Resíduos de Curtume Isolamento Microbiano

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

ESCOLA DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICA

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA QUMICA

ISOLAMENTO MICROBIANO NA

BIODEGRADAO DE RESDUOS DE

CURTUMES

DISSERTAO DE MESTRADO

Caroline Borges Agustini

Porto Alegre

2014





ISOLAMENTO MICROBIANO NA

BIODEGRADAO DE RESDUOS DE

CURTUMES

Caroline Borges Agustini

Dissertao de Mestrado apresentada como

requisito parcial para obteno do ttulo de

Mestre em Engenharia.

rea de concentrao: Pesquisa e

desenvolvimento de processos.

Orientadora: Prof. Dr. Mariliz Gutterres

Co-orientadora:

Prof. Dr. Marisa da Costa

Porto Alegre

2014

iii





A Comisso Examinadora, abaixo assinada, aprova a Dissertao Isolamento

Microbiano na Biodegradao de Resduos de Curtumes, elaborada por Caroline

Borges Agustini, como requisito parcial para obteno do Grau de Mestre em

Engenharia.

Comisso Examinadora:

Prof. Dr. Diosnel Antonio Rodriguez Lpez

Universidade de Santa Cruz do Sul - Departamento de Engenharia,

Arquitetura e Cincias Agrrias.

Prof. Dr. Gertrudes Coro

Universidade Federal do Rio Grande do Sul - ICBS, PPGMAA.

Prof. Dr. Jorge Otvio Trierweiler

Universidade Federal do Rio Grande do Sul - DEQUI, PPGEQ.

iv

Agradecimentos

UFRGS e ao Departamento de Engenharia Qumica, pela estrutura

oferecida. Ao CNPq, pela concesso da bolsa de estudos. Ao CNPq (Edital

UNIVERSAL MCTI/CNPq N 14/2010 e N 14/2013) e FAPERGS (Edital

04/2012 Programa Pesquisador Gacho), pelo auxlio financeiro.

minha orientadora, professora Mariliz Gutterres, e minha co-orientadora,

professora Marisa da Costa, pelos ensinamentos, confiana e amizade.

toda a minha famlia, especialmente aos meus pais, Nilcem e Jos Roberto,

por todo amor, suporte e incentivo, desde sempre.

Ao meu bolsista, Wolmir, por toda ajuda e pela amizade.

A todos os meus amigos, em especial aos amigos do LACOURO, pelo

companheirismo, ajuda e carinho.

Ao Jader, simplesmente por existir.

v

Resumo

Os resduos do processo de curtumes e a crescente importncia da gerao de energia

a partir de fontes renovveis fazem com que seja necessrio estudar formas de

biodegradao dos resduos produzidos pela indstria coureira e gerar energia a partir

disso. Os resduos slidos produzidos pelos curtumes contm cromo e costumam ser

dispostos em aterros industriais perigosos. O biogs com alto teor de metano o

produto dessa decomposio, atravs de digesto anaerbia. A partir desses

conceitos, esse trabalho prope realizar ensaios de biodegradao com lodo,

proveniente de uma estao de tratamento de efluentes de curtumes, e com farelo de

couro wet-blue (couro curtido ao cromo) em biorreatores de bancada. O objetivo

principal foi isolar, quantificar e identificar os microrganismos que apresentam

potencial de produzir biogs com alto teor de metano. Ainda, a forma de

armazenamento prvio do lodo adicionado tambm foi analisada. Primeiramente,

incubou-se o lodo com farelo de couro wet-blue em biorreatores de bancada (dez

ensaios de biodegradao divididos em duas montagens) e anlises de quantificao

e de qualificao do biogs gerado foram feitas. Depois, realizou-se a coleta de

alquotas da biomassa gerada nos biorreatores em diferentes fases do crescimento. O

isolamento da biomassa coletada foi conduzido em frascos tipo penicilina com meio

de cultura propcio para o crescimento de arqueas metanognicas, onde era possvel a

incubao em atmosfera anaerbia. A partir dos crescimentos dos microrganismos,

realizaram-se testes de contagem, isolamento, colorao de Gram, alm de novos

testes de coleta de biomassa dos prprios frascos. Como resultado, a influncia do

armazenamento prvio do lodo na biodegradao deste com farelo de couro wet-blue

ainda no foi totalmente elucidada. Os microrganismos isolados no eram arqueas

metanognicas. Realizou-se a contagem de microrganismos, em dois ensaios de

biodegradao que tiveram sua biomassa coletada. O primeiro biorreator analisado

(biorreator 4) apresentou 1,90 x 109 e 4,45 x 10

6 UFC/mL para o slido precipitado e

para o lquido sobrenadante, respectivamente. O segundo biorreator analisado

(biorreator 7) apresentou 1,35 x 109 e 1,09 x 10

9 UFC/mL para o slido precipitado

sem e com adio de lodo ao meio de cultivo antes da autoclavagem,

respectivamente, e 9,10 x 106 e 8,30 x 10

6 UFC/mL para o lquido sobrenadante sem

vi

e com adio de lodo ao meio de cultivo antes da autoclavagem, respectivamente.

Foi detectado metano apenas nos frascos que continham alquotas de biomassa

provenientes dos biorreatores que estavam pouco diludos, provenientes da coleta em

fase final de produo de biogs, com quantidades elevadas de microrganismos. O

percentual de metano encontrado nesses frascos variou entre 25,75 e 53,66% e foi

detectado aps a terceira semana de incubao. A homogeneizao do lodo se

mostrou um fator de grande influncia na biodegradao. A tcnica de isolamento

com a utilizao de frascos de penicilina mostrou-se adequada para a quantificao

de microrganismos metanognicos presentes nos ensaios de biodegradao, mas

ainda no adequada para o isolamento das arqueas metanognicas.

Palavras-chave: biodegradao, resduos slidos, biogs, isolamento microbiolgico.

vii

Abstract

The tanning process waste and the increasing importance of energy generation from

renewable sources make the study of alternative biodegradation ways of the waste

produced by leather industry and the generation of power from it a necessity. The

solid residues produced by tanneries contain chromium and are usually disposed in

hazardous industrial landfills. Biogas with high methane content is the product of this

decomposition by anaerobic digestion. Based on these concepts, this study proposes

to perform biodegradation tests with sludge, from a tannery effluent treatment plant,

and with wet-blue (leather tanned with chromium) shavings in bench bioreactors.

The main objective was to isolate, quantify and identify microorganisms with

potential to produce biogas with high methane content. Further, the prior storage

form of the added sludge was also analyzed. First, the sludge and the wet-blue

shavings were incubated in bench bioreactors (ten biodegradation tests divided into

two assemblies) and quantification and qualification analysis of the generated biogas

were made. Later, biomass aliquots generated in the bioreactors were collected at

different growth stages. The collected biomass isolation was conducted in penicillin

type injectable vial filled with culture medium propitious for methanogenic archaea

growth, where it was possible to incubate in anaerobic atmosphere. From

microorganisms growth, test of counting, depletion, Gram stain and other biomass

collection of the vials themselves were carried out. As a result, the prior sludge

storage influence on biodegradation tests of sludge with wet-blue shavings was not

yet fully elucidated. Isolated microorganisms were not methanogenic archaea. The

microorganism counting was held in two biodegradation tests with collected

biomass. The first bioreactor analyzed (bioreactor 4) showed 1,90 x 109 and 4,45 x

106 CFU/mL for the precipitated solid and the supernatant liquid, respectively. The

second bioreactor analyzed (bioreactor 7) showed 1,35 x 109 and 1,09 x 10

9 for the

precipitated solid without and with added sludge in the culture medium before

autoclaving, respectively, and 9,10 x 106 and 8,30 x 10

6 CFU/mL for the supernatant

liquid without and with added sludge in the culture medium before autoclaving,

respectively. Methane was only detected in vials containing collected biomass

aliquots from final stages of biogas production bioreactors that were bit diluted and

viii

had high amounts of microorganisms. The percentage of methane found in these

vials ranged between 25,75 and 53,66% and was detected after three weeks of

incubation. The sludge homogenization proved to be a great influence factor on

biodegradation. The isolation technique with penicillin type injectable vial proved to

be appropriate for methanogenic microorganisms quantification in biodegradation

tests, although it is not fully understood for the methanogenic archaea isolation.

Keywords: biodegradation, solid waste, biogas, microbiological isolation.

ix

Sumrio

Introduo ..................................................................................................... 1

1.1 Objetivos e Metodologia do Trabalho ................................................................ 4

1.2 Estrutura do Trabalho ......................................................................................... 4

Fundamentao Terica e Reviso Bibliogrfica ...................................... 7

2.1 A Indstria Coureira no Brasil e os Resduos Gerados no Processamento de

Couros .................................................................................................................. 7

2.1.1 Etapas do Processo de Curtimento e Resduos Gerados ............................ 8

2.1.2 Tratamento e Destino dos Resduos ........................................................ 11

2.2 Aterro de Resduos Industriais Perigosos ARIP ............................................ 15 2.3 Digesto Anaerbia .......................................................................................... 16

2.3.1 Fases da Digesto Anaerbia ................................................................... 17

2.3.1.1 Hidrlise ......................................................................................... 19

2.3.1.2 Acidognese .................................................................................... 19

2.3.1.3 Acetognese .................................................................................... 19

2.3.1.4 Metanognese ................................................................................. 19

2.3.2 Fatores que Influenciam a Digesto Anaerbia ....................................... 20

2.3.2.1 Substrato ......................................................................................... 20

2.3.2.2 Temperatura .................................................................................... 21

2.3.2.3 Umidade .......................................................................................... 21

2.3.2.4 pH ................................................................................................... 21

