Biodegradation : effects on the petroleum from the Miranga-BA oilfield and on the PET plastic polymer

Orientador: Anita Jocelyne MarsaioliTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaResumo: No trabalho apresentado, os efeitos da biodegradação, processo conhecido pela metabolização da matéria orgânica, foi investigado a partir de três diferentes abordagens. A primeira, destacada no Capítulo I, apresentou o isolamento, triagem enzimática, identificação e discriminação das bactérias do campo de Miranga-BA, reservatório de Recôncavo. Ao total, 42 bactérias foram isoladas, apresentando a atividade para esterases como a mais proeminente dentre as enzimas avaliadas. O gênero Bacillus foi o predominante durante a identificação das bactérias, tanto pela espectrometria de massas MALDI-TOF quanto pelo sequenciamento do gene RNAr 16S. Para o primeiro, foi avaliado ainda a aplicação de um banco de dados voltado para micro-organismos do petróleo, que apresentou resultados satisfatórios e, em algumas amostras, com identificação superior àquela apresentada pelo banco de dados padrão, destacando a melhoria na aferição do método. Para a segunda abordagem, no Capítulo II, foi avaliado o efeito da microbiota nativa do reservatório do petróleo ao submetê-lo à ensaios controlados de biodegradação. A análise dos biomarcadores saturados do petróleo, substância importantes para o diagnóstico de vários parâmetros geoquímicos, indicou uma resistência da grande maioria destes, sugerindo que a microbiota aeróbia apresenta um papel diferencial na biodegradação quando a amostra avaliada é comparada com outra biodegradada naturalmente. Tais alterações, quando acontecem, podem afetar drasticamente a qualidade do óleo, levando à grandes perdas econômicas. A terceira abordagem da biodegradação, apontada no Capítulo III, revela o desenvolvimento de uma metodologia prática e de baixo custo para a triagem miniaturizada de micro-organismos com capacidade de hidrolisar o polímero poli(tereftalato de etileno) (PET) baseada na Reação de Fenton (H2O2/EDTA/Fe+2). Para isso, os ensaios foram desenvolvidos aplicando nanopartículas do polímero, que aumentam a velocidade da reação de hidrólise polimérica, levando aos produtos etilenoglicol e ácido tereftálico, sendo este último detectado fluorimetricamente. Algumas das cepas foram selecionadas para serem cultivadas em meios contendo filmes de PET, o que levou ao aumento dos resultados de hidrólise nos ensaios em até 18 vezes quando comparado com a cepa selvagem. Dessa forma, foi apresentado que a biodegradação pode atuar tanto com aspectos negativos, como a perda da qualidade do petróleo, quanto com aspectos positivos, como processos para reciclagem biológica e biorremediaçãoAbstract: In the presented work, the effects of biodegradation, process known by the metabolization of organic matter, were investigated as from three different approaches. The first one, described on the Chapter I, presented the isolation, enzymatic screening, identification and discrimination of bacteria from Miranga-BA oilfield, Reconcavo reservoir. In total, 42 bacteria were isolated, presenting activity for esterases as the more prominent among the evaluated enzymes. The Bacillus genus was predominant during microbial identification, both by MALDI-TOF MS and 16S rRNA gene sequencing. For the first methodology, the application of a microbial database directed to petroleum microorganisms presented satisfactory results and, in some samples, with identifications superior to the one presented using standard database, highlighting the improvement in the microorganism assignment for the method. For the second approach, in the Chapter II, the native microbiota effects on the petroleum were evaluated by submitting it to laboratory-controlled assays. The analysis of petroleum biomarkers, important substances for the diagnostic of several geochemical parameters, pointed that majority of them were resistant to the assays, suggesting that the aerobic microbiota played a differential role on the biodegradation when compared to a naturally biodegraded petroleum sample from Miranga oilfield. The petroleum biodegradation, when take place, can dramatically affect oil quality, leading to great economic loss. The third approach, reported in the Chapter III, reveals the development of a practical, low-cost methodology to a microscale microbial screening for poly(ethylene terephthalate) (PET) polymer hydrolysis based on the Fenton reaction (H2O2/EDTA/Fe+2). For that, the assays were developed applying polymer nanoparticles to enhance hydrolysis rate, leading to ethylene glycol and terephthalic acid, being the latter detected fluorimetrically. Some strains were selected to be grew on a PET film enriched medium, which caused the enhancement of hydrolysis in the assays in up to 18-fold when compared to the wild strain. Therefore, it was presented that biodegradation can act both as negative feature, like the loss of petroleum quality, and positive feature, like the biological recycling processes and bioremediationDoutoradoQuimica InorganicaDoutor em Ciência