Parceria: Doutoranda Cyntia Ely – Universidade Federal do Rio de Janeiro;
Professor João Paulo Bassin e Márcia Walquíria de Carvalho Dezotti – Universidade Federal do Rio de Janeiro.
Professora Paula Maria Lima Castro – Universidade Católica Portuguesa – Portugal
Biodegradação de compostos disruptores endócrinos em reator de lodo granular aeróbio e bioaumentação por adição de uma estirpe bacteriana específica
Destaques: O Brasil ainda enfrenta graves problemas relacionados a saneamento ambiental, devido a deficiência de políticas adequadas que buscam solucionar essa problemática. A grande maioria das estações de tratamento existentes no país são designadas para diminuir o conteúdo orgânico e de nutrientes, utilizando apenas processos convencionais. Compostos emergentes estão presentes nos efluentes domésticos e quando lançados aos corpos receptores exercem efeitos biológicos aos organismos aquáticos e à saúde humana mesmo em baixas concentrações, o que torna esse problema bastante sério e que deve ser solucionado de forma eficaz. Nesse sentido, a tecnologia de lodo granular aeróbio se apresenta como uma alternativa promissora para aumentar a eficiência de remoção desses compostos, evitando assim, seu lançamento em corpos hídricos.
O objetivo geral do projeto de pesquisa foi investigar a eficiência da remoção de 17β-estradiol, 17α-etinilestradiol e bisfenol-A (estrogênios naturais, sintéticos e xenoestrogênios, respectivamente) em um reator de lodo granular aeróbio e em um reator com a adição de uma estirpe bacteriana específica. Analisar o efeito desses contaminantes no desempenho do processo biológico e nas mudanças na comunidade microbiana em cada reator.
Um reator sequencial de batelada (RSB) de lodo granular foi operado por 140 dias tratando um efluente sintético contendo compostos disruptores endócrinos (EDCs), nomeadamente 17β-estradiol (E2), 17α-etinilestradiol (EE2) e bisfenol-A (BPA). O reator foi intermitentemente alimentado por EDCs, em uma concentração média de 2 mg/L de cada composto.
A fase operacional do reator foi dividida em doze fases. Após o início de operação, aos 60 dias o reator teve que ser desativado, devido ao lockdown. Como consequência, a biomassa foi armazenada a 4 °C por 60 dias. Após a desativação do reator, a biomassa foi reativada por 17 dias. O reator foi bioaumentado com uma cepa especializada capaz de degradar E2 - Rhodococcus sp. ED55 previamente isolada no respectivo grupo de pesquisa. Estudos em batelada sobre a capacidade de biodegradação dessa bactéria para os três compostos foram realizados.
O composto E2 foi prontamente biodegradado, correspondendo a porcentagens de 60 a 80% no período anaeróbio e o remanescente foi rapidamente consumido na fase aeróbia. Inicialmente, EE2 foi adsorvido no grânulo aeróbio em período anaeróbio. Entretanto, após o processo de bioaumentação, o composto foi liberado no líquido, sendo descartado juntamente com o efluente nos ciclos sucessivos. BPA não foi observado no efluente em fases com tempo de ciclo mais longos (12, 8 e 6h). Entretanto, quando o ciclo retornou para 3h, houve BPA no efluente, mas em menores concentrações quando comparado as fases anteriores ao bioaumento. O aumento da eficiência de remoção do BPA mostrou que a biodegradação foi o principal mecanismo de remoção do composto.
Cargas de choque dos EDCs não mostraram um efeito significativo na remoção de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DQO). Atividade das bactérias oxidadoras de amônia e bactérias oxidadoras de nitrito não foram aparentemente inibidas pela presença dos EDCs. No entanto, nitrato foi acumulado no efluente. A atividade dos organismos acumuladores de fosfato foi afetada, como indicado pelo decréscimo da remoção de fósforo durante a fase aeróbia.
Em paralelo, foi realizada o isolamento e identificação de cepas degradantes de EDCs dos grânulos aeróbios. Para isso, plaqueou-se grânulos esmagados em diluições seriadas. Com base no tamanho, morfologia e pigmentação, diferentes colônias de bactérias foram isoladas das placas. As bactérias que cresceram nas placas foram isoladas e posteriormente testadas quanto à sua capacidade de degradar cada composto. Doze isolados bacterianos foram obtidos e posteriormente caracterizados por meio do sequenciamento parcial do gene codificador do 16S rRNA. De acordo com os resultados do BLAST, sete cepas eram afiliadas com Proteobacteria, uma com Bacilli e uma com Actinobacteria, indicando que Proteobacteria desempenha um importante papel ambiental na degradação de EDCs. Três dos isolados bacterianos extraídos dos grânulos aeróbicos, além da cepa Rhodococcus sp., foram capazes de degradar E2, sendo elas, Sphingopyxis sp. e Brevundimonas sp.
A pesquisa desenvolvida em parceria com a Universidade Católica Portuguesa possibilitou um aprofundamento no estudo da aplicação de lodo granular aeróbio para a remoção de compostos emergentes como os desreguladores endócrinos, com uma visão diferenciada e maior aporte técnico-acadêmico na elaboração de uma tese de doutorado completa, que dará suporte para a implementação da tecnologia em estações de tratamento de efluentes.
