DQBIO
2019 /1
Caracterização molecular de populações de microrganismos presentes em processos de bio-oxidação para recuperação de ouro a partir de rejeitos de mineração
Equipe integrante: Isabel Cristina Braga Rodrigues¹; Marco Aurélio Cacheado².
¹Professora do Departamento de Departamento de Química, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil
²Aluno de Graduação em Engenharia de Bioprocessos da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: maucacheado@hotmail.com
A utilização de recursos minerais é indispensável para o desenvolvimento humano e tecnológico. Com uma demanda crescente pela extração mineral, os processos biohidrometalúrgicos, que utilizam microrganismos catalisadores das reações de solubilização de metais estão ganhando cada vez mais destaque na pesquisa e desenvolvimento, uma vez que estes bioprocessos permitem a recuperação de metais a partir de minerais complexos; minerais de difícil dissolução pelas metodologias convencionais; bem como a partir de rejeitos da mineração, aumentando a vida útil das jazidas e reduzindo a disposição de resíduos. No domínio Bacteria, o gênero Acidithiobacillus representa uma das classes mais predominantes nestes sistemas, possuindo condições ótimas de crescimento na faixa de 25 a 30ºC e pH entre 1,5 e 2. Para melhorar o desempenho de processos e sistemas biohidrometalúrgicos, é de suma importância conhecer as comunidades de microrganismos que participam, tanto na estrutura quanto a funcionalidade dos mesmos. Auxiliando, dessa forma, no controle dos processos com o objetivo de aumentar os rendimentos em termos de extração de metais. Este trabalho objetivou a avaliação da diversidade microbiana, bem como a identificação molecular dos microrganismos presentes em ensaios laboratoriais de processos de bio-oxidação realizados a 30ºC e 50ºC, através de técnicas de biologia molecular. Foi realizada PCR utilizando oligonucleotídeos iniciadores universais para Bacteria e Archaea, obtendo-se amplificação apenas para o domínio Bacteria. Além disso, realizou-se também PCR com oligonucleotídeos iniciadores com CG-clamp na posição 5’ para posterior análise por DGGE. Ainda, construiu-se uma biblioteca de 16S rDNA para os resultados positivos da PCR, utilizando células de Escherichia coli DH5α, sendo o plasmídeo pGEM®-T Easy utilizado como vetor. As preparações de DNA plasmidial extraídas desta biblioteca, bem como as bandas obtidas pela DGGE foram sequenciadas. Observou-se que a diversidade microbiana num processo de bio-oxidação, especificamente em rejeitos da mineração de ouro é pequena, sendo identificados apenas representantes do gênero Acidithiobacillus, resultado esperado para os cultivos realizados a 30ºC. No entanto, para os cultivos realizados a 50ºC este resultado foi inesperado, uma vez que estas espécies são mesófilas, com temperatura ótima de crescimento em torno dos 30ºC. Observou-se também que não houve alteração na composição microbiana inoculada para a comunidade após os ensaios de bio-oxidação. A diversidade nesses sistemas é baixa, uma vez que as condições físico-químicas do meio são consideradas extremas para a maioria dos microrganismos, baixo pH e alta concentração de metais principalmente. O sequenciamento das bandas obtidas pela DGGE gerou os mesmos resultados do sequenciamento da biblioteca de DNA, no entanto, os alinhamentos foram mais específicos para as sequências da biblioteca, observado pelo e-value dos alinhamentos realizados utilizando a ferramenta BLASTn (www.ncbi.nlm.nih.gov). As técnicas de biologia molecular utilizadas foram eficientes para determinação de organismos presentes nos sistemas, no entanto, mais estudos podem ser realizados com outros primers universais, bem como para os cultivos a 50ºC.
Palavras-chave: Biolixiviação. Acidithiobacillus ferrooxidans. DGGE. Biblioteca metagenômica. 16S rRNA.
Referências:
[1] BATISTA, L. A. Análise das comunidades microbianas presentes em depósitos de minerais sulfetados com ocorrência de drenagens ácidas de mina e em sistemas de biolixiviação. 2009. 122 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental – Área de Concentração: Saneamento Ambiental) – Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto.
[2] CARVALHO, L. C. Bio-oxidação de um concentrado refratário de ouro por Acidithiobacillus ferrooxidans. 2016. 82 f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-graduação Engenharia Ambiental, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2016.
[3] NEVES, B. P. Estudo da presença de micro-organismos em sistema de lixiviação de calcopirita a 70ºc e na presença de cloreto utilizando PCR convencional. 2015. 53 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Curso de Graduação em Engenharia de Bioprocessos, Universidade Federal de São João del-Rei, Ouro Branco, 2015.
[4] RODRIGUES, I. C. B. Métodos Moleculares Aplicados a Biotecnologias Relacionadas ao Ciclo do Enxofre. 2012. 127 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia dos Materiais – Área de Concentração: Tecnologias ambientais) – Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto.
