XXIX. Biorremediação como alternativa no impacto ambiental causado pela ocupação humana na Antártida
Por que Biorremediar?
O desmedido crescimento populacional e aumento das atividades industriais resultam em problemas crescentes, em diferentes ambientes e em todos os locais do globo. A preocupação com a biosfera tem crescido nas últimas décadas, tornando-se uma questão relevante para a sociedade atual, sendo tema de discussões e pesquisas em todo o mundo. A busca por técnicas sustentáveis que auxiliem na recuperação de áreas contaminadas tornaram-se indispensáveis para a conservação e recuperação dos ecossistemas.
Há diversas técnicas envolvendo métodos físicos e químicos que podem ser empregadas para a remediação de áreas contaminadas, porém, para a escolha dos procedimentos adequados alguns fatores devem ser levados em consideração, como a eficiência do método, simplicidade na aplicação, menor tempo de processo e baixo custo na recuperação das áreas de interesse. Com isso, comparado a métodos convencionais, a biorremediação tem se destacado por apresentar eficiência, baixo custo, fácil aplicação, sem causar danos adicionais ao ambiente.
A biorremediação é definida como um processo no qual organismos vivos, como bactérias, fungos e plantas são utilizados para reduzir ou eliminar um contaminante. Os micro-organismos são os mais utilizados (bactérias e fungos) pois são os principais responsáveis pela ciclagem de compostos orgânicos na natureza (Figura 1), podendo metabolizar compostos tóxicos utilizando diferentes vias metabólicas, transformando-os em moléculas não nocivas.
Existem diversos poluentes de diferentes classes químicas, como por exemplo os metais inoxidáveis, pesticidas, inseticidas, fármacos, corantes e hidrocarbonetos derivados do petróleo. Os compostos poluentes sintetizados pelo homem são de difícil degradação, pois possuem estruturas moleculares diferentes dos naturais, sendo denominados compostos recalcitrantes ou xenobióticos. Estes podem não ser degradados por organismos vivos constituindo moléculas persistentes e danosas ao meio ambiente e à saúde humana.
Fitorremediação
A fitorremediação é um método caracterizado pelo uso de plantas como agente de descontaminação, de acordo com as características e a capacidade de diferentes espécies em degradar compostos. É um método muito versátil e pode ser empregado na água, solos e ar e para o controle de poluentes tais como hidrocarbonetos de petróleo, compostos organoclorados, pesticidas, herbicidas, metais pesados, patógenos, entre outros. Esse método apresenta baixo custo e fácil aplicação, podendo ser operado in situ (no próprio local contaminado). Há diferentes técnicas de fitorremediação, como (Figura 2):
- Fitoestabilização: os contaminantes orgânicos ou inorgânicos são incorporados à lignina;
- Fitoestimulação: as raízes em crescimento estimulam o aumento de comunidades bacterianas;
- Fitovolatização: íons (mercúrio, selênio e arsênio) são absorvidos pelas raízes;
- Fitodegradação: os compostos orgânicos são mineralizados ou degradados;
- Rizofiltração: utilizam-se plantas terrestres para absorver, concentrar ou precipitar contaminantes de corpos d’água;
- Fitoextração: absorção do contaminante pelas raízes, os quais são armazenados nas raízes ou partes aéreas – principalmente para metais.
Fungos e bactérias
Micro-organismos como fungos e bactérias podem ser utilizados na biorremediação para eliminar ou reduzir um poluente (Figura 3) em uma área contaminada e tem se mostrado a técnica mais eficiente para eliminação de moléculas xenobióticas recalcitrantes. Estes organismos possuem potencial metabólico muito diverso e podem crescer em diferentes ambientes sob condições que outros organismos não cresceriam, como ambientes com baixos valores de pH, pobres em nutrientes, com baixo fluxo de água, locais áridos e semi-áridos. Além do mais, os fungos filamentosos apresentam crescimento radial e pseudo-hifas que aumentam a superfície de contato com o poluente, agilizando o processo de remediação. A biorremediação por esses micro-organismos pode ser realizada de diferentes maneiras:
- Passiva (in situ): Consiste na degradação natural dos compostos poluentes pelos organismos do próprio local contaminado;
- Bioestimulação (in situ e ex situ): Introdução de nutrientes para a correção de parâmetros físicos e químicos com o objetivo de aumentar a atividade do micro-organismo degradador;
- Bioventilação (in situ): Introdução de gases específicos e estimulantes através de poços de injeção. A ação se dá pelos microrganismos nativos que têm sua atividade decompositora potencializada pelo oxigênio ou gás inoculado;
- Bioaumentação (in situ): Introdução de microrganismos específicos selecionados para a degradação dos poluentes;
- Landfarming (ex situ): Consiste na degradação de resíduos na camada superior de solo, que é periodicamente revolvida para haver aeração. Solo contaminado é misturado a solo sem contaminante.
A biorremediação na Antártida
A Antártida é o sexto continente e sua história pode ser elucidada pela sua ocupação, que ocorre até hoje de forma parcial, devido suas condições climáticas hostis.