2.3.2.5 Substncias Inibidoras .................................................................... 22

2.3.3 Produo de Biogs ................................................................................. 23

2.4 Isolamento e Identificao de Microrganismos Anaerbios ............................ 25

2.5 Arqueas Metanognicas .................................................................................... 29

2.6 Cromatografia Gasosa ...................................................................................... 32

2.7 Trabalhos de biodegradao de resduos de curtumes e isolamento de

microrganismos ambientais .............................................................................. 33

Materiais e Mtodos .................................................................................... 37

3.1 Digesto dos Resduos em Biorreatores ........................................................... 37

3.1.1 Composio dos Biorreatores .................................................................. 38

3.1.2 Quantificao dos Gases Gerados Medidas de Volume ....................... 41 3.2 Coleta de Biomassa .......................................................................................... 43

3.2.1 Meio de Cultura Utilizado ....................................................................... 43

3.2.1.1 Modificaes no Meio de Cultura .................................................. 45

3.2.2 Coleta de Biomassa dos Biorreatores ...................................................... 45

3.2.3 Isolamento em Frascos Tipo Penicilina ................................................... 46

3.2.4 Isolamento das Arqueas Metanognicas a partir do Crescimento nos

Frascos tipo Penicilina ............................................................................. 53

3.2.5 Isolamento em Placas de Petri ................................................................. 54

3.3 Qualificao dos Gases Gerados Anlises Cromatogrficas ......................... 54

x

3.3.1 Qualificao dos Gases Gerados nos Ensaios de Biodegradao ............ 54

3.3.2 Qualificao dos Gases Gerados nos Frascos Tipo Penicilina ................ 56

3.4 Contagem e caracterizao das unidades formadoras de colnias (UFC) ........ 57

Resultados e Discusso ............................................................................. 59

4.1 Ensaios de Biodegradao ................................................................................ 59

4.1.1 Gerao de Biogs nos Biorreatores ........................................................ 60

4.1.2 Gerao de Metano nos Biorreatores ....................................................... 61

4.1.3 Anlise da Influncia do Armazenamento Prvio do Lodo na

Biodegradao ......................................................................................... 65

4.1.4 Interferncia da Presena de Oxignio na Metanognese ....................... 66

4.2 Quantificao e Isolamento de Arqueas da Biomassa Extrada ....................... 72

4.2.1 Contagem das unidades formadoras de colnia (UFC) ........................... 72

4.2.2 Isolamento das Arqueas ........................................................................... 73

4.2.3 Colorao de Gram .................................................................................. 75

4.2.4 Gerao de Metano nos Frascos de Cultivo de Arqueas ......................... 76

Concluses ................................................................................................. 79

5.1 Concluses e Consideraes Finais .................................................................. 79

5.2 Sugestes para Trabalhos Futuros .................................................................... 81

Referncias bibliogrficas ......................................................................... 83

Anexo I ......................................................................................................... 91

Anexo II ...................................................................................................... 101

Anexo III ..................................................................................................... 109

xi

Lista de Figuras

Figura 1. Fluxograma da produo de couro com a indicao dos resduos gerados

em cada etapa e proposta de reaproveitamento ......................................................... 10

Figura 2. Diagrama do processo de degradao de matria orgnica atravs de

digesto anaerbia. Fonte: Li et al. (2011) ................................................................ 18

Figura 3. Reaes dos dois caminhos metanognicos, a partir do acetato, j

relatados. Fonte: Sasaki et al. (2011) ......................................................................... 20

Figura 4. Transio da composio do biogs em um aterro de resduos slidos.

Fonte: Pierobon (2007) .............................................................................................. 25

Figura 5. Curva de crescimento de microrganismos em meio de cultura fechado.

Fonte: Doran (1997) ................................................................................................... 26

Figura 6. Representao esquemtica do princpio das reaes em cadeia da tcnica

de PCR. Fonte: Garibyan e Avashia (2013) ............................................................... 29

Figura 7. rvore filogentica dos domnios Bacteria, Archaea e Eukarya e os

respectivos filos. Fonte: Pace (2009) ......................................................................... 30

Figura 8. Biorreatores em escala de bancada (foto (esquerda) e esquematizao

(direita)) com indicao das vlvulas utilizadas para a medida de volume de gs

(vlvula superior) e de amostras gasosas para serem analisadas por cromatografia

gasosa (vlvula lateral), alm das duas fases que se formavam (lquido sobrenadante

e slido precipitado) ................................................................................................... 38

Figura 9. Lodo ativado adensado coletado de uma estao de tratamento aerbio de

um curtume que utiliza sais de cromo como agente de curtimento ........................... 39

Figura 10. Aparato (foto (esquerda) e esquematizao (direita)) utilizado para a

medio do volume total de gs gerado nos experimentos, com indicao da vlvula

de controle para a passagem de gs (presso), da mangueira conectora com o

biorreator de bancada alm da coluna de gua e da abertura do aparato para o

ambiente ..................................................................................................................... 41

Figura 11. Configurao dos biorreatores e do aparato de medio durante a medida

de volume de biogs produzido no biorreator (foto (superior) e esquematizao

(inferior)). 1: Biorreator; 2: Vlvula para o controle da passagem do gs do biorreator

e mangueira acoplada; 3: Vlvula de controle de entrada do gs no aparato medidor;

4: Coleta do lquido deslocado ................................................................................... 42

xii

Figura 12. Frascos tipo penicilina de 50 mL, com tampa de borracha e lacre de

alumnio, utilizados para o isolamento de microrganismos coletados dos

biorreatores ................................................................................................................. 46

Figura 13. Esquematizao do experimento 1 de coleta de biomassa dos

biorreatores. Coleta do slido e do lquido, em duplicata, do biorreator 4 aps 118

dias do incio do experimento de biodigesto ............................................................ 48


biorreatores. Coleta do slido e do lquido do biorreator 7 aps 46 dias do incio do

experimento de biodigesto, com adio de lodo ao meio de cultivo, antes da

autoclavagem, em metade dos frascos ....................................................................... 49


biorreatores. Coleta do slido do biorreator 9 aps 101 dias do incio do experimento

de biodigesto, com adio de lodo ao meio de cultivo, antes da autoclavagem, em

todos os frascos .......................................................................................................... 50


biorreatores. Coleta do slido do biorreator 10 aps 131 dias do incio do

experimento de biodigesto com adio de lodo e de antimicrobiano ao meio de

cultivo em todos os frascos ........................................................................................ 51

Figura 17. Detalhamento das condies do experimento de isolamento da biomassa

coletada dos biorreatores em frascos tipo penicilina de 50 mL: (a) insero da

soluo de vitaminas (ou soluo de antibitico) no meio de cultivo; (b) capela de

fluxo laminar utilizada; (c) selamento aps cada perfurao realizada na tampa de

borracha com parafina derretida proveniente de uma vela acesa; (d) solidificao do

meio de cultivo de forma inclinada ............................................................................ 52

Figura 18. Procedimento de isolamento de arqueas metanognicas coletadas do

frasco com formao de bolhas no meio de cultivo (1S11a) ..................................... 53

Figura 19. Coleta de amostras dos biorreatores para anlise cromatogrfica. 1:

Biorreator; 2: Vlvula para a coleta do gs e seringa coletora ................................... 56

Figura 20. Volume total acumulado de biogs gerado em cada biorreator da primeira

montagem com relao ao tempo e indicao das coletas de alquotas de biomassa

realizadas .................................................................................................................... 60

Figura 21. Volume total acumulado de biogs gerado em cada biorreator da segunda

montagem com relao ao tempo e indicao das coletas de alquotas de biomassa

realizadas .................................................................................................................... 61

Figura 22. Exemplos de cromatogramas gerados, em mV x s, com amostras

coletadas na segunda semana de experimento (a) e (b) e com amostras coletadas

xiii

na sexta semana de experimento (c) e (d) do biorreator 6 (2 montagem com lodo armazenado em condies ambientais) ...................................................................... 62

Figura 23. Volume acumulado de metano (CH4) gerado em cada biorreator da

primeira montagem com relao ao tempo e indicao das coletas de alquotas de

biomassa realizadas .................................................................................................... 63

Figura 24. Volume acumulado de metano (CH4) gerado em cada biorreator da

segunda montagem com relao ao tempo e indicao das coletas de alquotas de

biomassa realizadas .................................................................................................... 64

Figura 25. Percentual de metano e de oxignio ao longo do tempo no biorreator 1 (1

montagem com lodo armazenado em condies ambientais) .................................... 66




montagem com lodo armazenado em melhores condies de armazenamento) ........ 67


montagem com lodo armazenado em melhores condies de armazenamento) e

indicao da coleta de alquota da biomassa .............................................................. 68


montagem com lodo armazenado em condies ambientais e com adio de colgeno

hidrolisado) ................................................................................................................ 68


montagem com lodo armazenado em condies ambientais e com adio de colgeno

hidrolisado) ................................................................................................................ 69


montagem com lodo armazenado em condies ambientais) e indicao da coleta de

alquota da biomassa .................................................................................................. 69




montagem com lodo armazenado em melhores condies de armazenamento) e


Figura 34. Percentual de metano e de oxignio ao longo do tempo no biorreator 10

(2 montagem com lodo armazenado em melhores condies de armazenamento) e


xiv

Figura 35. Frascos com formao de UFC provenientes do primeiro experimento de

coleta de alquotas de biomassa do biorreator 4 com trs semanas de cultivo com

indicao das colnias que seriam plaqueadas ........................................................... 74

Figura 36. Crescimento das colnias isoladas dos frascos obtidos do primeiro

experimento de coleta de alquotas de biomassa do biorreator 4 ............................... 74

Figura 37. Visualizao microscpica do resultado da colorao de Gram realizada

dos isolamentos dos cultivos dos frascos obtidos do experimento 1 de coleta de

alquotas de biomassa ................................................................................................. 75

Figura 38. Frascos provenientes da primeira diluio das duas coletas de alquotas

de biomassa realizadas da fase slida precipitada Experimento 1 de coleta com presena de bolhas no interior do meio de cultivo ..................................................... 76

Figura 39. Frascos provenientes da segunda diluio do experimento 4 de coleta que

apresentaram crescimento microbiano ....................................................................... 77

Figura 40. Frasco proveniente da segunda diluio do procedimento de coleta e de

isolamento de biomassa coletada do frasco 1S11a com formao de bolhas ............ 78

xv

Lista de Tabelas

Tabela 1. Vantagens desvantagens da digesto anaerbia. Fonte: Wiszniowski et al.

