avaliacao da reducao de bacterias - TCC On-line

AVALIAÇÃO DA REDUÇÃO DE BACTÉRIAS HETEROTRÓFICAS E
COLIFORMES EM ÁGUA CONTAMINADA UTILIZANDO UM SISTEMA DE
CIRCULAÇÃO COM ALGAS
Autores:
RANGEL HANZE1, IZABEL CRISTINA FIGEL2, ANDERSON CARDOSO
SAKUMA3, MARIA LUIZA FERNANDES RODRIGUES4.
1 – Acadêmico do Curso Superior em Bioprocessos e Biotecnologia,
Universidade Tuiuti do Paraná (Curitiba, PR).
2 – Mestre em Ciências Biológicas, Profa. Co-Orientadora, Instituto de
Tecnologia do Paraná – Tecpar, Curitiba, Paraná, Brasil.
3 – Mestrando de Engenharia Mecânica e Ciência Materiais, Gestor Ambiental
Público, Instituto de TEcnologia do Paraná - Tecpar, Curitiba –PR.
4 – Doutora em Química Orgânica, Professora Orientadora e Adjunto da
Faculdade de Ciências Biológicas e de Saúde da Universidade Tuiuti do
Paraná. Curitiba, Paraná, Brasil.
Endereço eletrônico para correspondência: Maria Luiza Fernandes Rodrigues,
[email protected]
Endereço: Rua Alferes Poli, 271, apto 1505, Centro, Curitiba, PR.
CEP 80.230-090.
Telefone: 41 9914-5543
1
Resumo
A poluição ambiental tem atingido dimensões catastróficas, podendo ser
observadas através de alterações na qualidade do solo, ar e água. Sem
dúvida, a contaminação de águas naturais tem sido um dos grandes problemas
da sociedade moderna. No Brasil, o grau de poluição de nossos cursos d’água
e o comprometimento dos lençóis freáticos é grave, sendo necessário tomar
iniciativas no sentido de minimizar ou sanar as fontes de poluição. Torna-se
com isso necessário a conscientização de que a remoção dos contaminantes
das águas residuárias é uma medida importante para preservar a qualidade
dos corpos receptores de efluentes do sistema de tratamento. Uma das
alternativas de tratamento biológico é o uso de algas. O objetivo deste trabalho
é verificar a redução de bactérias heterotróficas e coliformes, passando por um
sistema de circulação contendo água contaminada e algas filamentosas. Os
experimentos foram realizados em um sistema de circulação piloto. Após o
tratamento foi verificado uma redução tanto de bactérias heterotróficas e
coliformes, comparando essas reduções percebeu-se que a redução dos
coliformes foi mais significante do que a das bactérias heterotróficas. Após o
termino concluiu-se que o investimento em pesquisas na área de tratamento de
efluentes com algas se faz extremamente necessário, já que o estudo
comprovou a sua eficácia e por ser uma alternativa barata e sustentável.
Palavras chave: Bactéria; Alga; Sistema; Poluição.
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Abstract
Environmental pollution has reached catastrophic proportions, which can be
observed through changes in soil quality, air and water. Undoubtedly, the
contamination of natural waters has been a major problem of modern society. In
Brazil, the degree of pollution of our waterways and groundwater impairment is
severe, it is necessary to take steps to minimize or remedy the pollution
sources. It is thus necessary to be aware that the removal of contaminants from
wastewater is an important measure to preserve the quality of receiving bodies
of the effluent treatment system. An alternative biological treatment is the use of
algae. The objective of this work is to verify the reduction of heterotrophic
bacteria and coliforms, through a circulation system containing contaminated
water and filamentous algae. The experiments were performed in a pilot
circulation system. After treatment has been a reduction of both heterotrophic
bacteria and coliforms, comparing these reductions realized that the reduction
of coliform bacteria was more significant than that of heterotrophic bacteria.
After the end it was concluded that investment in research on wastewater
treatment with algae becomes extremely necessary, since the study proved
their effectiveness and for being a cheap and sustainable.
