A biorremediação apresenta ampla diversidade de uso, sendo considerada uma valiosa ferramenta para o controle da problemática poluição ambiental, e entre as vantagens dessa técnica destacam-se: a capacidade de organismos biológicos biodegradar substâncias nocivas ao invés de transferir o contaminante de um meio a outro, baixo custo se comparado a outras técnicas de remediação e a elevada diversidade de ação, permitindo a incorporação dessa técnica a uma variedade de agentes contaminantes e poluentes (YAKUBU, 2007)
Fundamentada apenas nos processos de biodegradação, as técnicas biorremediadores baseiam-se em três princípios básicos, presença de organismos com capacidade metabólica; disponibilidade do contaminante e/ou poluente; e condições ambientais adequadas para o crescimento e atividade microbiana, apresentando variação quanto ao tipo de tratamento, os quais podem ser realizados “ex situ” (Latim =fora do lugar de origem) e “in situ” (Latim = no seu lugar de origem) e (MENEGHETTI, 2005).
Na tecnologia “ex situ”, diferentemente daquela realizada “in situ” o material contaminado é retirado do local de origem e encaminhado para outro adequado, esta técnica é necessária para evitar a disseminação do contaminante /ou poluente, sendo bastante utilizada em contaminações de cursos de água e lençóis freáticos. As técnicas de biorremediação “ex situ” produzem um resultado mais rápido, pois são mais fáceis de serem controladas e apresenta uma maior versatilidade para o tratamento de vários tipos de contaminantes. E entre as técnicas mais utilizadas nos processos “ex situ” destacam-se o landfarming, a compostagem e os biorreatores. O landfarming trata-se de uma técnica que tem como princípio a aplicação e incorporação de resíduos contaminantes e/ou poluentes, em forma líquida ou sólida, na camada superior de solos (arável) e não contaminados, para posterior degradação biológica. Em vários países
inclusive no Brasil o biotratamento em “landfarming” é bastante utilizado em compostos de hidrocarbonetos de petróleo nas indústrias e refinarias (JACQUES, et al., 2007). A compostagem, no entanto, trata-se de um processo de bioxidação aeróbia exotérmica de um substrato orgânico heterogêneo, no estado sólido, caracterizado pela produção de gás carbônico, água, liberação de substâncias minerais e formação de matéria orgânica estável. Enquanto que o uso de biorreatores é destinado ao tratamento de solo ou água contendo altos níveis de contaminantes e/ou poluentes. Nessa técnica um inoculo contaminado, proveniente da própria população presente no ambiente impactado; de lodos ativados ou de cultura pura de microrganismos apropriados, é misturado com água e introduzido em um reator, previamente preenchido com carvão, plástico, esferas de vidro ou terra diatomácea, que permitem a obtenção de grande área superficial e a rápida formação de biofilmes responsáveis pela biodegradação da substância de interesse (AHTIAINEN et al., 2002).
As técnicas de remediação “in situ”, por sua vez, são aquelas em que não há necessidade de remoção do material, sendo a biorremediação realizada no próprio local contaminado. Isso evita custos e distúrbios ambientais associados ao movimento do material contaminado para o local de tratamento. De acordo com parâmetros como origem dos microrganismos, adição ou não de nutrientes, a biorremedição “in situ” pode ser realizada através de três processos: natural ou passiva ou atenuação natural, bioestimulação e bioaumento (JACQUES et al., 2007 e MARIANO, 2006).