(2006) ......................................................................................................................... 17

Tabela 2. Reaes para formao de metano atravs da metanognese. Fonte:

Whitmann et al. (2006) .............................................................................................. 31

Tabela 3. Caracterizao do farelo de couro wet-blue obtida por Kipper (2013) ..... 34

Tabela 4. Caracterizao do lodo de ETE de curtume obtida por Kipper (2013) ..... 34

Tabela 5. Componentes do meio de cultura utilizado por Anjos et al. (2013) .......... 35

Tabela 6. Composio da soluo de nutrientes adicionada aos biorreatores. Fonte:

Priebe et al. (2013) ..................................................................................................... 39

Tabela 7. Experimentos de biodigesto de resduos ................................................. 40

Tabela 8. Composio das solues necessrias para a preparao do meio de cultura

e soluo diluente para o isolamento das arqueas metanognicas. Fonte: Whitman et

al. (2006). ................................................................................................................... 43

Tabela 9. Descrio dos experimentos de coleta de alquotas de biomassa dos

biorreatores ................................................................................................................. 47

Tabela 10. Condies de anlises cromatogrficas nas duas colunas empacotadas

utilizadas. Fonte: Priebe et al. (2013) ........................................................................ 55

Tabela 11. Fatores de resposta de cada gs para as colunas utilizadas nas anlises

cromatogrficas. Fonte: Dietz (1967) ........................................................................ 56

Tabela 12. Valores mximos e mnimos de biogs e de metano encontrados por

Priebe et al. (2013) e por Kipper (2013) em ensaios de biodegradao com lodo

proveniente de estao de tratamento de efluente de curtume e com farelo de couro

wet-blue ...................................................................................................................... 65

Tabela 13. Estimativa de UFC/mL em cada fase dos biorreatores 4 e 7................... 73

Tabela 14. Percentuais de metano obtido, por anlise cromatogrfica com coluna

Porapak Q, nos frascos provenientes da primeira diluio das duas coletas de

alquotas de biomassa da fase slida precipitada Experimento 1 de coleta aps 3 semanas de cultivo ..................................................................................................... 77

xvi

Tabela AIII. Nmero de UFC nos frascos do experimento 1 e 2 de coleta de

alquotas de biomassa dos biorreatores aps trs semanas de incubao, com

indicao dos frascos utilizados para estimativa de biomassa em cada fase do

biorreator .................................................................................................................. 110

xvii

Lista de Abreviaturas

ARIP Aterro de resduos industriais perigosos

ATP Trifosfato de adenosina

DBO Demanda bioqumica de oxignio

DQO Demanda qumica de oxignio

ETE Estao de tratamento de efluentes

GC Gas chromatography (cromatografia gasosa)

NTK Nitrognio total Kjeldahl

PCR Polymerase Chain Reaction (reao em cadeia da polimerase)

PNRS Poltica Nacional dos Resduos Slidos

TCD Thermal conductivity detector (detector de condutividade trmica)

UFC Unidades formadoras de colnia

Captulo 1

Introduo

O Brasil conta com mais de 700 empresas ligadas cadeia do couro, desde

organizaes familiares, at curtumes mdios e grandes conglomerados corporativos do setor.

Esse setor emprega mais de 50 mil trabalhadores e, parte desse contingente, dedica-se

exclusivamente a aes para reciclagem de guas, descarte adequado de resduos e melhoria

de processos, o que tem gerado resultados significativos nas ltimas dcadas (CICB, 2014).

Entretanto, a sua importncia econmica tem como contraponto as questes ambientais

relativas ao processo de curtimento. Cada vez mais reconhecida a importncia de medidas

tecnolgicas capazes de combater os problemas ambientais causados pela disposio dos

resduos gerados na produo de couros, em especial os resduos slidos.

Sabe-se que o processamento de couro divide-se em trs fases principais de processo:

ribeira, curtimento e acabamento. As operaes de ribeira visam limpar e preparar a pele para

o curtimento. O curtimento a operao unitria onde ocorre a estabilizao do colgeno, de

forma que a pele adquira resistncia degradao qumica, fsica e biolgica. O acabamento

confere ao couro as suas caractersticas finais, tais como firmeza, cor e maciez, dependendo,

exclusivamente, da finalidade que o couro ser destinado. Essas etapas geram uma gama de

efluentes lquidos e resduos slidos.

Para cumprir as exigncias ambientais, os curtumes possuem estaes de tratamento

de efluentes (ETE), que se dividem em etapas de tratamento preliminar, primrio (ou fsico

qumico) e secundrio (ou biolgico). O tratamento biolgico tem uma alta reciclagem e

recuperao dos resduos. O principal subproduto do tratamento de guas residuais so os

2 1. INTRODUO

lodos e a sua quantidade tem aumentado como consequncia do aumento da quantidade de

efluentes industriais tratados. Nos ltimos anos, a frao orgnica dos resduos slidos tem

sido reconhecida como um valioso recurso que pode ser convertido em produtos teis via

transformao microbiana.

Os principais resduos slidos produzidos pelos curtumes so serragens, aparas de

couro wet-blue, couros acabados e semi-acabados, assim como lodos provenientes dos

reciclos de caleiro, banhos de cromo, das ETEs, entre outros. Esses resduos costumam ser

dispostos em aterros de resduos industriais perigosos (ARIPs), que so caracterizados como

locais de confinamento e tambm de tratamento biolgico no controlado de resduos. Vale

ressaltar alguns mtodos alternativos desses resduos slidos, tais como, descromagem, couro

aglomerado, incorporao de lodo em concreto, fertilizante do solo, produo de carvo ativo,

reciclagem, compostagem e incinerao. Esses mtodos so hoje em dia muito estudados, mas

mesmo a incinerao ainda deixa um resduo de 10 a 20% do volume inicial, sendo necessrio

ainda a destinao das cinzas geradas para aterros.

O principal processo que ocorre em aterros a digesto anaerbia, que consiste no

crescimento de microrganismos atravs da degradao de compostos orgnicos e inorgnicos

na ausncia de oxignio molecular. produzido biogs como produto final desse processo,

composto, principalmente, por metano (CH4) e dixido de carbono (CO2), alm de um resduo

orgnico remanescente rico em nitrognio. Esse tratamento biolgico adequado para a

remoo de poluentes orgnicos de resduos, pois pode converter quase todas as formas de

biomassa em biogs altamente energtico, de forma que age simultaneamente no tratamento

de resduos e na produo de energia. Entre os fatores que influenciam a digesto anaerbia,

esto o tipo, disponibilidade e complexidade do substrato, temperatura, umidade, substncias

inibidoras, tais como, amnia, sulfetos e metais pesados, entre outros. Esse processo ocorre

em quatro fases inter-relacionadas: hidrlise, acidognese, acetognese e metanognese.

H quatro utilizaes principais do biogs: produo de calor e vapor, produo e/ou

cogerao de energia eltrica (principal utilizao), uso como combustvel de veculos e

produo de produtos qumicos. Os incentivos governamentais para apoiar a produo de

energias renovveis representam o principal fator para impulsionar a utilizao de biogs. E,

considerando a segurana energtica e o meio ambiente, h uma grande necessidade de se

desenvolver uma fonte de energia limpa e renovvel.

1.1 OBJETIVOS E METODOLOGIA DO TRABALHO 3

O biogs produzido pela digesto anaerbia composto principalmente por metano

(CH4), que o principal componente que determina o seu poder calorfico, e dixido de

carbono (CO2) alm de quantidades menos significativas de sulfeto de hidrognio (H2S) e

outros compostos de enxofre e amnia (NH3). Entretanto, a composio real do biogs varia

entre diferentes locais de produo e tambm em um nico local, devido s alteraes nas

condies do processo e da matria-prima.

O poder calorfico do metano tpico de 2124 MJ/m3. O rendimento de metano no

biogs (percentual de metano produzido) afetado por muitos fatores, incluindo tipo e

composio do substrato, composio microbiana, temperatura, umidade, projeto do

biorreator, entre outros. A produo volumtrica de metano afetada pelos mesmos fatores

que afetam o percentual de metano no biogs, mas tambm influenciada pela quantidade de

gua que adicionada ao sistema de digesto.

O conhecimento da ecologia e da funo da comunidade microbiana no processo de

digesto anaerbia necessrio para controlar esse processo biolgico. Dentre as tcnicas

conhecidas para o isolamento de microrganismos em cultura pura, as mais comumente

utilizadas so as tcnicas de esgotamento em placas e de diluies em tubos. Para o

isolamento de microrganismos extremamente sensveis ao oxignio, os anaerbios

obrigatrios, que so os microrganismos de interesse, um meio de cultura previamente

reduzido necessrio. Duas tcnicas so majoritariamente empregadas: meios enriquecidos e

meios com antibiticos. As principais tcnicas para o cultivo de microrganismos anaerbios

obrigatrios so feitas em sacos de anaerobiose, jarras de anaerobiose e cmaras de

anaerobiose.

Os microrganismos responsveis pela produo de metano fazem parte do domnio

Archaea, que caracterizado por microrganismos procariticos que so evolutivamente

distintos dos microrganismos do domnio Bacteria em sua organizao genmica, expresso

gnica, composio celular e filogenia. As arqueas metanognicas so um grupo

caracterizado, principalmente, pela formao de metano como o principal produto de seu

metabolismo energtico. Os principais habitat dos metanognicos so locais onde no exista

O2 e exista abundncia de matria orgnica.