Keywords: Bacteri; Algae; The system; Pollution.
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1 INTRODUÇÃO
Nas últimas décadas, os problemas ambientais tem tornado-se cada vez
mais críticos e frequentes, principalmente devido ao crescimento populacional
e ao aumento da atividade industrial. A poluição ambiental tem atingido
dimensões catastróficas, podendo ser observadas através de alterações na
qualidade do solo, ar e água. Sem dúvida, a contaminação de águas naturais
tem sido um dos grandes problemas da sociedade moderna (Araujo, 2005).
A prática de despejar águas residuárias, independentemente de serem
ou não tratadas, em sistemas hídricos superficiais (rios, lagos, represas, etc.), é
uma solução normalmente adotada por várias comunidades em todo mundo.
Contudo, esses sistemas aquáticos servem de fonte de abastecimento, muitas
vezes, a mais de uma comunidade. Há casos em que a mesma cidade que
lança seus esgotos nos corpos d’água utiliza-se deste mesmo sistema como
fonte de abastecimento (Cutolo, 2002).
No Brasil, o grau de poluição de nossos cursos d’água e o
comprometimento dos lençóis freáticos é grave, sendo necessário tomarmos
iniciativas no sentido de minimizar ou sanar as fontes de poluição. Torna-se
com isso necessário a conscientização de que a remoção dos resíduos das
águas residuárias é uma medida importante para preservar a qualidade dos
corpos receptores de efluentes do sistema de tratamento.
Outro problema do saneamento no Brasil é o fato das técnicas
tradicionais para tratamento de esgoto ser de alto custo, tanto de implantação
como manutenção. Desse modo, métodos alternativos que diminuam despesas
e garantam semelhantes desempenhos do sistema e características do
efluente tratado são de grande interesse para o setor público e privado. A
necessidade de grandes áreas para a instalação desses mecanismos ditos
tradicionais é outro fator que dificulta a sua implementação (Araujo, 2005).
O tratamento de despejos é constituído de três etapas: tratamento físico,
químico e biológico. No tratamento físico objetiva-se eliminar sólidos
grosseiros, não interferindo muito na remoção da Demanda Bioquímica de
Oxigênio (DBO). A etapa química desse processo consiste na correção de
potencial hidrogeniônico (pH) e eliminação de agentes patológicos. A função de
4
um processo de tratamento biológico é remover a matéria orgânica do efluente
industrial, através do metabolismo de oxidação e de síntese de células (Von
Sperling, 2005). Este tipo de tratamento é normalmente usado em virtude da
grande quantidade de matéria orgânica facilmente biodegradável, presente em
sua composição (Braile, 1979). Uma das alternativas do tratamento biológico é
o uso de microalgas, que são organismos eucarióticos e procarióticos de
crescimento acelerado e com fácil adaptação a ambientes diferenciados devido
à sua simples estrutura unicelular ou multicelular, utilizando como nutrientes
materiais orgânicos e minerais presentes na água, além de abastecer o
ecossistema de alimento e oxigênio (Miao e Wu, 2004).
O objetivo deste trabalho foi verificar a redução de bactérias
heterotróficas e coliformes em água contaminada, passando por um sistema de
circulação contendo algas filamentosas.
2 MATERIAIS E MÉTODOS
Iniciou-se uma revisão bibliográfica sobre as características das algas e
suas utilizações no processo de tratamento de efluentes.
2.1 ALGAS
As algas foram coletadas no lago localizado no parque São Lourenço
em Curitiba- PR, e isoladas com utilização de material estéril. Essas algas
foram tratadas para a retirada de qualquer interferente que possa estar nelas.
Após este tratamento as algas foram levadas a microscópio óptico invertido em
câmara de Utermohl1 para verificar a existência somente de algas filamentosas.
2.2.1 Cultivo das Algas
Com auxílio de uma pinça retirou-se 375 gramas de alíquotas, onde o
universo total foi dividido em três erlenmeyers (125gramas cada) sem
sedimentos. Após esse processo, transferiu-se para um meio próprio para o
1
É uma câmara utilizada para contagem de algas.
