A biorremediação como ferramenta para recuperação de ecossistemas aquáticos contaminados por hidrocarbonetos de petróleo

Por: Giorgi Dal Pont

Publicado em: 19/09/2016

Quando o petróleo entra em contato com a água, em decorrência de um derrame ou vazamento, ocorrem naturalmente vários processos químicos catalíticos de evaporação e foto-oxidação. Em ambientes aquáticos marinhos, o óleo sofrerá fortes interferências dos ventos e dos movimentos das ondas e marés, os quais estimulam processos de espalhamento e emulsificação. Com isso, alguns componentes do óleo são solubilizados e dispersados na água, enquanto as frações mais pesadas do óleo são sedimentadas. No ambiente aquático, o destino da maioria das substâncias formadoras do petróleo será, posteriormente, definido por processos naturais de biotransformação e biodegradação resultante de atividade microbiana.

Atualmente, já foram identificadas aproximadamente uma centena de espécies de bactérias e fungos capazes de utilizar os hidrocarbonetos de petróleo para sustentar o seu crescimento e metabolismo. Em ambientes sem histórico por contaminação por petróleo, as proporções desses microrganismos costumam representar 0,1 a 1,0 % da abundância total de bactérias heterotróficas. Já em áreas poluídas por óleo cru essa parcela aumenta significativamente, alcançando valores entre 1 e 10 %. Entretanto, um dos principais fatores limitantes à biodegradação do óleo é a sua baixa biodisponibilidade para os microrganismos. Isso ocorre devido à interação dos hidrocarbonetos de petróleo com componentes do solo, tornado esses agregados (óleo + solo) difíceis de serem removidos ou degradados. Além disso, os distintos grupos de hidrocarbonetos apresentam diferentes graus de susceptibilidade ao ataque microbiano. O grupo dos alcanos de cadeia linear apresenta a maior susceptibilidade e os HPAs, considerado o principal grupo determinante da toxicidade do petróleo para organismos aquáticos, apresentam baixa biodisponibilidade e, dependendo do peso molecular, não sofrem nenhuma ação microbiana.

Além das características do óleo e de seus componentes, a taxa de degradação microbiana também é dependente de fatores ambientais como a temperatura, a concentração dos nutrientes e de oxigênio, pH, salinidade e, é claro, a composição e abundância de espécies de microrganismos degradantes. Os manguezais são um bom exemplo da complexidade apresentada por um ecossistema marinho costeiro. Esses ambientes apresentam uma grande variação na temperatura, salinidade, aporte de matéria orgânica e grande diversidade microbiana , sendo que a presença de uma vasta microfauna é fundamental para a manutenção dos mecanismos de produtividade primária, conservação e recuperação deste ecossistema . Apesar da alta produtividade primária, resultado de um sistema de reciclagem muito eficiente de nutrientes, esses ecossistemas  eralmente apresentam falta de nutrientes, especialmente nitrogênio e fosfato , o que pode limitar a capacidade de resposta dos microrganismos em caso de contaminação.

Em caso de acidente envolvendo a liberação de petróleo ou derivados para ambientes aquáticos, várias ações podem ser tomadas com o objetivo de evitar maiores danos a fauna e flora afetada. Essas ações são normalmente tomadas lavando-se em consideração o tipo da área afetada (mar aberto, costas, presença de rochas, etc), o volume de óleo derramado (vazamento pesado, médio/leve e quando não existe a presença visível de óleo), a localização do acidente (locais remotos e inacessíveis) e a taxa de renovação de água do ambiente afetado. Considerando tais fatores, pode-se optar pela utilização de várias estratégias de limpeza. Dentre elas destacam-se os métodos naturais, físicos, químicos e de biorremediação. Em geral, os métodos físicos (limpeza com materiais absorventes, remoção mecânica, lavagem, queima in situ) e químicos (dispersantes, desemulsificantes) são utlizados como primeira opção no combate à contaminação. Métodos naturais (biodegradação, evaporação, foto-oxidação) são normalmente utilizados em locais com alta taxa de renovação de água ou em áreas de difícil acesso. Já os métodos de bioremediação são mais utilizados como opção de tratamento secundário para a remoção de óleo. Os métodos de biorremediação vêm ganhando espaço desde sua aplicação bem sucedida após o vazamento no petroleiro Exxon Valdez, em 1989 , e devido a sua ação efetiva na redução de impactos em decorrência de acidentes com petróleo e o seu baixo custo de aplicação quando comparado às outras tecnologias.

Biorremediação pode ser definida como a “aceleração do processo de biodegradação pela adição de microrganismos específicos, nutrientes e/ou outras substâncias que aceleram a reprodução destes microrganismos, desencadeando uma reação de descontaminação do ambiente”. A maioria das tecnologias de biorremediação foram inicialmente desenvolvidas para imobilizar ou transformar hidrocarbonetos de petróleo, tornando-os substâncias químicas menos tóxicas. Dentre as várias técnicas já desenvolvidas, as mais utilizadas em cenários reais de acidentes com liberação de petróleo ou derivados, destacam-se as de bioaumentação e bioestimulação. Em ambos os métodos o objetivo é aumentar a concentração de bactérias degradantes no ambiente. Entretanto, no processo de bioaumentação, o aumento é obtido por meio da introdução de bactérias degradadoras de óleo complementares às já existentes e, na bioestimulação, pela inoculação de substâncias no ambiente com o objetivo de fornecer nutrientes para as bactérias já existentes ou alterar condições ambientais para favorecer seu crescimento. 

Da mesma forma que estão biodisponíveis para a ação bacteriana, as substâncias formadoras do petróleo (HPAs, BTEX, alcanos e metais pesados, por exemplo) também ficam biodisponíveis para os organismos de maior complexidade zoológica dos ecossistemas aquáticos; como moluscos, crustáceos e peixes. Organismos aquáticos podem se contaminar com petróleo derramado por diferentes vias: tanto pelo contato direto do contaminante com as superfícies de trocas gasosas, como brânquias e pele, quanto pela ingestão de alimentos contaminados. Nesse sentido, o monitoramento da concentração dos agentes tóxicos ou de seus metabólitos, resultantes dos processos desintoxicação realizado principalmente pelo fígado, ou órgão correspondente, se caracterizam como uma ferramenta bastante precisa para se realizar um diagnóstico de contaminação ambiental. Esse método é considerado muito eficiente, pois fornece um diagnóstico prematuro da presença e das concentrações do poluente no ambiente e nos organismos vivos e, dessa forma, evitando que os efeitos sobre a comunidade sejam observados somente em estágios de contaminação mais avançados, podendo interferir em características reprodutivas e comportamentais das espécies.

A ação complexa e interligada dos fatores que influenciam os processos de biodegradação aliados a grande variabilidade de composição do petróleo e dos ambientes aquáticos, tornam a comparação e aplicação dos dados disponíveis sobre as taxas de biodegradação do óleo nesses ecossistemas extremamente difícil . Dessa forma, a utilização de estratégias de avaliação dos processos de distribuição e degradação dos componentes do petróleo no ambiente aquático e no sedimento, associadas à determinação da toxicidade e da capacidade de bioconcentração de tais componentes pelo fauna, pode proporcionar o desenvolvimento de uma importante ferramenta diretamente aplicável em situações reais de acidentes com petróleo ou derivados.