4 1. INTRODUO

1.1 Objetivos e Metodologia do Trabalho


digesto anaerbia necessrio para controlar esse processo biolgico. Dessa forma, o

objetivo principal deste trabalho isolar, quantificar e identificar os microrganismos que

apresentam potencial de produzir biogs com alto teor de metano a partir de ensaios de

biodegradao atravs da incubao de lodo proveniente de aterros de curtumes com farelo de

couro wet-blue em biorreatores de bancada para, posteriormente, associar e otimizar o

tratamento desses resduos com a produo de energia renovvel. Ainda, a forma de

armazenamento prvio do lodo adicionado aos ensaios de biodegradao tambm foi

analisada.

1.2 Estrutura do Trabalho

O presente trabalho est estruturado em 5 captulos.

No captulo 2 ser apresentada uma reviso terica sobre a indstria coureira no

Brasil, os aspectos do processamento realizado em curtumes, os resduos gerados em cada

etapa, o tratamento dos resduos e sua destinao para aterros. Tambm dada uma especial

nfase para a digesto anaerbia e para a produo de biogs, para as tcnicas de isolamento e

identificao dos microrganismos de interesse, os anaerbios, alm da apresentao de

trabalhos anteriores de biodegradao de resduos de curtumes e isolamento de

microrganismos ambientais.

No captulo 3 ser feita a descrio da parte experimental realizada no trabalho que

aborda dois tpicos principais. O primeiro a incubao do lodo proveniente de uma estao

de tratamento de curtumes e do farelo de couro wet-blue em biorreatores de bancada e a

descrio das tcnicas de anlise de quantificao e qualificao do biogs gerado neles. O

segundo a coleta da biomassa gerada nesses biorreatores e as tcnicas utilizadas para o

isolamento, quantificao e identificao dos microrganismos obtidos.

No captulo 4 sero apresentados os resultados obtidos e suas discusses. Esses

resultados, assim como a parte experimental, dividem-se em dois grupos. O primeiro a

gerao e a caracterizao do biogs gerado nos biorreatores, analisadas e comparadas com os

resultados previamente descritos na literatura. O segundo so os resultados dos isolamentos

feitos em frascos tipo penicilina e em placas de Petri da biomassa coletada dos biorreatores,

1.2 ESTRUTURA DO TRABALHO 5

assim como a anlise das colnias geradas, com testes de colorao de Gram, contagem de

unidades formadoras de colnia (UFC) e anlises cromatogrficas para se verificar a gerao

de metano.

No captulo 5 sero apresentadas as concluses e as sugestes para futuros trabalhos.

6 1. INTRODUO

Captulo 2

Fundamentao Terica e Reviso Bibliogrfica

Neste captulo apresentada uma reviso terica sobre a indstria coureira no Brasil,

os aspectos do processamento realizado em curtumes, os resduos gerados em cada etapa e o

tratamento dos resduos e a sua destinao para aterros. Tambm dada uma especial nfase

para a digesto anaerbia e para a produo de biogs que ocorre nos aterros com potencial

para gerao de energia atravs do poder calorfico do metano contido. Por fim, discutem-se

as tcnicas de isolamento e identificao dos microrganismos de interesse, os anaerbios

obrigatrios, alm da apresentao de trabalhos anteriores de biodegradao de resduos de

curtumes e de isolamento de microrganismos ambientais.

2.1 A Indstria Coureira no Brasil e os Resduos Gerados no

Processamento de Couros

O setor coureiro do Brasil, de 2012 a 2014, tem processado cerca de 44,5 milhes de

peles por ano. Possui 310 plantas curtidoras, 2.800 indstrias de componentes para couro e

calados e 120 fbricas de mquinas de equipamentos. Esse setor gera 42.100 empregos

diretos e movimenta US$ 3,5 bilhes a cada ano. Alm da sua grande importncia na

economia, essa indstria tambm tem como matria-prima um subproduto da indstria

frigorfica, a pele animal. O Brasil dono do maior rebanho bovino comercial do mundo, com

206 milhes de cabeas de corte (14,23% do rebanho bovino mundial) (CICB, 2014).

Entretanto, a importncia econmica dessa indstria tem como contraponto as questes

ambientais relativas aos resduos gerados no processo de curtimento, tanto na forma de

efluentes lquidos como na forma de resduos slidos (PICCIN, 2013).

8 2. FUNDAMENTAO TERICA E REVISO BIBLIOGRFICA

Embora se encontrem na literatura (ZUPANI e JEMEC, 2010) muitos trabalhos

sobre o tratamento de efluentes lquidos de curtumes, o tratamento de resduos slidos, que

tambm so gerados pelo prprio tratamento de efluentes lquidos, em especial pela via

anaerbia, tem recebido menos ateno nos ltimos anos.

A implementao de tecnologias mais limpas no processamento de couro reduz

consideravelmente a poluio gerada nos curtumes. No entanto, essas so mais focadas nos

efluentes do processo, de forma que os resduos slidos so, normalmente, dispostos em

aterros, devido baixa biodegradabilidade do couro curtido (DHAYALAN et al., 2007).

Dessa forma, cada vez mais reconhecida a importncia de medidas tecnolgicas capazes de

minimizar os problemas ambientais causados pela disposio dos resduos gerados na

produo de couros, em especial dos resduos slidos (ZUPANI e JEMEC, 2010).

2.1.1 Etapas do Processo de Curtimento e Resduos Gerados

O processo de produo realizado em curtumes consiste em transformar a pele, natural

ou salgada, em couro. Sua tecnologia de fabricao requer diversas etapas, com adies

sequenciais de produtos qumicos, intercaladas por lavagens e processos mecnicos

(PASSOS, 2007). O processamento divide-se em trs fases principais: ribeira, curtimento e

acabamento (DETTMER, 2012).

As operaes de ribeira visam limpar e preparar a pele para o curtimento. As

principais operaes dessa etapa so:

Remolho: limpa e reidrata a pele, interrompendo a sua conservao de modo que ela

volte ao estado de pele fresca;

Depilao/caleiro: realizada, principalmente, para retirar o pelo, remover a epiderme e

intumescer e separar as fibras e fibrilas de colgeno por meio do inchamento pela

absoro de gua;

Descarne: elimina os materiais aderidos ao carnal (tecido subcutneo e adiposo), em

mquina de descarnar, de forma a facilitar a penetrao de produtos qumicos

aplicados em etapas posteriores;

Diviso: divide a pele em duas camadas: superior (flor) e inferior (raspa);

2.1 A INDSTRIA COUREIRA NO BRASIL E OS RESDUOS GERADOS NO PROCESSAMENTO DE

COUROS 9

Desencalagem: elimina a cal presente na pele;

Purga: limpa a pele e restos de epiderme, pelo e gordura;

Pquel: prepara as fibras de colgeno para uma fcil penetrao do agente curtente.

Aps as operaes de ribeira, a pele apresenta-se preparada para receber o agente

curtente. O curtimento a operao unitria em que os agentes de curtimento reagem com a

matriz da pele, estabilizando o colgeno, de forma que a pele adquira resistncia degradao

qumica, fsica e biolgica. O processo de curtimento realizado em duas etapas: difuso e

fixao do curtente (AQUIM, 2009). O agente curtente bloqueia os grupamentos amina ou

carboxlicos do colgeno juntando-se protena e formando ligaes cruzadas (cross linking)

entre as fibras de colgeno (EL-SHEIKH et al., 2011).

Devido grande variedade de couros, so muitos os tipos possveis de curtimento

existentes, sendo o curtimento ao cromo o mais utilizado, que utiliza sulfato bsico de cromo

como agente curtidor, que um dos produtos qumicos com maior impacto ambiental da

indstria coureira (PASSOS, 2007). Outros agentes de curtimento tambm muito usados so

compostos de taninos vegetais (DHAYALAN et al., 2007).

O acabamento consiste em trs etapas com vrias operaes: acabamento molhado,

pr-acabamento e acabamento. Essas conferem ao couro as suas caractersticas finais, tais

como firmeza, cor e maciez, dependendo, exclusivamente, da finalidade a qual o couro ser

destinado (DETTMER, 2012). Uma esquematizao do processo em curtumes com os

resduos gerados em cada etapa mostrada na Figura 1.

Os resduos gerados por esse processamento podem ser divididos em: resduos de

colgeno no curtido, resduos de colgeno curtido e resduos no proteicos (DETTMER,

2012). Os resduos gerados so altamente concentrados, principalmente, em cromo, cloretos e

clcio e, por isso, so txicos (MELLA, 2013). O seu nvel de toxicidade pode ser expresso

em termos de demanda qumica de oxignio (DQO), demanda bioqumica de oxignio

(DBO), slidos totais e nitrognio total Kjeldahl (NTK), alm de enxofre, fsforo e cromo

(EL-SHEIKH et al., 2011).


Pele salgada

Pr-remolho Pr-descarne

Batedor de sal

Remolho/lavagem

Depilao/Caleiro

Enxgue(Fulo 1)

Rebaixamento

Desencalagem/Purga

Pquel

Curtimento(Fulo 2)

Descarne/Diviso

Desacidulao

Recurtimento

Tingimento

Engraxe(Fulo 3)

Secagem

Pr-Acabamento

Acabamento

Classificao

Expedio

Couro Acabado

Pele verde

RS: Restos de

pele/couro

RS: Pelos

RS: Farelo do

rebaixamento

Efluente lquido para

a ETE

RS: Lodo Produo de Biogs

Seleo de MO da

biodegradao

ETE: Estao de tratamento de efluentes

MO: microrganismos

RS: Resduo slido

RS: Sal

Figura 1. Fluxograma da produo de couro com a indicao dos resduos gerados em

cada etapa e proposta de reaproveitamento.