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cultivo das algas, em uma câmara de algas, contendo, iluminação contínua e
temperatura ambiente a 20º ± 2.
A avaliação deste procedimento ocorreu diariamente, para verificação do
crescimento das algas. Após o cultivo atingir uma concentração de
aproximadamente 5x103 células/mL, as algas foram transferidas para um
sistema de circulação piloto.
2.3 SISTEMA DE CIRCULAÇÃO PILOTO
O sistema de circulação piloto foi criado pelos pesquisadores deste
estudo. Este sistema tem capacidade para 40 L de água, onde contêm 4
bandejas, cada uma com capacidade de 10 L de água. Três bandejas possuem
ângulo de 30º e com redes para fixação das algas, nestas, realizou-se três
buracos e acoplados canos de Policloreto de Vinila (PVC) para escoamento da
água, para que a mesma pudesse chegar à quarta bandeja (está que se
manteve sem ângulo e sem as redes com algas). A função da quarta (4)
bandeja é que ela possa impulsionar a água para a primeira bandeja
novamente, para isso utilizou-se de uma bomba de água (ligada a uma
mangueira de silicone).
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Foto 1 – Sistema de Circulação Piloto “KIRA ”
Nota: Foto do sistema localizado no Laboratorio de Microbiologia e Toxicologia (LAMT) do
Instituto de Tecnologia do Paraná – TECPAR, no período de Outubro de 2011.
Fonte: HANZE, Rangel (2011).
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2.4 BÁCTERIAS HETEROTRÓFICAS
Para testar a eficiência do processo de tratamento da água contaminada
com as algas, foi realizada uma contaminação com Escherichia Coli (EC) da
cepa American Type Culture Collection (ATCC 11229) em 40 L de água
purificada e adicionada ao sistema. A contagem de bactérias heterotróficas foi
realizada pelo método do plaqueamento em profundidade ou Pour Plate
American
Public
Health
Association
(APHA);
American
Water Works
Associaton (AWWA); Water Environment Federation (WPCF).
A partir da amostra, foi realizada diluições sequenciais, inoculando 1 mL
das diluições selecionadas (100 e 105) em placas de Petri estéreis. A primeira
inoculação foi diretamente da amostra (100) e cada diluição decimal foi
inoculada em duplicata. O meio de cultura Plate Count Agar (PCA) foi fundido
em banho-maria e após resfriamento colocado na placa onde a amostra foi
inoculada. Incubar as placas invertidas em estufa a 35ºC ± 1°C pelo período de
48 horas. Para contagem foram selecionadas as placas das diluições com
contagem entre 30 a 300 colônias e contadas com o auxílio de um Contador de
colônias mecânico - marca PHOENIX - CP 602, o resultado é expresso em
Unidade Formadora de Colônia (UFC) mL.
2.5 COLIFORMES TOTAIS E TERMOTOLERANTES
Realizou-se também a contagem de coliformes totais e termotolerantes.
A contagem dos coliformes foi realizada pelo método Número mais Provável
(NMP) (APHA; AWWA; WPCF, 2005). Diretamente da amostra (100), foram
inoculados volumes de 10 mL, 1 mL e 0,1 mL em séries de 5 tubos contendo
caldo lauril sulfato de sódio com púrpura de bromocresol com concentração
dupla (análise presuntiva).
Foram Incubados os tubos a 35°C± 1°C por 48 horas. A presença de
gás nos tubos de Durham demonstram acidificação do meio mesmo sem
produção de gás e foram submetidos à confirmação. Cada tubo contendo caldo
lauril sulfato de sódio presuntivamente positivo foi inoculado, com o auxílio de
alça (descartável) para tubos contendo caldo verde brilhante bile 2% (análise
confirmativa para coliformes totais) e caldo EC (confirmativo para coliformes
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tolerantes). Os tubos semeados em caldo bile foram incubados a 35°C ± 1 °C
por 48 horas.
