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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2011.tde-08022012-103419
Documento
Autor
Nome completo
Regiane Cristina Corrêa
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2011
Orientador
Banca examinadora
Silva, Maria Bernadete Amancio Varesche (Presidente)
Damianovic, Márcia Helena Rissato Zamariolli
Duarte, Iolanda Cristina Silveira
Nakayama, Cristina Rossi
Sakamoto, Isabel Kimiko
Título em português
Degradação de bifenila policlorada e caracterização da comunidade microbiana de reator anaeróbio com biofilme
Palavras-chave em português
: Ascarel
co-substrato
espuma de poliuretano
PCB
Reator Anaeróbio Horizontal de Leito Fixo
Triton X-100
Resumo em português
Métodos de Microbiologia de anaeróbios estritos e de Biologia Molecular foram empregados para se conhecer a diversidade de microrganismos relacionados à degradação de ascarel em reatores anaeróbios metanogênicos. A avaliação de potencial metanogênico foi realizada para a escolha da melhor condição nutricional, bem como, para a seleção de material suporte e solvente adequado a solubilização do ascarel. Nos ensaios em batelada, a produção de metano foi maior nos reatores contendo etanol (média de 0,22 - 0,46 molCH4/gSTV, 46h). Remoção de 85,6% (86,7 mg/L de PCB em Aroclor 1016 e 1260) foi obtida na condição com espuma de poliuretano, etanol (46g/L) e formiato (680 mg/L). Diferentes solventes e surfactantes, tais como, DMSO, dioxano, ácido acético, ácido fórmico, n-hexano, acetona, etano, metanol, Tween 80, SDS (10%) e Triton X-100 foram avaliados para a solubilização de ascarel. Dentre esses, metanol, Triton X-100 e ácido fórmico foram eleitos para a realização de ensaio em reatores em batelada contendo espuma de poliuretano, com o propósito de avaliar o potencial metanogênico na degradação de PCB. Os valores de produção de metano foram muito semelhantes (0,21 0,38 molCH4/mLgSTV, 45h) nas diferentes condições, no entanto, a remoção de PCB foi maior nos reatores com metanol 790 mg/L (86,6%), ácido Fórmico 600 mg/L (84,5%) e Triton X-100 1% (72,1%). Portanto, a melhor condição foi contemplada para a operação do reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) no tratamento do ascarel, ou seja, células imobilizadas em espuma de poliuretano, etanol e formiato (como fonte de carbono), Triton X-100 (0,1%) e metanol (como solvente). No RAHLF, a remoção média de matéria orgânica (DQO) foi de 91% para concentração afluente média de 1270 mg/L. A presença de morfologias semelhantes à Methanosarcina e bacilos fluorescentes foi confirmada em exames microscópicos. Na análise filogenética, por meio de PCR/DGGE e seqüenciamento das bandas recortadas, os grupos encontrados foram relacionados aos Filos Proteobacteria, Firmicutes, Spirochaetes, Chlorobi e Chloroflexi, sendo que neste último estão incluídos representantes relacionados a degradação de PCBs. Dentre as arquéias metanogênicas verificou-se similaridade de 99% e 97% com Methanosaeta sp. e Methanolinea sp., relacionadas com a metanogenese acetoclástica e hidrogenotrófica, respectivamente
Título em inglês
Studies on the biodegradation and degradation of polychlorinated biphenyl in anaerobious conditions
Palavras-chave em inglês
Aroclor
bench-scale horizontal-flow anaerobic immobilized biomass bioreactor
co-substrate
PCB
polyurethane foam
Triton X-100
Resumo em inglês
Molecular biology and microbiology methods were used to study the microbial communities related to degradation of ascarel at methanogenic conditions in an anaerobic reactor. The methanogenic potential was evaluated to choose the better nutritional condition as well as to select the better support material and the most suitable solvent to favor the solubilization of ascarel. The methane production was higher (0.22 0.46 molCH4/mLgSTV, 46h) in batch reactors containing ethanol (46 g/L) and formate (680 mg/L), the PCB elimination attaining 85.6% (86.7 mg/L de PCB as Aroclor 1016 and 1260) when Polyuretane foam was used as support material. Different solvents, namely DMSO, dioxane, n-hexane, acetic acid, formic acid, acetone, ethane, methanol, and surfactants, such as 10% SDS,, Triton X-100, were evaluated aiming o determine the better condition to solubilize ascarel. According to the results of such experiments, methanol, formic acid and Triton X-100 were selected for carrying out the batch experiments in reactors containing polyurethane foam to evaluate the methane production during the PCBs degradation. Regardless of the operation conditions the methane production rates were similar (0.21 0.38 molCH4/gSTV, 45h), however the elimination of PCB was higher in the reactors containing methanol (790 mg/L), formic acid (600 mg/L) and Triton X-100 (1%). Therefore, the better condition for treating ascarel-containing residues in a bench-scale horizontal-flow immobilized biomass (HAIB) was attained with cells immobilized in polyurethane foam when ethanol and formate were used as carbon sources, and in presence of Triton X-100 and methanol, the average elimination of organic material attaining 91% for affluent concentration of 1270 mg/L. The presence of Methanosarcina and fluorescent rods was confirmed by microscopy analysis. According to the filogenetics analysis, which was carried out by PCR/DGGE and band-sequencing, the Bacteria domain are related to the Filos Proteobacteria, Firmicutes, Spirochaetes, Chlorobi and Chloroflexi, this latter being directly related to the degradation of PCB. Among the methanogenic Archea, a similiraty of 99% and 97% was observed to Methanosaeta sp. and Methanolinea sp. related to acetoclastic and hydrogenthrophic methanogenesis, respectively
 
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regiane.pdf (7.02 Mbytes)
Data de Publicação
2012-03-09
 
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  • ALTERO, H., Corrêa, R. C., e Varesche, M. B. Potencial de produção de metano a partir de ascarel e solventes orgânicos em reator anaeróbio de batelada. In 18o. Simpósio Internacional de Iniciação Científica, São Paulo - SP, 2010. 18o. Simpósio Internacional de Iniciação Científica., 2010. Resumo.
  • ALTERO, H., Corrêa, R. C., e Varesche, M. B. Potencial de produção de metano em reator de batelada alimentado com ascarel e diferentes solventes. In XVIII Congresso de Iniciação Científica da UFSCar, São Carlos - SP, 2010. XVIII Congresso de Iniciação Científica da UFSCar., 2010. Resumo.
  • Corrêa, R. C., et al. Methanogenic potencial in batch reactors containing transformer oil whit PCB. In X Latin American workshop and Symposium on Anaerobic Digestion, Ouro Preto - MG, 2011. X DAAL., 2011.
  • Corrêa, R. C., et al. Methanogenic potencial in batch reactors feed with Askarel. In The Seventh International Conference on Remediation of Chlorinated and Recalcitrant Compounds, Monterey - Califórnia, 2010. The Seventh International Conference on Remediation of Chlorinated and Recalcitrant Compounds., 2010.
  • Silva, M R L, et al. Caracterização da comunidade bacteriana adaptada ao ascarel. In X Latin American Workshop and symposium on Anaerobic Digestion, Ouro Preto - MG. X DAAL., 2011.
  • Silva, M R L, et al. Phylogenetic characterization of biofilm from anaerobic fixed bed reactor fed with askarel. In 13 World Congress on Anaerobic Digestion - Recovering (bio) Resources for the World, Santiago de Compostela, 2013. Proceedings of 13th World Congress on Anaerobic Digestion., 2013.
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