Fonte: o prprio autor.

Os principais resduos slidos produzidos pelos curtumes so serragens, aparas de

couro wet-blue (couro curtido ao cromo), couros acabados e semi-acabados, assim como

lodos provenientes dos reciclos de caleiro, banhos de cromo, das estaes de tratamento de

efluentes (ETEs), entre outros. O farelo de couro wet-blue gerado no processo de ajuste de


COUROS 11

espessura na operao de rebaixamento em mquina de rebaixar e composto por matria

orgnica proteica que, mesmo tendo sido estabilizada pelo curtimento com sais de cromo,

mostra-se passvel de biodegradao. Esses resduos costumam ser dispostos em aterros de

resduos industriais perigosos (ARIPs). Com relao toxicidade desses resduos, as aparas e

a serragem de couros provenientes de couros curtidos ao cromo e os lodos provenientes do

tratamento de efluentes lquidos originados no processo de curtimento de couros curtidos ao

cromo tm como constituinte o cromo trivalente, configurando, assim, a sua toxicidade

(KIPPER, 2013).

2.1.2 Tratamento e Destino dos Resduos

Entre os motivos pelos quais surge a necessidade de tratar os resduos pode-se citar a

escassez de reas para a destinao final dos resduos, a disputa pelo uso de reas

remanescentes, a valorizao dos componentes dos resduos como forma de promover a

conservao de recursos e a necessidade de inertizao de resduos. Os processos de

tratamento alteram as caractersticas, a composio e as propriedades dos resduos, com o

objetivo de reduzir sua toxicidade, seu volume ou destru-lo (MISSIAGGIA, 2002).

Os principais objetivos que um tratamento de resduos eficaz deve alcanar so:

diminuir o teor de gua, transformar a matria orgnica altamente putrescvel em um resduo

orgnico ou inorgnico estvel e/ou inerte e condicionar o resduo para atender as

regulamentaes vigentes (APPELS et al., 2008). Por exemplo, a Poltica Nacional dos

Resduos Slidos (PNRS) (BRASIL, Lei n 12.305, de 2 de Agosto de 2010, 2010) dispe

sobre as diretrizes relativas gesto integrada e ao gerenciamento de resduos slidos,

includos os perigosos, as responsabilidades dos geradores e do poder pblico e os

instrumentos econmicos aplicveis. As tecnologias para o tratamento de resduos podem ser

dividas em mtodos biolgicos e mtodos fsico-qumicos. No entanto, para os padres de

poluio estabelecidos atualmente, uma combinao de padres biolgicos, qumicos e fsicos

necessria (WISZNIOWSKI et al., 2006).

Para cumprir as exigncias ambientais, os curtumes possuem ETEs. Normalmente, as

etapas de tratamento nas ETEs dividem-se em tratamento preliminar, tratamento primrio (ou

fsico qumico) e tratamento secundrio (ou biolgico). Tambm podem ter tratamento

tercirio (ou de polimento), porm menos comum (AQUIM, 2009).


O tratamento preliminar tem o objetivo de reduzir o teor de slidos e de gorduras

atravs da utilizao, principalmente, das etapas de gradeamento e de caixa de gordura,

respectivamente. A etapa de gradeamento tem por objetivo reduzir o teor de slidos e, para

tanto, utiliza grades com diferentes dimenses e espaamentos. Nela os materiais grosseiros

so separados do efluente, pois, por sua natureza ou tamanho, criariam problemas como

desgaste de bombas ou obstrues em tubulaes nas etapas posteriores. A caixa de gordura

remove leos e graxas e evita o entupimento dos orifcios. As caractersticas de uma caixa de

gordura dependem da localizao da ETE e do tipo e da quantidade de efluente a ser tratada

(AQUIM, 2009).

O tratamento primrio normalmente composto das seguintes etapas: precipitao do

cromo (banhos de curtimento passam por um tanque a fim de que o cromo com cal hidratada

precipite e seja recolhido), homogeneizao (mistura dos diversos banhos), neutralizao

(ajuste do pH), coagulao, floculao e decantao primria (AQUIM, 2009).

O tratamento secundrio objetiva a remoo de matria orgnica e de alguns

nutrientes. De uma forma geral, nele so removidos os compostos biodegradveis. Depende

de alguns fatores fsico-qumicos do meio, tais como temperatura, pH e concentrao de

oxignio dissolvido, que so diretamente responsveis pelo desenvolvimento dos

microrganismos no sistema, alm da presena de outros compostos que podem atuar como

inibidores. A lagoa aerada, ou lodo ativado, constituda basicamente por um tanque provido

de sistema de aerao que funciona como um reator biolgico, seguido de um decantador

secundrio e de uma bomba que faz o reciclo parcial do lodo biolgico para a lagoa com a

funo de aumentar a massa microbiana. Os microrganismos nutrem-se, reproduzem-se e

movimentam-se com a energia obtida atravs da matria orgnica na presena de aerao.

Nesta etapa tambm realizada uma ltima decantao, onde a parte lquida lanada ao

corpo receptor e parte da fase slida decantada, formadora do lodo, bombeada novamente

para o tanque de lodo ativado e o excesso encaminhado centrfuga (AQUIM, 2009).

O princpio bsico dos lodos ativados consiste de uma comunidade de

microrganismos, em um reator, constantemente alimentada de matria orgnica e fluxo de

oxignio. Esses microrganismos, atravs de seu metabolismo aerbio, consomem a matria

orgnica presente, transformando-a em biomassa microbiana, dixido de carbono, gua e

minerais. Essa comunidade microbiana composta por uma associao de bactrias,

leveduras, fungos, entre outros, que cresce atravs da entrada constante de resduos (matria


COUROS 13

orgnica) e da interao uma com a outra (WISZNIOWSKI et al., 2006). O oxignio

normalmente vem das bolhas de ar injetado, atravs de aeradores mecnicos com difusores

(GUTTERRES e MELLA, 2015).

A utilizao do tratamento tercirio em curtumes, na prtica, no muito comum. No

entanto, existem diversos estudos sobre a aplicao de tratamentos complementares s

operaes realizadas, visando remoo de poluentes especficos que eventualmente no

tenham atingido os padres de emisso do efluente e/ou o aumento da eficincia dos

processos utilizados no tratamento de efluentes.

O tratamento biolgico tem uma alta reciclagem e recuperao dos resduos (MATA-

ALVAREZ et al., 2000). O principal subproduto desse tratamento so os lodos residuais

descartados como excesso de lodo do sistema. A quantidade de lodo tem aumentado como

consequncia do aumento da quantidade de efluentes industriais tratados (ATHANASOULIA

et al., 2012). Nos ltimos anos, a frao orgnica dos resduos slidos tem sido reconhecida

com um valioso recurso que pode ser convertido em produtos teis via transformao

microbiana. A remoo de resduos slidos orgnicos tornou-se um problema ecolgico em

evidncia devido ao aumento da preocupao com a sade pblica e conscincia ambiental

(KHALID et al., 2011). A disposio final de lodos um problema de crescente importncia e

pode representar at 50% dos custos operacionais de uma ETE (APPELS et al., 2008).

Os mtodos convencionais de tratamento de resduos supracitados, tais como aerao,

coagulao, floculao e decantao, so dispendiosos devido ao alto investimento inicial na

aquisio dos equipamentos, grande quantidade de energia requerida e ao frequente uso de

produtos qumicos adicionais. H outros mtodos, tais como, osmose reversa e adsoro por

carvo ativado ou com adsorventes alternativos (PICCIN et al., 2012). Processos oxidativos

avanados tm sido propostos como uma alternativa eficaz para a mineralizao de compostos

orgnicos recalcitrantes, no entanto, quando se trabalha em grande escala, essa tcnica ainda

no economicamente vivel (WISZNIOWSKI et al., 2006).

Mtodos alternativos de tratamento, tais como, reciclagem, compostagem e

incinerao so hoje em dia muito estudados, mas mesmo a incinerao ainda deixa um

resduo de 10 a 20% do volume inicial, sendo necessria ainda a destinao desse para aterros

(WISZNIOWSKI et al., 2006). Alguns outros mtodos que tambm so estudados para o


tratamento de resduos slidos de curtumes so descromagem qumica e enzimtica, utilizao

como adsorventes para remoo de corantes em meio aquoso, incinerao, gaseificao,

utilizao das cinzas obtidas, incorporao para produo de materiais cermicos, artefatos

cimentcios para construo civil, entre outros (KIPPER, 2013).

O alto teor de cromo nos resduos de curtumes que utilizam sais de cromo na etapa de

curtimento impede o uso direto dos resduos como componente de fertilizantes (ZUPANI e

JEMEC, 2010). Entretanto, est sendo aplicada uma tecnologia onde os resduos de couro

curtido so hidrolisados em reatores, num ambiente controlado, com alta temperatura e alta

presso, promovendo sua transformao em gelatina. Em seguida, a gelatina formada seca,

estabilizada e peneirada, obtendo-se assim adubos orgnicos com diferentes granulometrias.

O processo no utiliza produtos qumicos e atende todas as exigncias ambientais, porm,

esse adubo no utilizado no Brasil devido s legislaes que no permitem a utilizao de

fertilizantes contendo cromo, sendo, dessa forma, exportado, principalmente, para a Itlia

(KIPPER, 2013).

Antes de tratar da disposio final dos resduos slidos necessrio avaliar a

possibilidade de minimizao das quantidades geradas atravs de modificaes nos processos

produtivos, segregao, reciclagem e em seguida, aproveitamento do resduo por outros

segmentos industriais. Dessa forma, as pesquisas nessa rea tm buscado alternativas para a

utilizao de diversos resduos do processamento de couro, como, por exemplo: produo de

recurtentes e pigmentos, produo de diversos compostos (cromato de sdio das cinzas dos

resduos de couro atravs de tratamento trmico, carvo ativado, olena a partir de resduos de

descarne do couro obteno de leos combustveis, hidrolisado proteico para uso no

recurtimento, obteno de gases de pirlise e energia de resduos de curtume, borracha de

butadieno de acrilonitrilo, recuperao de fibras de colgeno, gelatina, pigmentos para

cermicas, entre outras) (PICCIN, 2013).

