Biorremediação de hidrocarbonetos do petróleo em água do mar: avaliação comparativa de bioaumentação, bioestimulação e atenuação natural em microcosmos

A saúde dos oceanos é vital para a subsistência humana. Contudo, os ambientes marinhos enfrentam crescente contaminação por produtos petrolíferos, evidenciada por eventos ao longo de décadas, como o derramamento do petroleiro Torrey Canyon em 1967, bem como o desastre de 2019 no litoral brasileiro, que poluiu 3 mil quilômetros de costa com 5 mil toneladas de óleo. Métodos eficazes e acessíveis são essenciais para remediar essa contaminação, dada a complexidade da composição do petróleo. O uso de microrganismos capazes de metabolizar carbono via enzimas (mono/dioxigenases, desidrogenases, citocromo P450) torna a biorremediação, especialmente com consórcios microbianos, uma técnica promissora e menos agressiva em relação a outros métodos de biorremediação. Isolados de locais contaminados, como a costa brasileira recentemente afetada, revelam microbiota apta e adaptada, daí a importância do avanço científico na avaliação de microrganismos do litoral brasileiro para a biorremediação de compostos relevantes. Desenvolvido no âmbito do projeto CNPq 440774/2020-9 (MicroBioMaR), este estudo objetivou aplicar diferentes estratégias de biorremediação: atenuação natural (AN), bioestimulação (BE), bioaumentação (BA) e BA+BE, em microcosmos de água do mar, visando identificar a abordagem mais eficaz na biorremediação dos hidrocarbonetos do petróleo, com base em análises funcionais (degradação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e alcanos, fitotoxicidade, atividade das desidrogenases) e da comunidade microbiana, a partir de análises moleculares independentes de cultivo (metabarcoding), ao longo do tempo (0, 15, 45, 90 dias). Todos os consórcios demonstraram capacidade de degradação, porém o Consórcio 1 (Microbacterium oleivorans, Alcanivorax sp., Sphingobium xenophagum, Acinetobacter beijerinckii e Paramarasmius palmivorus) apresentou as maiores porcentagens de remoção de hidrocarbonetos e os melhores resultados no ensaio de fitotoxicidade com Cucumis sativus. Ao final do experimento, observou-se as maiores porcentagens de degradação de alcanos com BE (93,67%) e BA+BE (91,23%), enquanto BA+BE mostrou melhor remoção de fluoranteno e superior remoção quando comparado a BE de benzo(a)antraceno (BaA), além de maior NMP de degradadores (4,54 NMP g L⁻¹) e atividade de desidrogenase (7,22 µg de TFP mL⁻¹ dia⁻¹). Nos ensaios de fitotoxicidade, BE e BA+BE apresentaram inibição aguda no crescimento da radícula e do hipocótilo, com BE exibindo maior toxicidade. Os resultados indicam que ambos os tratamentos foram eficazes na degradação: BE exibiu melhor desempenho para alcanos, enquanto BA+BE se destacou na degradação de HPAs específicos, além de melhores resultados enzimáticos, de NMP e fitotoxicidade. As análises de metabarcoding revelaram que a comunidade autóctone é altamente adaptável à remoção de hidrocarbonetos, com gêneros degradadores como Acinetobacter e Exophiala, mas apenas quando estimulada com nutrientes (BE) tornou-se capaz de remover ativamente os hidrocarbonetos, enquanto BA+BE mostrou maior especificidade para moléculas complexas como fluoranteno, sendo mais indicado para casos que exigem tal aplicação.

Resumo (inglês)

The health of the oceans is vital for human subsistence. However, marine environments face increasing contamination from petroleum products, evidenced by events over decades, such as the 1967 Torrey Canyon oil spill, as well as the 2019 disaster on the Brazilian coast, which polluted 3,000 kilometers of coastline with 5,000 tons of oil. Effective and accessible methods are essential to remedy this contamination, given the complex composition of crude oil. The use of microorganisms capable of metabolizing environmental pollutants through enzymatic pathways (mono/dioxygenases, dehydrogenases, cytochrome P450) makes bioremediation, especially with microbial consortia, a promising and less aggressive technique, compared to other remediation methods. Isolates from contaminated sites, such as the recently affected Brazilian coast, reveal a suitable and adapted microbiota, highlighting the importance of scientific advancement in evaluating microorganisms from the Brazilian coast for the bioremediation of relevant compounds. Developed under the CNPq project 440774/2020-9 (MicroBioMaR), this study aimed to apply different bioremediation strategies: natural attenuation (NA), biostimulation (BS), bioaugmentation (BA), and BA+BS, in seawater microcosms, seeking to identify the most effective approach for petroleum hydrocarbon bioremediation. This identification was based on functional analyses (degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons and alkanes, phytotoxicity, dehydrogenase activity) and microbial community structure through culture-independent molecular analyses (metabarcoding) over time (0, 15, 45, 90 days). All consortia demonstrated degradation capacity, but Consortium 1 (Microbacterium oleivorans, Alcanivorax sp., Sphingobium xenophagum, Acinetobacter beijerinckii, and Paramarasmius palmivorus) presented the highest hydrocarbon removal percentages and the best results in the Cucumis sativus phytotoxicity assay. At the end of the experiment, the highest alkane degradation percentages were observed with BS (93.67%) and BA+BS (91.23%), while BA+BS showed better removal of fluoranthene and superior removal of benzo(a)anthracene (BaA) compared to BS. Furthermore, BA+BS yielded the highest MPN of degraders (4,54 NMP g L⁻¹) and dehydrogenase activity (7,22 μg de TFP mL⁻¹ dia⁻¹). In the phytotoxicity assays, both BS and BA+BS exhibited acute inhibition of radicle and hypocotyl growth, with BS displaying greater toxicity. The results indicate that both treatments were effective in degradation: BS exhibited better performance for alkanes, while BA+BS excelled in the degradation of specific PAHs, in addition to better enzymatic, MPN, and phytotoxicity results. Metabarcoding analyses revealed that the autochthonous community is highly adaptable to hydrocarbon removal, featuring degrading genera such as Acinetobacter and Exophiala, but only when stimulated with nutrients (BS) did it become capable of actively removing hydrocarbons. In contrast, BA+BS showed greater specificity for complex molecules like fluoranthene, making it more suitable for cases requiring such application.

Palavras-chave

Biodegradação, Biotecnologia ambiental, Biobanco microbiano, Petróleo, Metabarcoding

Idioma

Português

Citação

GONÇALVES, Miguel Felipe Compri. Biorremediação de hidrocarbonetos do petróleo em água do mar: avaliação comparativa de bioaumentação, bioestimulação e atenuação natural em microcosmos. 2025. Dissertação (Mestrado em Biologia Celular, Molecular e Microbiologia) – Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Rio Claro, 2025.