A Antártida não tem população permanente, embora tenha uma população provisória formada por cientistas e pessoas de apoio nas estações científicas, que oscila entre quatro mil pessoas durante o verão e três mil durante o inverno. Outra peculiaridade é que o continente Antártico não está sob a soberania de nenhuma nação, sendo um território neutro, voltado à pesquisa científica.
Atualmente, 30 países possuem cerca de 70 estações científicas espalhadas pelo continente Antártico e ilhas adjacentes. Para o desenvolvimento de pesquisa é necessária tanto a presença do homem, como a existência de estações científicas, refúgios, acampamentos, veículos leves e pesados, navios e helicóptero. Estes elementos indispensáveis às atividades humanas na Antártida são também as principais fontes potenciais de impacto.
As zonas polares são as áreas com menor poluição ambiental no mundo, sendo a Antártida até mesmo considerada como um “laboratório limpo” por alguns pesquisadores. No entanto, como somente uma pequena fração do continente (0,4%) não é permanentemente coberta por gelo, a maior parte das atividades humanas se concentra nessas áreas e, consequentemente, os problemas de contaminação ambiental também são concentrados. Geralmente, essas áreas são de grande relevância ambiental, pois também é o habitat de grande parte dos seres vivos que ocupam as áreas emersas, de forma parcial ou permanente.
O reconhecimento da importância da avaliação dos impactos ambientais na Antártida fortaleceu-se com a assinatura do Protocolo de Madri vinculado ao Tratado da Antártida sobre Proteção ao Meio Ambiente que entrou em vigor em 14 de janeiro de 1998. O Protocolo concedeu à Antártida o status de “reserva natural, dedicada à paz e à ciência” (Art. 2º). Com ele as atividades lá desenvolvidas estão sujeitas à regulamentação referente à avaliação de impacto ambiental, proteção da fauna e flora, gestão de resíduos e outros. Até 2048 o Protocolo só pode ser modificado por acordo unânime entre os membros consultivos do Tratado.
A casa do Brasil na Antártida é a Estação Antártica "Comandante Ferraz" (EACF), criada em 6 de fevereiro de 1984 e localizada na Península Keller, no interior da Baía do Almirantado, Ilha Rei George. Toda a região da Baía do Almirantado, incluindo terra e mar, foi classificada como Área Especialmente Gerenciada. Isso significa que os países instalados na Baía - Brasil, Peru, Polônia, Estados Unidos e Equador - devem administrar a região por meio de um plano de manejo apropriado, a fim de evitar impactos cumulativos e conflitos de interesse.
Após 28 anos de operação, na madrugada do dia 25 de fevereiro de 2012, a EACF sofreu um incêndio que afetou 70% de suas instalações. Permaneceram intactos os refúgios (módulos isolados para casos de emergência); os laboratórios de meteorologia, de química e de estudo da alta atmosfera; os tanques de combustíveis; dois módulos de captação de água doce; a Estação Rádio de Emergência e o heliponto, que são estruturas isoladas da principal.
Durante a OPERANTAR XXXI, 2012 e 2013, foi retirado grande parte dos escombros e resíduos da EACF, e efetuou-se a montagem dos Módulos Antárticos Emergenciais, que servem de apoio às atividades e de abrigo, enquanto as novas instalações estão em construção. Durante os anos de 2013 a 2017 foram realizados estudos sobre a contaminação provocada pelo incêndio e também por vazamentos de combustível que ocorreram ao longo da ocupação brasileira.
Para o estudo da contaminação, foi adotada a metodologia do Gerenciamento de Áreas Contaminadas – GAC estabelecida pela Cetesb. A metodologia é composta de dois processos: o Processo de Identificação de Áreas Contaminadas e o Processo de Reabilitação de Áreas Contaminadas. O Processo de Identificação de Áreas Contaminadas é constituído por seis etapas sequenciais, incluindo a identificação e priorização das áreas com potencial de contaminação; a avaliação preliminar, investigações confirmatória e detalhada, e, por fim, a avaliação de risco. Se for verificada a necessidade de intervenção, a área entra no processo de reabilitação de áreas contaminadas, constituído por três etapas sequenciais: elaboração do plano de intervenção; sua execução e, finalmente, o monitoramento para encerramento.
Logo após o incêndio na EACF foi estabelecido um plano de gerenciamento das áreas impactadas, iniciando a implementação das etapas de avaliação preliminar e investigação ambiental (confirmatória e detalhada), que estão atualmente em andamento.
Contribui para o estudo o fato de que a área da EACF e enseadas adjacentes têm um histórico de estudos de monitoramento ambiental e os dados gerados nas últimas três décadas constituem hoje uma importante referência da condição da área antes do incêndio, incluindo interferências decorrentes das atividades da EACF desde a sua instalação. Ao longo desse monitoramento, diversos parâmetros ambientais estudados na região da Baía do Almirantado mostraram a existência de contaminação pontual e restrita às proximidades da Estação Brasileira, especialmente ao redor da saída do efluente do sistema de tratamento de esgoto e no solo, ao redor dos tanques de combustível. Há também o registro de um vazamento de óleo combustível ocorrido em 1986 que pode ser ainda uma fonte subsuperficial de contaminação.
