Detoxificação de petróleo e óleo diesel por consórcios microbianos de origem marinha

Abstract

A alta atividade industrial e a utilização do petróleo como principal recurso energético atual são alguns dos fatores que colaboram com a frequente liberação dos produtos petroquímicos no ambiente. Ambientes marinhos são suscetíveis à contaminação por petróleo devido à sua estreita relação com as indústrias petrolíferas e micro-organismos derivados desses ambientes possuem potencial para atuar na biorremediação sob estas condições. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi analisar a detoxificação e degradação de amostras de petróleo bruto e óleo diesel, a partir da estruturação de dez consórcios microbianos compostos pelos seguintes micro-organismos em combinações variadas: quatro fungos ligninolíticos (basidiomicetos e não basidiomicetos) isolados de invertebrados marinhos, duas bactérias isoladas de reservatório de petróleo (off-shore), duas leveduras lipolíticas marinhas da Antártica e um fungo marinho lipolítico da costa brasileira. A avaliação da detoxificação dos compostos estudados foi realizada por meio da análise de toxicidade aguda em Microtox (Vibrio fischeri) e com o microcrustáceo Artemia sp. O consórcio constituído pelos micro-organismos Aspergillus sclerotiorum CBMAI 849, Cladosporium cladosporioides CBMAI 857, Bacillus sp. CBMAI 707 e Cryptococcus laurentii CRM 707, se destacou com 46% e 60% de sobreviventes de Artemia sp. quando incubado por 21 dias com óleo diesel e petróleo, respectivamente. Estes resultados corroboraram com os dados do microtox, que mostrou uma diminuição da toxicidade quando incubado com diesel, justificando a seleção deste consórcio para prosseguir nas etapas posteriores do trabalho. O planejamento experimental permitiu determinar condições ótimas de temperatura e agitação para o consórcio selecionado, o qual foi posteriormente submetido a dois planejamentos do tipo Plackett–Burman e os melhores ensaios obtidos foram validados experimentalmente. Os ensaios de validação confirmaram o potencial do consórcio na detoxificação dos poluentes estudados e o planejamento experimental possibilitou aumentar a concentração do diesel e utilizar apenas extrato de malte como fonte de carbono adicional, reduzindo o custo do processo. Para o petróleo, houve bons resultados com incubação a 7 dias, mostrando a possibilidade de redução do tempo de ensaio. Não foi detectada atividade de lacase, Manganês Peroxidase e Lignina Peroxidase nos ensaios de validação. A atividade de lipase foi maior nos ensaios com petróleo e óleo diesel do que na ausência destes, indicando que houve indução da atividade enzimática pelos poluentes. A análise de CG/EM mostrou mudanças na no perfil cromatográfico do petróleo e do óleo diesel após a incubação com os micro-organismos. Os resultados do presente trabalho destacam a relevância de micro-organismos de ambientes marinhos na detoxificação de poluentes ambientais e estimula novos estudos envolvendo a aplicação de consórcios microbianos marinhos na biorremediação, as enzimas envolvidas no processo e a avaliação da expressão gênica, por meio de estudos de metatranscriptômica.

The high industrial activity and the use of petroleum as the current primary energy resource are some of the factors that contribute to the release of petrochemical products in the environment. Marine environments are susceptible to contamination by petroleum due to its close relationship with the oil industry. Micro-organisms derived from these environments have the potential to act in bioremediation under these conditions. Thus, the aim of this study was to analyze the detoxification and degradation of crude oil and diesel samples by ten microbial consortia composed with the following microorganisms in combinations: four ligninolytic fungi (basidiomycetes and not basidiomycetes) isolated from marine invertebrates, two isolated from oil reservoir (off-shore), two marine lipolytic yeast from Antarctic and a marine lypolitic fungus from the Brazilian coast. The evaluation of detoxification was performed by acute toxicity analysis with Microtox (Vibrio fisheri) and the microcrustacean Artemia sp. The consortium composed by Aspergillus sclerotiorum CBMAI 849, Cladosporium cladosporioides CBMAI 857, Bacillus sp. CBMAI 707 e Cryptococcus laurentii CRM 707, showed 46% and 60% of Artemia sp. survivors after incubation for 21 days with diesel oil and petroleum, respectively. These results corroborate the microtox data, which showed a decrease in toxicity when incubated with diesel, justifying the selection of this consortium to the next steps of the study. The experimental design allowed us to determine optimal conditions of temperature and agitation to the selected consortium. Two Plackett-Burman experiments were carried out and the best assays were validated experimentally. Validation tests confirmed the potential of the consortium to detoxifify the pollutants. The experimental design enabled the increasing in diesel concentration and the use of only malt extract as additional source, reducing the cost of the process. For petroleum, results after 7 days of incubation showed the possibility of reducing the treatment time. Laccase, Manganese Peroxidase and Lignin Peroxidase activities were not detected in the validation experiments. The lipase activity was higher in the assays with petroleum and diesel oil in comparison with the assays without the pollutants, indicating that there was an induction on the enzymatic activity by the pollutants. The GC/MS analysis showed changes in the chromatographic profiles of petroleum and diesel oil after incubation with the micro-organisms. Results from the presente work, highlight the relevance of marine-derived micro-organisms in the detoxification of environmental pollutants and stimulate new studies in the field of marine consortium application, the enzymes involved in the process and the evaluation of gene expression by using metatranscriptomic approach.