A biorremediação natural consiste em uma estratégia de gerenciamento que se baseia nos processos naturais de atenuação para remover ou conter contaminantes e/ou poluentes presentes no ambiente. A técnica consiste na realização de processos físicos, químicos e biológicos em ambientes impactados, a partir de um monitoramento da evolução temporal e espacial da concentração de indicadores geoquímicos, tais como, pH, quantidade de oxigênio dissolvido, temperatura, dentre outros fatores. Nesse processo organismos presentes no local impactados passam a utilizar o composto orgânico poluente ou contaminante como fonte de carbono, reduzindo assim sua concentração no meio (MENEGHETTI, 2005). Na bioestimulação, por sua vez, há um acréscimo de nutrientes orgânicos e inorgânicos que visam estimular a atividade de organismos autóctones, presentes no meio (JACQUES, et al., 2007). Para que esse processo ocorra deve-se analisar primeiramente o local contaminado, objetivando verificar a presença de uma população natural de organismos capazes de degradar o contaminante e/ou poluente presente (MARIANO, 2006). No bioaumento utilizam-se
organismos alóctones, obtidos de outros locais de forma natural ou biologicamente modificados, com capacidades para degradar contaminante e/ou poluente específico, sobretudo aqueles considerados recalcitrantes (MOREIRA e SIQUEIRA, 2002 e BENTO et.al., 2003). Esse processo é necessário quando um local contaminado não possui ou possui em quantidades insuficientes os requisitos necessários para que o processo de degradação ocorra. A bioaumentação pode ocorrer de três maneiras: a) estimulação da população existente através de alterações no ambiente ou aplicação de nutrientes; b) isolamento e seleção de microrganismos competentes e posterior aplicação ao meio impactados; c) uso de organismos modificados pela engenharia genética. Sendo assim, a eficiência da biorremediação encontra-se diretamente relacionada a uma ampla compreensão das condições físicas, químicas, biológicas e de uma minuciosa avaliação da aplicabilidade das técnicas “in situ” e “ex situ”.
Observa-se, portanto, o emprego da biorremediação como uma ferramenta limpa, isto é, não geradora de agravos ambientais, visto que, tal técnica possibilita o uso das potencialidades de microrganismo, plantas e outros organismos de um modo sustentável (HUNGRIA, 2005). Para tal aplicação, no entanto, faz-se necessário um minucioso conhecimento acerca das características funcionais e fisiológicas, bem como sobre a versatilidade dos organismos testados quanto ao catabolismo de moléculas recalcitrantes, tais como os metais pesados (BALAN, 2002). Nesse contexto, bactérias tolerantes a esses elementos têm apresentado interessantes aplicações biotecnológicas. Inúmeras pesquisas apontam a existência de organismos cuja versatilidade metabólica e a capacidade adaptativa lhes permite o uso em técnicas de biorremediação a metais pesados (GARBISU e ALKORTA, 2003; RAJKUMAR e FREITAS, 2008).
Estes organismos ao serem expostos aos metais tendem a desenvolver mecanismos que os auxiliam a tolerar tais elementos. Esses mecanismos, codificados por genes cromossomais ou por loci plasmidiais, incluem bombas de efluxo, detoxificação enzimática, sequestro iônico intra e extracelular, ou ainda a redução do contaminante a uma forma menos tóxica (CASTRO-SILVA et al., 2003; (ELLIS et al., 2003). RATHNAYAKE et al., 2009; ABDELATEY et al., 2011). Além disso, esses organismos podem atuar em processos de imobilização, mobilização, transformação de metais pesados por reações de precipitação extracelular, reações de oxidação e redução, metilação e demetilação (BRIERLEY, 2001). De forma que, essas biotransformações tornam-se importantes componentes dos seus ciclos biogeoquímicos e podem servir
como meio para minimizar ou combater as consequências nocivas da poluição e contaminação ambiental por metais pesados (GAAD, 2000).
Sendo assim, o desenvolvimento ou a existência intrínseca de características metabólicas e adaptativas em microrganismos, associadas a mudanças fenotípicas ou ainda expressão gênica de resistência a metais pesados, através da existência ou codificação de novas proteínas, por exemplo, torna-os ferramentas promissoras para a biorremediação de ambientes impactados e consequente controle ou reversão dessa problemática ambiental (ABOU-SHANAB et al., 2007; KERMANI et al., 2010; AHEMAD e MALIK, 2012).
4.3 ENSAIO EXPERIMENTAL COM O USO DA BIORREMEDIAÇÃO NO