Os subprodutos da queima de combustíveis fósseis e a descarga de esgoto doméstico das estações de pesquisa geralmente são as principais fontes potenciais de poluição crônica no ambiente marinho antártico. Os compostos de petróleo também são encontrados no sistema marinho (pelágico e bentônico), principalmente nas proximidades das estações de pesquisa e associados com o aumento das atividades humanas. Bioensaios feitos com peixes e invertebrados mostraram anormalidades nesses organismos quando submetidos à água do efluente da EACF e de pontos próximos aos tanques de óleo, tanto em experimentos in vitro como in situ. A comunidade microbiana também pode ser afetada com diminuição da diversidade nestes pontos.
Os trabalhos realizados a partir do incêndio, até o momento, indicam a contaminação no solo subsuperficial por derivados de petróleo (compostos orgânicos voláteis e semivoláteis) provenientes do vazamento de combustível, e contaminação no solo superficial por metais, compostos orgânicos semivoláteis, dioxinas e furanos. Ainda que o monitoramento indique a ocorrência de uma redução significativa nas concentrações de hidrocarbonetos de petróleo em solo comparados aos valores obtidos logo após o incêndio, estes ainda estão acima da referência existente para antes do incêndio, principalmente na área dos geradores e nas proximidades da EACF.
O naftaleno e seus derivados metilados foram os compostos predominantes no solo, os quais são os principais constituintes do “Diesel Fuel Arctic” (DFA), combustível mais usado nas regiões polares. Para os demais contaminantes orgânicos (PCBs, PBDEs, HCB, dioxinas e furanos) as concentrações estão abaixo dos valores de prevenção (VP) estabelecidos pelo CONAMA para solos contaminados. Houve uma redução significativa de HCB em comparação com o valor obtido em solos, dessa região, um mês após o incêndio. Quanto à influência de esgoto, não foi observada uma alteração significativa.
A atividade microbiana é geralmente um processo relevante para a redução da contaminação ambiental. Apesar das condições ambientais adversas do ambiente antártico, Luz et al. (2004) detectaram a presença de genes ligados à expressão de enzimas degradadoras de hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos, confirmando o potencial degradador da microbiota local. Em testes realizados em microcosmos aeróbios de solo com adição de DFA, Luz et al. (2006) demonstraram que a microbiota local é capaz de se adaptar e utilizar o óleo como fonte de carbono e Jesus et al. (2015) sugeriram que o bioaumento com consórcios enriquecidos de bactérias degradadoras autóctones poderia ser uma alternativa viável para a remediação dos solos contaminados com óleo na área da EACF. Reconhecer esses processos no contexto da atual proposta contribui para caracterizar as possíveis reações sofridas pelos compostos na área de estudo e sua contribuição para o aporte final de contaminantes para o ambiente marinho.
Resumo:
Como a Antártida é um ambiente isolado, de condições extremas e com rígidas leis de proteção ambiental, outros métodos de remediação (como métodos físicos e químicos) são inviáveis para o controle da principal fonte de poluição, os combustíveis. Os hidrocarbonetos podem levar décadas para se degradar nessa região, devido às condições de temperatura extrema, pouca disponibilidade de nutrientes e oxigênio, diminuindo a viscosidade do óleo e a atividade microbiana, por exemplo. Além desses fatores, é importante saber as condições e o meio onde houve contaminação por hidrocarbonetos e qual tipo de poluente foi derramado, pois os processos de degradação são diferentes para o solo e para a água, assim como compostos diferentes têm toxicidades e tempo de degradação distintos. Dessa forma, a biorremediação vem como a técnica que melhor se encaixa como alternativa para o controle da poluição na Antártida, sendo a bioestimulação e bioaumentação os tipos mais utilizados, visto que apenas microrganismos que ocorrem no local podem ser utilizados. Esses microrganismos, tanto bactérias como fungos, estão sendo isolados em laboratórios e estudados, e muito deles produzem biosurfactantes, compostos com propriedades emulsificantes que acarretam na diminuição da tensão superficial facilitando que esse composto entre na célula e seja utilizado como fonte de carbono – principalmente derivados de petróleo.
Leituras Sugeridas:
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https://cetesb.sp.gov.br/wp-content/uploads/2014/12/DD-038-2017-C.pdf
https://www.ats.aq/index_s.htm
https://www.cetesb.sp.gov.br/wp-content/uploads/2014/12/DD-256-2016-E-Valores-Orientadores-Dioxinas-e-Furanos-2016-Intranet.pdf
Autores:
Cíntia Hanna Santos Bondioli
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Lucas Cruz Oliveira
Victor Uber Paschoalini
Coordenador: Vicente Gomes - IOUSP