioaugmentation in microcosms, it was not detected significant reductions in the measured pollutants after 90 days of experiment, proving that only the increase in cell number was not sufficient to reduce recalcitrant contaminants at TSB under the experimental conditions adopted.A região norte do manguezal da Baía de Todos-os-Santos (BTS) encontra-se cronicamente contaminada com as frações mais recalcitrantes do petróleo. Dentre as iniciativas para mitigar esse passivo ambiental, destaca-se a criação em 2001 da Rede Cooperativa em Recuperação de Áreas Contaminadas por Atividades Petrolíferas (RECUPETRO), apoiada pela Petrobras e FINEP, tendo como um dos objetivos desenvolver processos de biorremediação. Um desses processos envolveu a seleção e preparação de consórcios de bactérias capazes de degradar hidrocarbonetos e produzir compostos ativos de superfície (SACs) imobilizados em quitosana. Para o isolamento de consórcios bacterianos, adotou-se a técnica de enriquecimento usando petróleo, querosene, hexadecano, ou uma mistura de três hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs). O crescimento durante o enriquecimento foi confirmado pela turvação do meio e contagem de células viáveis. As culturas selecionadas com HP As também foram monitoradas por eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE) para verificar a dinâmica das populações de bactérias ao longo de 45 dias de enriquecimento. Os micro-organismo s de cada consórcio foram identificados por sequenciamento do rDNA 16S e avaliados em relação a resistência ao processo de imobilização em quitosana e produção de SACs. As esferas de quitosana produzidas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). O consórcio obtido do enriquecimento com petróleo foi testado na biorremediação de sedimentos da BTS e seu desempenho avaliado por contagens de células viáveis, DGGE e quantificação da biodegradação por cromatografia gasosa. Como resultados deste trabalho, foram obtidos 39 isolados bacterianos pertencentes a 20 géneros. Os micro-organismo s foram capazes de crescer usando petróleo ou seus derivados como fontes de carbono e de produzü- SACs (biossurfactante, bioemulsifícante e biodesemulsifícante). Os consórcios foram aprisionados com sucesso em esferas de quitosana e a MEV confirmou a presença de poros de superfície essenciais para funcionalidade do produto. Nos experimentos de biorremediação em microcosmo, o aprisionamento do consórcio dentro das esferas propiciou o crescimento celular até 15 dias. Nesse período, ocorreu o processo de desintegração das esferas e a liberação da biomassa para o sedimento, sendo o biaumento comprovado por DGGE. A matriz de quitosana demonstrou atividade prebiótica nas comunidades bacterianas autóctones. Logo, as esferas com bactérias imobilizadas contemplam os processos de bioaumento e bioestímulo. Apesar da bioaumentação confu-mada nos microcosmos, não foram detectadas reduções significativas dos poluentes medidos após 90 dias de biodegradação, revelando que apenas o aumento do número de células não foi suficiente para reduzü- os contaminantes recalcitrantes no sedimento da BTS nas condições experimentais adotadas.Este documento está disponível online com base na Portaria nº 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.Seleção e imobilização de consórcios de bactérias hidrocarbonoclásticas e produtoras de compostos ativos de superfície para aplicações em processos de biorremediaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisBiorremediaçãoBiodegradaçãoManguezaisConsórcios microbianosQuitosanaCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICASinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttp://lattes.cnpq.br/5687037191656196http://lattes.cnpq.br/15725046509306052024-08-22ORIGINAL2012_tese_alangelim.pdf2012_tese_alangelim.pdfapplication/pdf32430793http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/77851/1/2012_tese_alangelim.pdf8a45a4f3a98e34b972826e65bdc1a771MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/77851/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufc/778512024-08-22 16:48:01.905oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-08-22T19:48:01Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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