Estratégias de biorremediação de petróleo em microcosmos de sedimento marinho: função e estrutura das comunidades microbianas
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Data
Autores
Orientador
Sette, Lara Durães 
Coorientador
Giovanella, Patrícia
Pós-graduação
Ciências Biológicas (Biologia Celular, Molecular e Microbiologia) - IB
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
A poluição dos ecossistemas marinhos por hidrocarbonetos representa sérios riscos ambientais e sociais devido à sua natureza tóxica. Casos como o vazamento de óleo na costa brasileira, que afetou mais de 4 mil km, evidenciam a necessidade de metodologias eficazes para restaurar o ambiente marinho. A biorremediação, baseada no uso do metabolismo microbiano, é reconhecida por sua sustentabilidade. Microrganismos degradadores, já presentes nas comunidades microbianas marinhas, apresentam grande potencial enzimático, e seu estudo pode revelar novas perspectivas de aplicação em diferentes estratégias de biorremediação. Assim, este estudo investigou as diferentes técnicas de biorremediação: atenuação natural (AN), bioaumentação (BA), bioaumentação+bioestimulação (BA_BE) e bioestimulação (BE) em microcosmos de sedimentos marinhos, visando identificar a abordagem mais eficaz para a biorremediação a partir das análises funcionais (degradação de hidrocarbonetos, toxicidade, desidrogenases e NMP de microrganismos degradadores) e estruturais (metabarcoding) ao longo do tempo (0, 15, 45 e 90 dias). Os resultados mostraram que o consórcio microbiano selecionado, composto por microrganismos isolados da costa brasileira (Acinetobacter beijerinckii 28, Microbacterium oleivorans M9, Sphingobium xenophagum 41, Alcanivorax sp. 85C e Paramarasmius palmivorus CRM 593), foi eficiente na degradação de hidrocarbonetos alifáticos (alcanos) e aromáticos. Nos ensaios em microcosmos, a maior atividade das desidrogenases foi observada após 45 dias em BA_BE (30,30 μg de TFP g⁻¹ de sedimento) e BE (21,54 μg de TFP g⁻¹ de sedimento), enquanto o NMP não apresentou variações significativas entre os diferentes tratamentos ao longo do tempo. Nos ensaios de fitotoxicidade, a maior taxa de inibição em Cucumis sativus foi obtida em BA_BE (54,74%) e BE (32,09%) aos 45 dias, porém, após 90 dias de biorremediação, a fitotoxicidade foi significativamente reduzida em BA_BE. As maiores taxas de degradação dos alcanos foram obtidas nos 15 primeiros dias de experimento com BE (93,94%) e BA_BE (92,36%). Em relação à degradação dos HPAs, os melhores resultados foram com a BE (91,84%) e com a BA_BE (90,85%) no decorrer dos 45 dias de biorremediação. A análise de metabarcoding identificou grupos fúngicos e bacterianos potencialmente degradadores, como Cladosporium e Idiomarina em todos os tratamentos, com maior abundância nos ensaios com suplementação de nutrientes (BE) e a adição do consórcio microbiano (BA_BE), onde também foram observadas as maiores taxas de degradação. Esses resultados reforçam o potencial das estratégias de BE e BA_BE como ferramentas práticas na remediação de sedimentos marinhos contaminados.
Resumo (inglês)
Marine ecosystem pollution by hydrocarbons poses serious environmental and social risks due to their toxic properties. The oil spill along the Brazilian coast, which impacted more than 4,000 km, underscores the urgency of developing effective strategies for marine ecosystem restoration. Bioremediation, based on microbial metabolism, is recognized for its sustainability. Indigenous degrading microorganisms in marine microbial communities exhibit great enzymatic potential, and their study may provide new insights for application in different bioremediation strategies. Accordingly, this study investigated different bioremediation techniques: natural attenuation (NA), bioaugmentation (BA), bioaugmentation + biostimulation (BA_BE), and biostimulation (BE) in marine sediment microcosms collected along the northern coast of São Paulo State, Brazil. The aim was to identify the most effective approach for bioremediation through functional analyses (hydrocarbon degradation, toxicity, dehydrogenase activity, and MPN of degrading microorganisms) and structural analyses (metabarcoding) over time (0, 15, 45, and 90 days). The results showed that the selected microbial consortium, composed of microorganisms isolated from the Brazilian coast (Acinetobacter beijerinckii 28, Microbacterium oleivorans M9, Sphingobium xenophagum 41, Alcanivorax sp. 85C e Paramarasmius palmivorus CRM 593), was efficient in degrading aliphatic (alkanes) and aromatic hydrocarbons. In microcosm assays, the highest dehydrogenase activity was observed after 45 days in BA_BE (30.30 μg TFP g⁻¹ of sediment) and BE (21.54 μg TFP g⁻¹ of sediment), while the MPN did not show significant variations between the different treatments over time. Phytotoxicity assays showed the highest inhibition rates in Cucumis sativus in BA_BE (54.74%) and BE (32.09%) at 45 days. However, after 90 days of bioremediation, phytotoxicity was significantly reduced in BA_BE. The highest alkane degradation rates were achieved within the first 15 days of the experiment in BE (93.94%) and BA_BE (92.36%). Regarding PAHs degradation, the best results were observed in BE (91.84%) and BA_BE (90.85%) over 45 days of bioremediation. Metabarcoding analysis identified potentially degrading fungal and bacterial groups, such as Cladosporium and Idiomarina, across all treatments, with higher abundance in nutrient-supplemented assays (BE) and in those with the microbial consortium added (BA_BE), where the highest degradation rates were also observed. These results reinforce the potential of BE and BA_BE strategies as practical tools for the remediation of contaminated marine sediments.
Descrição
Palavras-chave
Microbiologia ambiental, Biotecnologia, Biodegradação, Petróleo, Sedimento marinho, Biodegradation, Hydrocarbons, Microbial consortium, Metabarcoding
Idioma
Português