Entretanto, a maior parte dos resduos slidos gerados pelos curtumes, principalmente

o farelo de rebaixamento e os lodos provenientes das ETEs, acaba sendo destinada a ARIPs.

Esses aterros acabam se esgotando rapidamente, sendo necessria a criao de novos, o que

ocupa significativo espao de terra. Os resduos slidos da indstria coureira comprometem o

ambiente, principalmente, pelo alto tempo para degradao, inutilizando o solo por vrias

geraes, e pela concentrao de cromo no solo e nos lenis freticos (KIPPER, 2013).

2.2 ATERRO DE RESDUOS INDUSTRIAIS PERIGOSOS ARIP 15

2.2 Aterro de Resduos Industriais Perigosos ARIP

A disposio final de resduos slidos em aterros considerada uma tcnica segura e

eficiente, pois permite controle do processo e apresenta uma boa relao custo-benefcio. O

aterro caracterizado como um local de confinamento e tambm de tratamento biolgico no

controlado de resduos. Existem, basicamente, trs tipos de aterros: aterros sanitrios,

controlados e industriais, que diferem entre si no seu sistema de coleta e tratamento do

chorume gerado, assim como na drenagem e queima de biogs (KIPPER, 2013).

Aterros industriais permitem a disposio controlada de resduos perigosos no solo,

sem causar danos sade pblica, garantindo proteo ao meio ambiente. Entre as principais

tcnicas utilizadas para garantir esses quesitos esto o confinamento em menores reas e

volumes, atravs de geomembranas, a drenagem de percolados e gases, o tratamento de

efluentes e a implantao de poos de monitoramento do lenol fretico (PINTO, 2011).

Um aspecto importante dos aterros que eles so sistemas abertos. Diferentes tipos de

barreiras podem ser utilizados em volta do aterro, mas nenhuma possui durao

indeterminada. A construo de uma clula para resduos perigosos deve ter uma cobertura

temporria removvel. Estas clulas devem possuir uma barreira composta de dupla

impermeabilizao, que utiliza simultaneamente materiais naturais (argila) e materiais

artificiais (manta de polietileno de alta densidade) e um sistema de dupla drenagem, formado

por dreno testemunho e dreno de captao (MISSIAGGIA, 2002).

O monitoramento desse tipo de aterro deve ser permanente, a fim de prevenir a

contaminao do solo e das guas subterrneas. Deve-se tambm procurar reduzir a

quantidade de material lixiviado emitido pelo aterro, evitando-se a disposio de resduos

muito midos e pastosos. De uma forma geral, os resduos dispostos em aterros devem ser

secos, estveis, pouco solveis, no volteis e, principalmente, devem ser compatveis, de

forma que no reajam entre si ou com guas infiltradas. No devem ser: cidos, bases fortes,

compostos orgnicos muito solveis e volteis, orgnico-persistentes, materiais inflamveis,

oleosos e explosivos e resduos radioativos (SILVA, 2011). A vida til de um aterro depende

do volume de material que recebe, do tempo e da densidade aparente do material

(TOCCHETTO e SOARES, 2003).

A Portaria n 016/2010, de 20 de abril de 2010, dispe sobre o controle da disposio

final de resduos Classe I com caractersticas de inflamabilidade no solo, em sistemas de


destinao final de resduos denominados aterro de resduos classe I e central de

recebimento e destinao de resduos classe I, no mbito do Estado do Rio Grande do Sul.

2.3 Digesto Anaerbia

A digesto anaerbia uma tecnologia bioqumica que consiste no crescimento de

microrganismos atravs da degradao de compostos orgnicos e inorgnicos na ausncia de

oxignio molecular (LASTELLA et al., 2002). Nesse processo so produzidos,

principalmente, metano (CH4) e dixido de carbono (CO2) biogs como produto final,

alm de um resduo orgnico remanescente rico em nitrognio (WISZNIOWSKI et al., 2006).

Esse processo realizado por uma populao de diferentes microrganismos inter-

relacionados por sequncias de reaes biolgicas dependentes que requerem condies

ambientais especficas (DONOSO-BRAVO et al., 2011). Esses microrganismos

desempenham um papel preponderante na degradao e determinam, dessa forma, a eficincia

do tratamento (DANG et al., 2013). Dentre os mais relatados, esto os microrganismos

heterotrficos e os clostrdios. No comum um tratamento biolgico contar apenas com uma

nica espcie microbiana. Geralmente um consrcio microbiano responsvel pelo processo

de digesto anaerbia (KHALID et al., 2011).

O tratamento biolgico anaerbio adequado para a remoo de poluentes orgnicos

de resduos (NARIHIRO e SEKIGUCHI, 2007), pois pode converter quase todas as formas de

biomassa, inclusive resduos orgnicos txicos, tais como o chorume, em biogs altamente

energtico, de forma que age simultaneamente no tratamento de resduos e na produo de

energia (MEESTER et al., 2012). Alm disso, uma fonte de energia renovvel, uma vez que

reduz os impactos ambientais, incluindo as emisses de CO2 (HJORTH et al., 2011).

Os processos anaerbios apresentam um bom desempenho com altas cargas orgnicas,

com um baixo custo operacional alm da produo de biogs, e, alm disso, deixam uma

quantidade menor de lodo para posterior disposio em aterros (DANG et al., 2013). Dentre

os principais benefcios desse tratamento esto a sua rentabilidade e baixa carga poluidora

(BISWAS et al., 2006). De uma forma geral, considerado uma opo sustentvel para

gesto de resduos porque produz energia renovvel e recicla nutrientes (LIU et al., 2012). As

principais vantagens e desvantagens desse processo so mostradas na Tabela 1.

2.3 DIGESTO ANAERBIA 17

Tabela 1. Vantagens desvantagens da digesto anaerbia.

Vantagens Desvantagens

Alta eficincia na remoo de DBO Metais pesados podem dificultar a digesto

Baixa quantidade de Fsforo (P)

necessria como fator de crescimento Suscetvel a mudanas de temperatura e de pH

Baixa produo de lodo excedente Alta toxicidade da amnia

Produo de biogs Grande quantidade de amnia remanescente

Fonte: Wiszniowski et al. (2006).

O tratamento anaerbio no to difundido como o processo aerbio, devido,

principalmente, ao maior tempo necessrio para alcanar a bioestabilizao e ao seu

desempenho moderado. Entretanto, com relao ao processo aerbio, a digesto anaerbia

apresenta algumas vantagens, tais como menor custo, devido a menor necessidade de energia

para sua operao, menor footprint (quantidade de recursos naturais utilizados para viabilizar

sua operao) e menor produo de biomassa remanescente (CARRRE et al., 2010).

Diferentemente do tratamento aerbio, a digesto anaerbia permite a recuperao de energia,

em forma de metano, e produz um resduo (lodo remanescente) que pode ser aplicado na

agricultura como fertilizante de solo, desde que siga as diretrizes do Ministrio da Agricultura

e seja primeiramente inertizado, devido sua reologia (propriedades fsicas que influenciam o

transporte de quantidade de movimento num fluido) e composio elementar favorveis,

promovendo, assim, a sustentabilidade desse tratamento (GUTIN e MARINEK-LOGAR,

2011).

A ampla aplicabilidade e a relativamente simples instalao da operao de digesto

anaerbia em reator fechado uma alternativa para a utilizao dessa tecnologia no

tratamento de resduos, produo de energia e impedimento da liberao de metano para a

atmosfera. Ainda, com a sua utilizao como suprimento energtico, tem-se a vantagem

adicional de no depender de combustveis fsseis (MEESTER et al., 2012).

2.3.1 Fases da Digesto Anaerbia

A digesto anaerbia de matria orgnica um processo complexo que envolve uma

srie de diferentes etapas de degradao. Os microrganismos que participam desse processo

so especficos para cada passo da degradao e, portanto, tm diferentes necessidades

nutricionais (KHALID et al., 2011).


Esse processo ocorre em quatro fases inter-relacionadas: hidrlise, acidognese,

acetognese e metanognese, onde as principais reaes que ocorrem entre cada uma das

etapas so mostradas na Figura 2. As fases conectam-se devido aos produtos das diferentes

atividades microbianas, envolvidas em uma determinada etapa, servirem como substrato para

a etapa seguinte (ADU-GYAMFI et al., 2012).

Geralmente, a maior parte do material orgnico solvel no meio convertida em

cidos orgnicos volteis atravs da acidognese e transformada em biogs atravs da

metanognese (LI et al., 2011). Para garantir a eficincia do processo, necessrio equilibrar

as taxas de degradao da hidrlise com a acidognese, assim como da acetognese com a

metanognese, pois um desequilbrio nessas etapas causa acumulao de cidos orgnicos e

reduo na capacidade de tamponamento do sistema, resultando na reduo da taxa de

produo de metano (ADU-GYAMFI et al., 2012).

Figura 2. Diagrama do processo de degradao de matria orgnica atravs de digesto

anaerbia.

Fonte: Li et al. (2011).


2.3.1.1 Hidrlise

No incio do processo, atravs de enzimas extracelulares, ocorre a reduo de

polmeros orgnicos complexos em molculas solveis mais simples. As bactrias hidrolticas

reduzem compostos complexos em substratos monomricos e dimricos solveis. Protenas,

lipdeos e carboidratos so hidrolisados em aminocidos, cidos graxos de cadeia longa e

acares, respectivamente (LI et al., 2011).