A presença de gás nos tubos de Durham indica a presença de
coliformes totais. Os tubos com caldo EC foram incubados em banho-maria a
44,5°C e incubados por 24 horas. A presença de turv ação e presença de gás
indica a presença de coliformes termotolerantes. A partir da combinação do
número, de tubos que apresentem resultado positivo, foram verificados quanto
ao NMP de coliformes totais e termotolerantes conforme a tabela disponível no
APHA; AWWA; WPCF (2005), o resultado expressa o valor obtido em NMP/100
mL. Que serão anotados para posterior comparação.
2.6 TRATAMENTO DA ÁGUA CONTAMINADA COM ALGAS
Nos períodos de 24, 48 e 72 horas, foram coletadas e analisadas: água
contaminada tratada com a alga; somente água purificada para verificar a
contaminação do sistema e somente água contaminada. A seguir estaremos
discorrendo sobre as análises realizadas em cada um dos testes.
No teste da água contaminada e as algas, colocou-se no sistema água
purificada, e em seguida inoculou-se a alga sobre as redes do sistema, após
isso foi inoculado a cepa de bactéria 1.3x105 UFC/mL, e também adicionou-se
10% de meio CHU2 para contribuir na alimentação das algas. É válido ressaltar
que todo este processo foi realizado em temperatura ambiente entre 20º ± 2, e
com fotoperíodo controlado de 12 em 12 horas (para que o ensaio se
aproximasse do meio natural).
A primeira análise ocorreu após 24 horas entre a água contaminada e as
algas, onde verificou-se as contagem de bactérias heterotróficas, coliformes
totais e termotolerantes em duplicata, conforme metodologia acima. Após 48
horas e 72 horas foram realizados os mesmos testes.
A água purificada foi à segunda análise realizada, seguindo os mesmo
padrões da primeira, 24, 48 e 72 horas de acompanhamento.
E por fim a terceira análise decorreu por meio da água contaminada, os
padrões seguidos foram os mesmos utilizados na primeira e na segunda
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Meio utilizada para o cultivo das algas.
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análise, entretanto, adicionou-se no sistema água purificada e após inoculou-se
a cepa de bactéria.
Posteriormente a contagem de bactérias heterotróficas e coliformes total
e termotolerantes, realizou-se comparativo entre água contaminada e as algas;
água purificada e água contaminada. Onde os resultados obtidos foram
expressos em gráficos e tabelas.
3 RESULTADOS
Neste trabalho realizou-se três análises para avaliar a redução de
bactérias heterotróficas e coliformes totais e termotolerantes. Foram analisadas
a água contaminada com as algas, a água contaminada e a água purificada,
essa realização ocorreu entre o período de 24, 48 e 72 horas de cada uma
delas.
3.1 PREPARAÇÃO DO INÓCUO
Para contaminação da água de cada um dos testes, utilizou-se cepa de
Escherichia Coli com contagem de: 1.8x109 UFC/mL para o teste da cepa com
as algas e 1.4 x109 UFC/mL para o teste somente da água contaminada.
3.1.1 Análises das Bactérias Heterotróficas
Na análise da água contaminada com as algas realizou-se esse ensaio
em duplicata, observamos que no ensaio feito para avaliar as bactérias
heterotróficas, obtivemos uma redução de 1.3x104 UFC/mL após 24 horas da
coleta, para 3.8x102 UFC/mL após 48 horas e de aproximadamente 50% entre
essas duas análises. Após 72 horas houve um aumento para 1.0x103 UFC/mL.
Para a análise somente da cepa verificou-se que a cada dia de análise
elas tiveram um aumento das bactérias heterotróficas passando de 1x104
UFC/mL da primeira análise realizada em 24hrs para 9.8x104 UFC/mL a
análise atingida após 72 horas.
E por fim na análise realizada somente com a água purificada passando
pelo sistema, observou-se que o sistema por mais que esterilizado possível e a
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água sendo purificada, ainda estava contaminado por bactérias heterotróficas
em uma média de 5.1x102 UFC/mL.
Estes resultados podem ser observados no gráfico 1 abaixo.
