Tecnologia Científica

Pesquisa abre caminho para uma melhor limpeza das a¡guas subterra¢neas contaminadas
O novo manãtodo de descontaminação,funciona porque os micróbios produzem uma enzima que oxida as toxinas quando os contaminantes das a¡guas subterra¢neas se difundem para as esferas.
Por Steve Frandzel - 25/03/2020


Lew Semprini, a  esquerda, e Mitchell Rasmussen no laboratório onde são feitas as contas
de hidrogel de purificação de águasubterra¢nea. Crédito: OSU College of Engineering

Contas que contem bactanãrias e um suprimento de alimentos de liberação lenta para sustenta¡-las podem limpar as a¡guas subterra¢neas contaminadas por meses a fio, sem manutenção, segundo uma pesquisa da Universidade Estadual do Oregon.

As esferas de hidrogel , que tem a consistaªncia de balas de goma e são feitas com um ingrediente usado em alimentos processados, prometem uma limpeza sustentada das a¡guas subterra¢neas contaminadas com compostos orga¢nicos vola¡teis perigosos e amplamente utilizados ; muitos dos compostos são listados pelos Centros de Controle e Prevenção de Doena§as como prova¡veis ​​carcina³genos humanos.

Em vários locais dopaís, os produtos químicos estãopresentes em concentrações que excedem em muito os padraµes estaduais e federais de águapota¡vel .

Entre os contaminantes abordados no estudo estão1,1,1-tricloroetano, cis-1,2-dicloroetano e 1,4-dioxano - desengordurantes comumente usados ​​pela indústria e pelas forças armadas. Os produtos químicos podem se infiltrar nas a¡guas subterra¢neas atravanãs de tanques de armazenamento subterra¢neos com vazamento ou escoamento, ou simplesmente serem jogados no cha£o como eram no passado.

O novo manãtodo de descontaminação, desenvolvido por meio de uma colaboração entre a Faculdade de Engenharia da OSU e a Universidade Estadual da Carolina do Norte, funciona porque os micróbios produzem uma enzima que oxida as toxinas quando os contaminantes das a¡guas subterra¢neas se difundem para as esferas.

O resultado éuma transformação dos contaminantes em compostos inofensivos.

"Criamos um processo chamado cometaabolismo aera³bico de longo prazo, que éum sistema fechado, passivo e autossustenta¡vel para remediação de a¡guas subterra¢neas", disse Lew Semprini, professor de engenharia ambiental e principal pesquisador do estudo. "A beleza disso éque tudo acontece dentro das contas".

As prática s atuais, explica Semprini, exigem que substratos de crescimento gasoso, como propano e metano, sejam adicionados diretamente a  subsuperfa­cie. Os substratos nutrem micróbios inda­genas, que por sua vez produzem enzimas que transformam os contaminantes em subprodutos não ta³xicos.

Muitas vezes, no entanto, os substratos de crescimento competem quimicamente pelas enzimas cruciais, que inibem significativamente o processo de transformação.

O novo sistema elimina essa competição, liberando toda a enzima para oxidar contaminantes.

"Invertemos o paradigma colocando o microorganismo certo dentro das esferas de hidrogel e fornecendo uma fonte de alimento de liberação lenta", disse Semprini. "Que eu saiba, éa primeira vez que isso éfeito."

O estudo aparece na Science Environmental: Processes & Impact .

Semprini e sua equipe de pesquisa co-encapsularam a cultura de bactanãrias Rhodococcus rhodochrous e um substrato de crescimento de liberação lenta nas esferas de hidrogel que elas produziram no laboratório. As esferas cila­ndricas, feitas de goma gelana, um ingrediente comum em alimentos processados, tem 2 mila­metros de comprimento.

Amedida que a águasubterra¢nea flui pelas esferas, os contaminantes se difundem para as esferas, onde o substrato de liberação lenta reage com as a¡guas subterra¢neas para produzir a¡lcool que sustenta a bactanãria Rhodococcus. As bactanãrias contem uma enzima monooxigenase que transforma os contaminantes em compostos inofensivos, incluindo dia³xido de carbono, águae a­ons cloreto.

A águapurificada e os subprodutos então se difundem das gotas e se juntam novamente a  pluma de águasubterra¢nea.

Em colunas de teste cheias de esferas fornecidas com um fluxo conta­nuo de águacontaminada, o sistema funcionou continuamente por mais de 300 dias (e contando) no substrato de crescimento original.

Semprini descobriu que as esferas removem mais de 99% dos contaminantes e suas concentrações caa­ram de várias centenas de partes por bilha£o para menos de 1 parte por bilha£o.

A longevidade do sistema dependera¡ principalmente de quanto tempo as bactanãrias vivem, o que éum fator de quanto tempo dura o substrato de crescimento. Isso ainda precisa ser determinado.

"a‰ uma pergunta para pesquisas futuras", disse Semprini. "Como fabricamos contas que duram muitos anos ou como desenvolvemos sistemas que podem ser facilmente substitua­dos?"

Os manãtodos atuais de remediação cometaba³lica exigem adições regulares de substratos de crescimento para garantir que os principais microrganismos floresa§am e que exijam monitoramento regular do local, ajustes bioquímicos e custos relacionados.

O pra³ximo passo éampliar o sistema e realizar estudos piloto em campo.

Semprini prevaª várias possibilidades para implantar as contas. Uma opção émisturar as esferas diretamente no material subsuperficial contaminado. Outra écavar uma vala no caminho do fluxo da águasubterra¢nea e preenchaª-la com contas, criando uma barreira reativa permea¡vel. Uma terceira possibilidade éempacotar contas nos reatores, sendo uma forma simples sacos de malha que podem ser colocados nos poa§os.

"Todo mundo favorece a sustentabilidade nesse tipo de sistema: podemos ter algo trabalhando no subsolo sem muita manutenção?" Semprini disse. "Acho que conseguimos isso".

 

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