A hidrlise do material orgnico tem sido documentada como a etapa limitante da

velocidade de processos anaerbios de digesto de resduos com um elevado teor de slidos

(KHALID et al., 2011). A hidrlise determina, portanto, a eficincia da converso da matria-

prima em biomassa (LI et al., 2011).

2.3.1.2 Acidognese

Na acidognese, os produtos da hidrlise so convertidos em uma mistura de cidos

graxos volteis de cadeia curta, que sero convertidos posteriormente pela acetognese a

cido actico, hidrognio e dixido de carbono, principalmente, e que sero substratos diretos

da metanognese. Do ponto de vista termodinmico, a acidognese a etapa menos

favorecida energeticamente, pois o tempo de gerao baixo e as taxas de crescimento so

altas (MEESTER et al., 2012).

2.3.1.3 Acetognese

Diferentes bactrias, chamadas de acetognicas, degradam os cidos graxos de cadeia

longa produzindo cido actico, hidrognio molecular e CO2 (LASTELLA et al., 2002). As

bactrias anaerbias facultativas, mediante essas reaes, consomem o oxignio residual,

promovendo, assim, condies adequadas para a etapa final, a metanognese (BOND e

TEMPLETON, 2011).

2.3.1.4 Metanognese

A ltima etapa da degradao/transformao da matria orgnica a metanognese,

onde uma variedade de arqueas metanognicas consome o acetato, o dixido de carbono e o

hidrognio para produzir metano (LI et al., 2011). Ela particularmente sensvel devido a

algumas caractersticas dos metanognicos, tais como, taxas de crescimento especficas

relativamente baixas o que os torna maus competidores (ADU-GYAMFI et al., 2012).


As arqueas que formam metano diferem em termos de fisiologia, necessidades

nutricionais, cintica de crescimento e sensibilidade s condies ambientais dos

microrganismos que formam cido (CHEN et al., 2008).

Segundo Sasaki et al. (2011), dois caminhos metanognicos, a partir do acetato, tm

sido relatados. Um a metanognese direta realizada por arqueas metanognicas

acetoclsticas, que convertem os grupos metlicos e carboxlicos de acetato para CH4 e CO2,

respectivamente. O outro a oxidao no acetoclstica, ou seja, ocorre atravs do co-

metabolismo de bactrias oxidantes de acetato e metanognicas hidrogenotrficas. Durante

essa ltima via, o acetato primeiro oxidado a CO2 e, em seguida, o CO2 produzido

reduzido a CH4. O processo de decomposio do acetato afetado pela temperatura,

quantidade e composio das substncias orgnicas, entre outros. Essas reaes so mostradas

na Figura 3.

Clivagem acetoclstica:

*CH3COO

+ H2O

*CH4 + HCO3

Oxidao no acetoclstica:

*CH3COO

+ 4H2O H

*CO3

+ HCO3

+ 4H2 + H

+

H*CO3

(ou HCO3

) + 4H2 + H

+ *CH4(ou CH4) + 3H2O

Figura 3. Reaes dos dois caminhos metanognicos, a partir do acetato, j relatados.

Fonte: Sasaki et al. (2011).

2.3.2 Fatores que Influenciam a Digesto Anaerbia

Os principais fatores que influenciam a digesto anaerbia so a disponibilidade e a

complexidade do substrato, a faixa de temperatura em que as reaes ocorrem, a umidade

(que influncia a dissoluo da matria orgnica), o pH (que influencia a atividade

enzimtica) e a presena de substncias inibidoras.

2.3.2.1 Substrato

A taxa de digesto anaerbia fortemente afetada pelo tipo, disponibilidade e

complexidade do substrato. Para cada fonte de carbono h um diferente grupo de

microrganismos com capacidade de degrad-la. A concentrao inicial e o teor de slidos

totais no substrato tm influncia significativa no desempenho do processo e na quantidade de

metano que ser produzida (KHALID et al., 2011).


A relao entre carbono e nitrognio (C/N) no material orgnico desempenha um

papel crucial na digesto anaerbia. Os nutrientes balanceados so considerados como um

importante fator limitante na digesto anaerbia de resduos orgnicos. A relao C/N ideal

est na faixa de 20-35 (KHALID et al., 2011).

2.3.2.2 Temperatura

Em temperaturas mais baixas de processo, o crescimento microbiano, as taxas de

utilizao do substrato e a produo de biogs diminuem. Alm disso, tambm pode haver

esgotamento de energia, evaso de substncias intracelulares ou lise completa da clula. Em

contraste, altas temperaturas diminuem o rendimento de biogs devido produo de gases

volteis, tais como amnia, que suprimem e at inibem as atividades metanognicas

(KHALID et al., 2011).

Esse processo normalmente conduzido em uma s etapa em condies mesfilas

(30-40C) ou termfilas (50-55C). Em comparao com a digesto mesfila, a digesto

termfila tem benefcios, tais como, alto grau de estabilizao dos resduos, destruio mais

efetiva de patgenos virais e bacterianos e melhor desidratao do lodo remanescente (CHEN

et al., 2008). Ao contrrio do processo mesfilo, o processo termfilo caracterizado por um

nmero limitado de espcies metanognicas acetoclsticas e estrutura mais simples da

comunidade microbiana (SASAKI et al., 2011). Entretanto, a condio mais comumente

adotada a mesfila, pois mais estvel e requer menor gasto de energia (ATHANASOULIA

et al., 2012). Para a biodegradao, a temperatura deve ser inferior a 65C, pois acima dessa

temperatura ocorre a desnaturao das enzimas. Em geral, a faixa de temperatura entre 35-

37C considerada adequada para a produo de metano (KHALID et al., 2011).

2.3.2.3 Umidade

Um alto teor de umidade geralmente facilita a digesto anaerbia, atravs da

dissoluo da matria orgnica. No entanto, difcil, operacionalmente, manter a mesma

disponibilidade de gua durante todo o ciclo de digesto (KHALID et al., 2011).

2.3.2.4 pH

Em meio cido, a atividade enzimtica das arqueas nula. Num meio alcalino, a

fermentao produz anidrido sulfuroso e hidrognio. A digesto pode se efetuar entre os pH


6,2 e 7,6, encontrando-se um valor timo em 7. Em aterros sanitrios o pH no cai abaixo de

6,2, enquanto o metano est sendo gerado (PIEROBON, 2007).

2.3.2.5 Substncias Inibidoras

A digesto anaerbia aplicvel para uma ampla gama de materiais, incluindo

resduos urbanos, agrcolas, industriais e vegetais (KHALID et al., 2011). Entretanto,

dependendo de sua origem, o resduo pode conter substncias inibidoras e at mesmo txicas

para a digesto anaerbia, tais como amnia, sulfetos, metais pesados e alguns compostos

orgnicos, como, por exemplo, alifticos halogenados e compostos aromticos (CHEN et al.,

2008).

O processo menos eficiente para degradar compostos fenlicos e polifenlicos de

baixo peso molecular tais como taninos e lipdios. Esses exercem efeitos inibidores sobre os

microrganismos envolvidos. Alguns mtodos de pr-tratamento vm sendo estudados para

diminuir a toxicidade desses compostos, sendo que o que apresenta os melhores resultados o

prprio tratamento biolgico, com a insero de microrganismos com a capacidade de

degradar esses compostos fenlicos na comunidade microbiana (DHAYALAN et al., 2007).

O nitrognio essencial para a sntese de protenas e necessrio, principalmente,

como nutriente para os microrganismos da digesto anaerbia. Compostos nitrogenados nos

resduos orgnicos so normalmente protenas, que so convertidas a amnio pela digesto

anaerbia. Sob a forma de amnio, o nitrognio contribui para a estabilizao do pH no

decorrer do processo. Os microrganismos assimilam o amnio para o crescimento. A

proporo de nutrientes dos elementos C:N:P:S de 600:15:5:3 considerada suficiente para a

metanognese. Entretanto, um resduo com alto teor de nitrognio resulta em uma alta

concentrao de amnia durante e aps a digesto. Isso pode conduzir inibio da

metanognese e pode ser o fator mais importante para uma digesto anaerbia eficaz. Em

condies anaerbias, o nitrognio permanece na forma de on amnio (NH4+) e sua

concentrao no reduzida durante o processo. A produo de hidrognio e a remoo de

slidos volteis tambm so afetadas (KHALID et al., 2011). Esse nitrognio presente no

lodo remanescente da digesto pode ser removido biologicamente atravs dos processos de

nitrificao e desnitrificao (GUTIN e MARINEK-LOGAR, 2011).

Existem alguns compostos em resduos, tais como metais, que se apresentam como

toxinas inorgnicas, e alguns compostos orgnicos recalcitrantes (muitas vezes txicos), que


no so degradados e, portanto, tornar-se-o concentrados no resduo remanescente (KHALID

et al., 2011). Ainda, substncias orgnicas fortemente lignificadas, tais como a madeira, no

so adequadas para a digesto (MEESTER et al., 2012).

Os metais pesados podem produzir vrios efeitos, resultados da ao sobre molculas

e clulas. Alm disso, a presena de um metal pesado pode limitar a absoro de outros

nutrientes essenciais atividade do organismo. Os metais pesados, no podendo ser

metabolizados, permanecem no organismo e exercem seus efeitos txicos, combinando-se

com um ou mais grupos reativos (ligantes), os quais so indispensveis para as funes

fisiolgicas normais (ANDREOLI et al., 2001).

2.3.3 Produo de Biogs

O biogs substitui combustveis fsseis, por isso a sua utilizao vem acompanhada de

uma reduo das emisses de gases do efeito estufa e de xidos de nitrognio (RASI et al.,

2011). Por esse motivo, o setor de energia tem cada vez mais reconhecido o biogs produzido

a partir de fontes anaerbias como uma importante fonte de energia limpa (ADU-GYAMFI et

al., 2012). Atualmente, o biogs produzido atravs da digesto anaerbia de biomassa pouco

explorado, de forma que o rendimento de metano ainda pode ser melhorado (HJORTH et al.,

2011).