Gráfico 1 – Contagem das Bactérias Heterotróficas
Nota: Ensaios realizados no Laboratório de Microbiologia e Toxicologia (LAMT) do Instituto de
Tecnologia do Paraná – TECPAR, no período de Julho a Outubro de 2011.
Fonte: HANZE, Rangel (2011).
3.1.2 Análise dos Coliformes Totais e Termotolerantes
Para análise realizada com algas e água contaminada utilizou-se o
método do número mais provável, onde verificou-se uma redução de 1.7x105
NMP/100mL coletado após 24 horas, para 7.0x102 da análise realizada após
48 horas, entretanto, após as 72horas reduziu até 6.8x101 NMP/100mL.
Quanto a análise realizada somente com água contaminada, o resultado
obtido após as 24 horas foi de 1.1x106 NMP/100mL, e este número reduziu
para 3.3x105 NMP/100mL na análise realizada após 48 horas. E a redução
ainda foi maior no teste realizado após 72 horas, onde obteve o resultado de
4.9x103 NMP/100mL.
Na realização da última análise apenas com a água purificada, o número
de coliformes não atingiu a quantidade mínima necessária para contagem.
Estes resultados podem ser observados no gráfico 2 abaixo.
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Gráfico 2 – Contagem de Coliformes
Nota: Ensaios realizados no Laboratorio de Microbiologia e Toxicologia (LAMT) do Instituto de
Tecnologia do Paraná – TECPAR, no período de Julho a Outubro de 2011.
Fonte: HANZE, Rangel (2011).
5 DISCUSSÕES
Nos ensaios para bactérias heterotróficas observou-se que quando
realizado o teste do contaminante juntamente com as algas, as bactérias
heterotróficas tiveram uma redução de aproximadamente 50% em um período
de 48 horas, e que após 24 horas estas bactérias tornaram-se a aumentar.
Este aumento pode ter ocorrido pelos seguintes fatores: falta de nutrientes para
as algas, a variação da temperatura, o aumento do potencial hidrogeniônico
(pH) e etc.
Comparando os ensaios realizados da água contaminada juntamente
com as algas em relação ao ensaio de somente a água contaminada,
observou-se que houve uma redução no número de bactérias heterotróficas,
isto se dá por meio do potencial em que as algas possuem em diminuir as
bactérias.
Referente ao ensaio para coliformes percebeu-se que no teste realizado
com as algas mais o contaminante, houve uma redução significante, pois
constatou-se que as algas tem o poder de maior redução para coliformes do
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que para as bactérias. E no ensaio realizado apenas com a água contaminada
observou-se que houve redução no número de coliformes, mas não tão
expressiva quanto o ensaio realizado com as algas.
Isso deve-se ao fato do sistema ser aberto, pois as bactérias
heterotróficas estão por todo o ambiente, assim, conforme as algas vão
reduzindo as existentes dentro do sistema, essas externas vão contaminando.
6 CONCLUSÃO
Ao concluirmos esta pesquisa, verificamos que o método utilizado
realizou tanto uma redução de bactérias heterotróficas quanto de coliformes
totais e termotolerantes. Isto deve-se ao fato de que as algas realmente podem
ser utilizadas nos tratamentos de efluentes e que o sistema criado é viável.
O método desenvolvido neste trabalho pode ser utilizado como exemplo,
por ser um procedimento novo, de baixo custo e sem utilização de produtos
químicos, por meio do método utilizam-se as algas, estas que são organismos
de fácil acesso e crescimento acelerado. E quanto ao sistema de circulação
criado para utilização deste estudo, percebe-se que este é totalmente viável,
tendo em vista os resultados obtidos.
Por ser um método novo e que nos trouxe resultados positivos, podemos
realizar outros estudos partindo deste, visando à melhoria da questão
ambiental em nosso país. Esses estudos podem ser realizados no futuro para
um eventual mestrado, e novas pesquisas, por exemplo: criação de um sistema
fechado, utilização de diversas algas, diferentes tipos de efluentes e etc.
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