Microrganismos como ferramentas biotecnológicas na degradação de derivados de petróleo em solos contaminados

A biorremediação surge como alternativa efetiva e competitiva para tratamento de ambientes contaminados com diferentes produtos xenobióticos, dentre os quais destacam-se o petróleo como óleo bruto e, também seus derivados. A biorremediação procura apresentar técnicas ecológicas e economicamente sustentáveis para remediar ambientes poluídos por meio da aplicação de organismos vivos, particularmente microrganismos, que realizam a biotransformação do composto contaminante dominante em produtos que não oferecem riscos à saúde humana, animal e ambiental. Esse trabalho teve como objetivo isolar, caracterizar e avaliar bactérias com potencial na biodegradação de derivados de petróleo, com foco na atividade dos isolados desafiados em diferentes fontes de carbono, como o óleo residual oriundo de um tanque de descarte de uma empresa de maquinário agrícola, diesel e querosene. Para o isolamento dos microrganismos, foram montadas diferentes colunas de Winogradsky para selecionar os organismos mais bem adaptados a diferentes condições em que o contaminante foi adicionado: Coluna 1: Solo alho, sendo 1 quilograma de solo e adição de 5% (p/v) de ORP; Coluna 2: Solo alho, sendo 1 quilograma de solo enriquecido com NPK (nitrogênio, fósforo e potássio – 4:14:8) à 10% (p/p) e adição de 5% (p/v) de ORP; Coluna 3: Solo cana, sendo 1 quilograma de solo e adição de 5% (p/v) de ORP; Coluna 4: Solo cana, sendo 1 quilograma de solo, enriquecido com NPK (4:14:8) à 10% (p/p) e adição de 5% (p/v) de ORP; e Coluna 5: Solo cana, sendo 1 quilograma de solo enriquecido com NPK (4:14:8) à 10% (p/p) e ORP em excesso. Embora apresentassem pouca variação visual entre si, as diferenças químicas observadas entre os solos das diferentes CW influenciaram na seleção da comunidade bacteriana estabelecida em cada uma delas. A diversidade das condições das CWs montadas refletiu nos diferentes padrões morfológicos dos isolados bacterianos, refletindo variações na coloração, forma, elevação, tipo de borda e padrão de Gram. As bactérias gram-negativas foram predominantes (~ 80%), consistente com ambientes ricos em M.O disponível e variações nas tensões de oxigênio. Alguns dos isolados bacterianos identificados tiveram assinatura taxonômica com táxons que englobam Providencia vermicola (EcoRem2 e EcoRem3), Bacillus tropicus (EcoRem4) e uma linhagem próxima de Pseudomonas aeruginosa (EcoRem1) representam grupos conhecidos por sua versatilidade metabólica. A identificação de um isolado fúngico como Aspergillus flavus-similar, de significante importância em biorremediação, corroborada por análise filogenética e elevada identidade genética, revelou a presença de fungo toxigênico na CW-5. Dentre os 15 consórcios bacterianos isolados, os consórcios CB-R2 e CB-R6 mostraram-se mais eficientes na redução dos picos cromatográficos de derivados do petróleo, particularmente quando enriquecidos com querosene, indicando maior biodegradação simultânea de tolueno e xileno. Estes resultados comprovam a eficiência das CWs em selecionar e escrutinizar microrganismos de interesse biotecnológico. Esses microrganismos isolados, têm potencial de serem adaptados a ferramentas aplicadas nas técnicas de biorremediação.

Resumo (inglês)

Bioremediation emerges as an effective and competitive alternative for the treatment of environments contaminated with different xenobiotic products, among which crude oil and its derivatives stand out. It seeks to provide ecologically and economically sustainable techniques to remediate polluted environments through the application of living organisms, particularly microorganisms, that carry out the biotransformation of the dominant contaminant into products that pose no risks to human, animal, or environmental health. This study aimed to isolate, characterize, and evaluate bacteria with potential for the biodegradation of petroleum derivatives, focusing on the activity of isolates challenged with different carbon sources, such as residual oil from the disposal tank of an agricultural machinery company, diesel, and kerosene. For microorganism isolation, different Winogradsky columns were assembled to select organisms best adapted to the various conditions in which the contaminant was added: Column 1: garlic soil, consisting of 1 kilogram of soil with the addition of 5% (w/v) ORP; Column 2: garlic soil, consisting of 1 kilogram of soil enriched with 10% (w/w) NPK (nitrogen, phosphorus, and potassium) 4:14:8 and 5% (w/v) ORP; Column 3: sugarcane soil, consisting of 1 kilogram of soil with the addition of 5% (w/v) ORP; Column 4: sugarcane soil, consisting of 1 kilogram of soil enriched with 10% (w/w) NPK (4:14:8) and 5% (w/v) ORP; and Column 5: sugarcane soil, consisting of 1 kilogram of soil enriched with 10% (w/w) NPK (4:14:8) and excess ORP. Although the columns exhibited little visual variation, the chemical differences observed among the soils of the different CWs influenced the selection of the bacterial community established in each one. The diversity of conditions in the assembled CWs reflected in the distinct morphological patterns of the bacterial isolates, showing variations in coloration, shape, elevation, colony margins, and Gram staining profile, with Gramnegative bacteria being predominant (~80%), consistent with environments rich in available organic matter and variations in oxygen tension. Some of the identified bacterial isolates displayed taxonomic signatures related to taxa such as Providencia vermicola (EcoRem2 and EcoRem3), Bacillus tropicus (EcoRem4), and a lineage closely related to Pseudomonas aeruginosa (EcoRem1), representing groups known for their metabolic versatility. The identification of a fungal isolate as Aspergillus flavuslike, of significant importance in bioremediation, corroborated by phylogenetic analysis and high genetic identity, revealed the presence of a toxigenic fungus in CW-5. Among the 15 isolated bacterial consortia, CB-R2 and CB-R6 proved to be the most efficient in reducing chromatographic peaks of petroleum derivatives, particularly when enriched with kerosene, indicating greater simultaneous biodegradation of toluene and xylene. These results confirm the efficiency of the CWs in selecting and screening microorganisms of biotechnological interest, and the microorganisms isolated here have the potential to be adapted for application in bioremediation techniques.

Palavras-chave

Biorremediação, Biodegradação, Solos poluição

Idioma

Português

Citação

ANDRADE. A. S. F. de. Microrganismos como ferramentas biotecnológicas na degradação de derivados de petróleo em solos contaminados. 2025. 57 f. Trabalho de conclusão de curso (Graduação em Ciências Biológicas) - Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho, Jaboticabal, 2025.