Influência do etanol e do sulfato na biodegradação de compostos aromáticos em águas subterrâneas contaminadas com misturas de combustíveis

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2012

A contaminação do solo e da água subterrânea com compostos derivados de petróleo vem-se intensificando como resultado da extração, refino, distribuição e armazenamento desses produtos. Entre os compostos encontrados na gasolina destacam-se os BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno) que, por serem altamente tóxicos, representam perigo potencial ao ambiente em caso de derramamento. A biorremediação é um processo que utiliza a ocorrência natural de microrganismos para degradar substâncias perigosas, constituindo uma alternativa para a remediação de derramamentos de óleos e tratamento de ambientes contaminados. Este trabalho teve por finalidade avaliar a influência do etanol e de sulfato na biodegradação de gasolina E10 (mistura de gasolina com 10% de etanol em volume) a partir de experimentos de campo. Para atender esses objetivos, após um derramamento controlado do combustível E10, foi feita uma injeção de sulfato, seguida por monitoramento contínuo da migração e da degradação dos compostos presentes na mistura estudada, a partir de análises hidrogeoquímicas. Foram utilizadas também ferramentas de biologia molecular para verificar as características da degradação, a partir da identificação dos microrganismos presentes. O comportamento do etanol, os hidrocarbonetos monoaromáticos, os receptores de elétrons, os subprodutos metabólicos e os dados de cinética de degradação do experimento de Bioestimulação com Injeção de Sulfato de E10 (BIS-E10) foram comparados com resultados provenientes de um experimento de Atenuação Natural Monitorada (ANM) com combustível E24 (ANM-E24). As taxas de atenuação do benzeno, tolueno e BTEX totais foram superiores em condições de menor proporção de etanol na mistura (E10) e presença de sulfato, quando comparadas com as correspondentes para o experimento de ANM, com E24 e sem adição de sulfato. A presença de subprodutos metabólicos (nitrito, ferro (II) e sulfeto) e de bactérias nitrito-redutoras (nirS), bactérias do gênero Geobacter e bactérias da classe Delta-proteobactérias na água subterrânea, suportam a ocorrência da degradação anaeróbia do combustível E10 por processos de nitrato-redução, ferro(III)-redução, sulfato-redução, concomitantemente, mediante a utilização dos receptores de elétrons correspondentes. Por outro lado, a ausência de metano e de Arqueas metanogênicas demonstraram que o processo metanogênico não atuou na degradação do etanol e dos compostos BTEX na área de BIS-E10, sendo este o processo predominante na degradação do etanol e dos compostos BTEX no experimento de ANM.<br>

Abstract : Contamination of soils and groundwater with compounds derived from petroleum has been increasing, as a result of extraction, refining, distribution and storage of these products. Among the compounds found in gasoline BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylene) stand out by for its toxicity which represents potential danger to the environment in case of spill. Bioremediation is a process that uses naturally occurring microorganisms to degrade substances, representing an alternative for cleaning oil spills and treating contaminated environments. The current work aimed to evaluate the influence of ethanol and sulfate in gasoline E10 (blend of 10% ethanol in volume) biodegradation from field experiment. In order to meet these goals, after a controlled release of the E10 fuel, an anaerobic biostimulation with sulfate injection (BSI) was done followed by continuous monitoring of migration and degradation of the compounds in the mixture studied through hydrogeochemical analyzes. Molecular biology tools were used to identify microorganisms which are associated with redox degradation process. The behavior of ethanol, monoaromatic hydrocarbons, electron acceptors and metabolic by-products, and the data of degradation kinetics of E10 experiment (BSI-E10) were compared with those obtained from a Monitored Natural Attenuation experiment with E24 fuel (MNA-E24). The kinetics of benzene, toluene and total BTEX degradation was faster in the case of BSI-E10 experiment, when compared with the MNA-E24 experiment, with more content of ethanol in the blend and without sulfate addition. The presence of metabolic by-products (nitrite, iron (II) and sulfide) and specific bacterial communities (nitrite reductase (nirS), Geobacter and Deltaproteobacteria) in groundwater, support the concomitance of anaerobic degradation of E10 fuel by nitrate-, iron- and sulfate-reducing processes, using the corresponding electron acceptor. Moreover, the absence of methane and methanogenics archea demonstrated that methanogenic did not act in the ethanol and BTEX degradation in the BSI experiment, meanwhile, this process, was predominant for the ethanol and BTEX degradation of in the MNA experiment.