Mais leve do que o ar atmosfrico, contrariamente a outros gases como o butano e o

propano, o biogs rico em metano apresenta menores riscos de exploso na medida em que a

sua acumulao ao nvel do solo se torna mais difcil. A sua baixa densidade implica, em

contrapartida, que ele ocupe um volume significativamente maior e que a sua liquefao s

seja possvel a temperaturas muito baixas, o que lhe confere algumas desvantagens em termos

de transporte e utilizao (PIEROBON, 2007).

O biogs produzido pela digesto anaerbia composto principalmente por metano

(CH4) (entre 48 e 65%) e dixido de carbono (CO2) (entre 36 e 41%) e por quantidades menos

significativas de sulfeto de hidrognio (H2S), outros compostos de enxofre e amnia (NH3).

Ocasionalmente, tambm so encontradas quantidades pequenas de hidrognio (H2),

nitrognio (N2), hidrocarbonetos saturados ou halogenados e oxignio (O2). Geralmente, o gs

saturado de vapor dgua e pode conter partculas de poeira e compostos orgnicos de

silcio. Em alguns locais de produo, tambm pode conter siloxanos e compostos orgnicos

volteis aromticos e halogenados (KHALID et al., 2011). Entretanto, a composio real do


biogs varia entre diferentes locais de produo e tambm em um nico local, devido s

alteraes nas condies do processo e da matria-prima (RASI et al., 2011).

A comparao entre outras fontes energticas e o biogs feita atravs da

determinao do poder calorfico. O poder calorfico de um combustvel a quantidade de

calor liberada quando uma queima completa realizada. Entende-se por queima completa o

processo de oxidao total por unidade de massa. Havendo hidrognio no combustvel,

existir a formao de gua como um dos produtos da combusto. Define-se por poder

calorfico superior quando essa gua resulta sob a forma de vapor e poder calorfico inferior

quando se apresenta na forma lquida (PIEROBON, 2007). O poder calorfico do biogs

determinado, principalmente, pelo seu teor de metano (BACIOCCHI et al., 2012), que tem

um poder calorfico tpico de 21-24 MJ/m3 ou em torno de 6 KWh/m

3 (BOND e

TEMPLETON, 2011).

O rendimento de metano no biogs (percentual de metano produzido) afetado por

muitos fatores, incluindo o tipo e a composio do substrato, a composio microbiana,

temperatura, umidade, projeto do biorreator, entre outros fatores (KHALID et al., 2011). A

produo volumtrica de metano afetada pelos mesmos fatores que afetam o percentual de

metano no biogs, mas tambm influenciada pela quantidade de gua que adicionada ao

sistema de digesto. Tanto a produo volumtrica de metano quanto o percentual de metano

no biogs dependem do tipo de slidos volteis presentes na matria-prima a ser degradada

(MLLER et al., 2004). A composio do resduo determina o rendimento de biogs e a

qualidade do gs (percentual de metano) de diferentes maneiras: a ordem para a maior

produo de biogs, em volume : lipdeos > carboidratos > protenas, enquanto a ordem para

a maior produo de metano : lipdeos > protenas > carboidratos (QIAO et al., 2011).

O tempo necessrio para a produo significativa de metano , em geral, de um a dois

anos aps a disposio no aterro. O aterro como um todo normalmente sobrepe pelo menos

duas, quando no todas, as fases biolgicas simultaneamente. A Figura 4 apresenta as curvas

de transio da composio do biogs de um aterro sanitrio em relao ao tempo entre o

confinamento e a produo estvel de metano. A escala de tempo corresponde a uma mdia,

podendo variar dependendo de diversos fatores, tais como composio dos resduos,

quantidade de gua disponvel e temperatura ambiente. O nitrognio e o sulfeto de hidrognio

tambm so produzidos, porm, em pequenas quantidades (PIEROBON, 2007).

2.4 ISOLAMENTO E IDENTIFICAO DE MICRORGANISMOS ANAERBIOS 25

Figura 4. Transio da composio do biogs em um aterro de resduos slidos.

Fonte: Pierobon (2007).

2.4 Isolamento e Identificao de Microrganismos Anaerbios


digesto anaerbia necessrio para o controle desse processo biolgico. Nos ambientes

naturais, os microrganismos encontram-se, quase sempre, sob forma de populaes mistas.

Assim sendo, para que seja possvel estudar as caractersticas das espcies que compem estas

misturas, necessrio fazer seu isolamento em cultura pura. Para isso, necessita-se de um

meio de cultura e de condies de incubao que facilitem o crescimento do microrganismo

desejado (NARIHIRO e SEKIGUCHI, 2007).

Todos os microrganismos necessitam de uma fonte de energia para seu crescimento,

que pode ser qumica (seres quimiotrficos) ou luminosa (seres fototrficos). Alm disso, os

fatores necessrios para o crescimento microbiano podem ser divididos em duas categorias

principais: os fatores fsicos, tais como temperatura, pH e presso osmtica, e os fatores

qumicos. Dentre os fatores qumicos, esto a gua e as diversas fontes de carbono (C), de

nitrognio (N), de fsforo (P), de enxofre (S) e de sais minerais, alm dos chamados fatores

de crescimento, para o caso dos microrganismos mais exigentes (COELHO et al., 2006).


Quando um microrganismo inoculado em um meio de cultura em sistema fechado,

ele apresenta uma curva de crescimento caracterstica. Essa curva, normalmente, tem quatro

fases: lag (adaptao), exponencial, estacionria e de morte, mostradas na Figura 5 (LIU et

al., 1995). Na fase lag, a taxa de crescimento dos microrganismos nula, pois as clulas esto

se adaptando ao novo meio de cultura, sintetizando novas enzimas ou componentes

estruturais. Na fase exponencial, a velocidade de crescimento diretamente proporcional

concentrao celular. Na fase estacionria, a concentrao mxima de clulas foi atingida no

meio de cultivo e esta concentrao constante, pois h um balano entre a velocidade de

reproduo e a velocidade de morte dos microrganismos. Na fase de morte, a concentrao

celular diminui, pois as clulas comeam a perder viabilidade devido falta de nutrientes

(DORAN, 1997).

fase estacionria

fase lag

Tempo

Co

nce

ntr

ao

de

clu

las

vi

vei

s

Figura 5. Curva de crescimento de microrganismos em meio de cultura fechado.

Fonte: Doran (1997).

Dentre as tcnicas conhecidas para o isolamento de microrganismos em cultura pura,

as mais comumente utilizadas so as tcnicas do esgotamento em placas e de diluies em

tubos. Ambas baseiam-se no princpio de que uma clula microbiana isolada, quando

depositada em meio de cultura slido adequado dar origem a um agrupamento

macroscopicamente visvel, chamado colnia. Assim sendo, a colnia um conjunto de

clulas idnticas que tem como origem uma nica clula ou esporo (COELHO et al., 2006).

Os microrganismos podem ser classificados quanto ao requerimento de oxignio. Os

aerbios obrigatrios necessitam do oxignio, pois ele participa do seu metabolismo como

aceptor final de eltrons. Os anaerbios facultativos sobrevivem na presena ou na ausncia

2.4 ISOLAMENTO E IDENTIFICAO DE MICRORGANISMOS ANAERBIOS 27

de oxignio. Para os anaerbios obrigatrios o oxignio txico. Os anaerbios aerotolerantes

so anaerbios que conseguem se desenvolver na presena de oxignio, sem utiliz-lo. Os

microaerfilos precisam de presses inferiores de oxignio (10-15%) para se desenvolver

(STEPHEN e FLICKINGER, 1999).

Para o isolamento de microrganismos extremamente sensveis ao oxignio, os

anaerbios obrigatrios, um meio de cultura previamente reduzido necessrio. Dois tipos de

meio so majoritariamente empregados: meios enriquecidos e com e sem antibiticos. Meios

enriquecidos so meios preparados para favorecer a multiplicao dos microrganismos de

interesse quando esses esto presentes em pequeno nmero em relao microbiota de

acompanhamento ou quando esses so maus competidores. Alguns destes meios so

chamados de meios de enriquecimento seletivo, pois, alm de propiciarem o desenvolvimento

do microrganismo de interesse, inibem total ou parcialmente a microbiota de

acompanhamento. Os antimicrobianos podem ser empregados como inibidores seletivos de

bactrias, uma vez que nos metanognicos, muitos dos seus sistemas enzimticos no so

afetados pela maioria dos antimicrobianos (WHITMANN et al., 2006).

As principais tcnicas para o cultivo de organismos anaerbios obrigatrios so feitas

em sacos de anaerobiose, jarras de anaerobiose e cmaras de anaerobiose. A tcnica de sacos

de anaerobiose consiste em um saco transparente e no permevel a gases. um mtodo

muito econmico e difundido para o cultivo de microrganismos anaerbios. Esse mtodo

permite a observao fcil da placa sem perturbar o ambiente anaerbio. Jarras de anaerobiose

so utilizadas principalmente com meios em placas. Para a sua manipulao, exigido uma

substituio adequada do ambiente oxigenado para uma atmosfera anaerbia. Essa a

metodologia para cultura anaerbia mais utilizada em laboratrios. Desde um saco plstico

flexvel at armrios rgidos que estancam a passagem de gs podem ser usados como

cmaras de anaerobiose. A cmara anaerbica fornece uma atmosfera anaerbia em larga

escala. Entretanto, os avanos na tentativa de se cultivar microrganismos anaerbios vieram

com o mtodo de Hungate (1967), tambm conhecido como mtodo do roll-tube. A partir

disso, modificaes foram feitas por cada grupo de pesquisadores, dependendo das suas

necessidades especficas (SINGH e MAZUMDER, 2010).

Para a caracterizao de comunidade

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Resíduos de Curtume Isolamento Microbiano