Estudo da biodegradação do fenol por uma nova linhagem de Aspergillus sp.

Abstract

A presença de um pólo industrial em Rio Grande-RS, junto a um ecossistema delicado, que compreende a região estuarina da Lagoa dos Patos, tem um impacto ambiental indiscutível, podendo prejudicar atividades econômicas importantes como pesca e turismo. Neste contexto são essenciais a pesquisa e desenvolvimento de estratégias para a recuperação ambiental de áreas impactadas por compostos tóxicos. A bioaumentação consiste na adição de número expressivo de microrganismos hidrocarbonoclásticos, em ambientes contaminados, tornando-se interessante a aplicação de microrganismos selecionados das populações nativas, adaptadas às condições locais e com alta capacidade degradativa. Entre os contaminantes do ambiente, os fenóis aparecem entre os mais perigosos devido aos seus efeitos microbicida e fitotóxico. O objetivo desse trabalho foi estudar a capacidade do fungo filamentoso Aspergillus sp. LEBM2, isolado pelo Laboratório de Microbiologia - FURG, na região da cidade do Rio Grande - RS, de degradar fenol. Tipos diferentes de inóculo foram estudados, utilizando distintas fontes de carbono. A influência dos parâmetros de cultivo concentração de glicose, volume de inóculo e agitação foi verificada utilizando um planejamento experimental 23. Estudou-se a tolerância do fungo ao fenol, verificando sua capacidade degradativa em diferentes concentrações do substrato tóxico. Além disso, um estudo comparativo com microrganismos livres e encapsulados foi realizado. No estudo do tipo de inóculo foi observada diferença significativa entre os inóculos utilizados, sendo que o processo mais eficiente foi utilizando o meio de adaptação contendo glicose e fenol, com velocidade média de degradação de fenol de 0,67 mg.L.-1h.-1. Para o planejamento foi observado, na condição 500 mg.L-1 de glicose, volume de inóculo de 20 % e agitação de 200 rpm, degradação total do fenol em 72 h, apresentando uma velocidade de degradação de 3,76 mg.L-1.h-1. Quanto à tolerância ao fenol, constatou-se que este microrganismo conseguiu consumir o fenol até uma concentração de 989 ± 15 mg.L-1 e que a maior velocidade de degradação encontrada foi de 5,18 mg.L-1.h-1 para a concentração de 320 ± 0,57 mg.L-1, mostrando que o fungo estudado tem grande potencial para ser utilizado em processos de bioaumentação. No estudo comparativo entre microrganismos livres e encapsulados, verificou-se aumento na velocidade de degradação de fenol em todas as concentrações testadas, pela encapsulação em alginato de cálcio, atingindo valores até 49,2 % superiores, indicando a presença de um microambiente mais favorável para a biodegradação pelo efeito protetor da matriz do gel, reduzindo o estresse abiótico. A encapsulação do fungo filamentoso Aspergillus sp. LEBM2 mostrou-se uma técnica promissora para aplicação em processos de bioaumentação.

The presence of chemical industrial installations in Rio Grande – RS, near to a complex ecosystem, that include Patos Lagoon estuary, has a serious environmental impact, with damage in economic activities such as fishery and tourism. In this context, research and development strategies to impacted areas recovery are essential. Bioaugmentation involves the addition of an expressive number of hydrocarbonclastic microorganisms in impacted areas. It is interesting the application of selected microorganisms from indigenous population, adapted to local conditions and with high degradation capacity. Phenols, in particular, are hazardous pollutants, because of antimicrobial and phytotoxic effects. The main goal of this work was to study the phenol degradation capacity of Aspergillus sp. LEBM2 filamentous fungus, isolated by Microbiology Laboratory – FURG, in the region of Rio Grande - RS. Different types of innoculum were studied, using different carbon sources. Influence of batch cultivation parameters (glucose concentration, innoculum volume and agitation) was verified using a 2³ experimental design. Phenol tolerance was studied, verifying degradative capacity for different contaminant concentrations. A comparative study was carried out with free and encapsulated microorganisms. With respect to the type of innoculum, it was observed significative differences. A more efficient process was obtained using an adaptation medium containing glucose and phenol, reaching a degradation rate of 0.67 mg.L-1.h-1. In relation to experimental design, glucose concentration of 500 mg.L-1, innoculum volume of 20 % and agitation of 200 rpm were the best conditions, with total phenol degradation in 72 h and degradation rate of 3.76 mg.L-1.h-1. With respect to phenol tolerance, this microorganism was able to consume 989 ± 15 mg.L-1. The highest phenol degradation rate was 5.18 mg.L-1 in the concentration of 320 ± 0,57 mg.L-1, showing that Aspergillus sp. LEBM2 has great potential to bioaugmentation purposes. In the comparative study involving free and encapsulated cells, it was observed an increase in phenol degradation rate with filamentous fungi encapsulated in calcium alginate beads, in all concentrations. The presence of a microenvironment more favorable, because of the protector effect of gel matrix, reduced abiotic stress. Encapsulated Aspergillus sp. LEBM2 application showed a potential technique for bioaugmentation processes.