Produção de biossurfactante a partir de glicerol para aplicação durante a biodegradação de misturas biodiesel/diesel em solo - Cruz, Jaqueline Matos [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2017)
A biodegradação de compostos persistentes no ambiente é de extrema importância para a qualidade ambiental. Os micro-organismos do solo participam deste processo por um longo período, no qual a substância recalcitrante sofre diversas transformações químicas, até a completa mineralização do composto. O óleo diesel e grande parte dos derivados do petróleo são conhecidos pela difícil biodegradação e contaminação ambiental. Desde o ano de 2005 o biodiesel vem sendo misturado ao óleo diesel comercial em concentrações que aumentam gradativamente, com proposta de chegar ao ano de 2019 com 10 % de biodiesel adicionado ao óleo diesel comercializado em todo território nacional. O aumento da produção de biodiesel tem como co-produto a geração de glicerol. Considerando o aumento deste co-produto, este trabalho propôs a utilização do glicerol, para produção de biossurfactante por Bacillus subtilis. Além disso, o estudo visou a aplicação deste biossurfactante bruto produzido para facilitar a biodegradação de misturas diesel/biodiesel pelos micro-organismos presentes naturalmente no solo. A comunidade microbiana do solo contaminado foi avaliada por método dependente (contagem de UFC) e independente de cultivo (DGGE). Para a produção de biossurfactante foi utilizado diferentes concentrações de glicerol como única fonte de carbono em meio mineral Bushnell Haas. O biossurfactante foi utilizado em solução para medir as propriedades tensoativas. Para responder às perguntas levantadas nesse estudo sobre a biodegradação de misturas diesel/biodiesel, utilizamos técnicas de respirometria, para quantificar a evolução de CO2 no solo; plaqueamento do solo; análise da comunidade bacteriana por PCR e separação de bandas de DNA por eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE). As misturas de diesel/biodiesel aceleraram a produção de CO2 nos primeiros dias de biodegradação. A comunidade microbiana aumentou ao final de 122 dias de biodegradação, mas a fitotoxicidade do solo contaminado manteve-se em altos níveis, principalmente para o solo contaminado com biodiesel. O biodiesel foi biodegradado em moléculas de pentano e metanol. Provavelmente, o metanol foi responsável pelo fitotoxicidade e pela seleção dos micro-organismos do solo. A adição de biossurfactante a 5 % não foi capaz de acelerar a produção de CO2 em amostras de solo contaminadas com misturas diesel/biodiesel. No entanto, a aumento da concentração de biossurfactante para 8 % foi capaz de acelerar a produção de CO2 em relação às amostras sem adição de biossurfactante. A contaminação do solo com misturas diesel/biodiesel provocou mudanças no perfil da comunidade bacteriana, em relação ao solo sem contaminação. O biossurfactante também foi um fator que contribuiu para essa mudança do perfil da comunidade bacteriana no solo.

The biodegradation process of recalcitrant compounds in the environment is important for environmental quality. The soil microorganisms are responsible for this process, which the recalcitrant substance undergoes several chemical transformations until the complete mineralization of the substance. Diesel oil and many others petroleum derivatives are known for the recalcitrance and environmental contamination. Since 2005, biodiesel has been mixed with commercial diesel fuel in concentrations that will gradually increase until 2019. The concentration at 10 % of biodiesel mixed in diesel oil will be marketed. The increase of biodiesel production has the generation of glycerol as by-products. Considering the increase of this by-product, this work proposed the use of glycerol, without any purification, for the biosurfactant production by Bacillus subtilis. In addition, the study aimed to apply this crude biosurfactant produced to improve the biodegradation of diesel/biodiesel blends. The microbial community from contaminated soil was evaluated by cultivation-dependent and independent methods. We used different concentrations of glycerol as the only carbon source in Bushnell Haas mineral medium for biosurfactant production. The biosurfactant was used in solution to measure the surface tension and the emulsifying properties. The biodegradation of diesel/biodiesel blends was analyzed using respirometric method to quantify the CO2 produced by micro-organisms. The microbial community was analyzed by counting of colony forming units (CFU). Also, the profile of the bacterial community was evaluated by PCR and separation of DNA bands by DGGE gel. Diesel/biodiesel blends accelerated CO2 production in the early period of biodegradation. The microbial community increased at the end of 122 days of biodegradation. However, the phytotoxicity of contaminated soil remained at high levels, especially in the contaminated soil with biodiesel. The biodiesel was broken in pentane and methanol molecules during biodegradation. The methanol was probably responsible for the phytotoxicity and the impact on microbial growth. The biosurfactant at 5 % was not able to accelerate CO2 production in the samples contaminated with diesel/biodiesel blends. However, the increase of the biosurfactant concentration to 8 % could accelerate the CO2 production in relation to soil without addition of biosurfactant (B10 and B7). The contaminated soil with diesel/biodiesel blends caused changes in the bacterial community profile in relation to the soil without contamination. The addition of biosurfactant was also another factor that contributed to this change in the bacterial community profile in the soil.
Biosurfactant production using glycerol and application during biodegradation of biodiesel/diesel blends in soil
Keywords: Bacillus subtilis; Respirometria; Biocombustível; Microbiologia; DGGE; Respirometry; Biofuel; Microbiology