2018
/2
Avaliação do efeito de diferentes tipos de carvão como leito fixo na produção de potencial em células de energia microbiana
Equipe integrante: Isabela Guimarães Assumpção², Bruna Râmela de Melo², Ana Carolina Piazzi², Isabel Cristina Rodrigues Braga², Gabriela Freitas Sampaio³, Versiane Albis Leão², Katialaine Corrêa Araújo¹.
¹Professora do Departamento de Departamento de Química, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Aluna de Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
3 Aluna pós-graduação em Engenharia Ambiental da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), Ouro Preto (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: isaguimaraesufsj@gmail.com.
CEM’s (Células de Energia Microbiana) é uma tecnologia que alia degradação de efluentes, por meio da oxidação da matéria orgânica, com simultânea geração de energia. Apesar de promissor, seu uso é limitado pela baixa potência de energia gerado e alto custo operacional, fazendo-se necessário estudos para reduzir os custos e otimizar o processo. Dentre as estratégias para viabilizar a tecnologia, destaca-se a busca por materiais de elevada área, alta condutividade e baixo custo para compor o ânodo. Sendo assim, o presente trabalho visou o estudo de auxiliares para o eletrodo do ânodo em CEMs. Foi realizado a adição de um leito fixo de diferentes carvões, produzidos com resíduo de cervejaria e acrescidos de condicionantes, sulfato de ferro III e carbonato de cálcio, para modificar as propriedades do eletrodo e avaliar o efeito na produção de potencial. Também foi adicionado purê de batata ou vaselina como aglomerante desses compostos para sua aderência ao carvão. Os carvões foram obtidos por pirólise 400ºC e 60min, caracterizados pelas análises de pH, condutividade e BET. Além disso, serviram de ânodo nas CEMs, alimentadas com soro de leite, efluente orgânico para degradação, e acompanhas ao longo de 13 dias por medições de potencial e pH inicial e final. Em relação ao aglomerante, a adição de purê ou vaselina no carvão não interferiu na geração de potencial. Os melhores desempenhos foram encontrados nas células que continham sulfato de ferro III, que ocasionaram tanto o aumento na condutividade do carvão, quanto o tamponamento no pH do meio. Percebe-se, portanto, que o carvão necessita de propriedades que melhoram a condutividade de elétrons no interior da célula, contribuam para a manutenção do pH e, possuam área superficial adequada a fim de se favorecer a atividade da microbiota no interior do reator propiciando maior geração de potencial.
Palavras chave: : Célula de energia microbiana, pirólise, carvão, tratamento.
Publicações: http://pdf.blucher.com.br.s3-sa-east 1.amazonaws.com/chemicalengineeringproceedings/cobeq2018/CO.162.pdf
Referências: BARBOSA, L. D. P. Cultivo de AVIER bactérias redutoras de sulfato (BRS) e sua aplicação na biorremediação de efluentes ácidos contendo metais. Dissertação de mestrado- Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2009, 130f.
BOEHM, H. P. Some aspects of the surface chemistry of carbon blacks and other carbons. Carbon, 1994, p. 759 – 769.
CAMPORA, P. S. Importância da adubação na qualidade dos produtos agrícolas. Ícone, São Paulo, 1994, p. 373.
LOGAN, B. E. Microbial Fuel Cells, ed. Willey, New York, 2008, 216f.
LOMONACO, O. A. V. Células combustíveis microbianas, uma possibilidade de geração de energia elétrica a partir de águas residuárias e matéria orgânica. Trabalho de conclusão de curso - Universidade de São Paulo, Lorena, 2015, 60f.
WESTPHALEN, A. P. C.; CORÇÃO, G.; BENETTI, A. D. Utilização de carvão ativado biológico para o tratamento de água para consumo humano. Engenharia sanitária e ambiental: órgão oficial de informação técnica da ABES, 2016, p. 425 – 43.
ZANINI, J. Estudo da remoção do herbicida atrazina por biofiltração em filtros lentos de areia e carvão ativado associada à ação microbiana. Dissertação de Mestrado- Universidade Estudual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Ilha Solteira, 2010, 100f.
2018
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2017
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Biodegração de compostos recalcitrantes por micro-organismos
Aproveitamento de resíduos da cerveja para a adsorção do corante índigo carmim em efluente aquoso
Equipe integrante: Enio Nazaré de Oliveira Junior¹; Paulo Ricardo Pacheco Dias²; Mayara Franco Costa²; Anna Carolina Ameno Ayres Silva³; Sulamita Aparecida Ambrósia dos Santos³; Karen Sartori Jeunon Gontijo³; Tatiana Oliveira de Paiva Silva³.
¹Professor do Departamento de Química, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos (DQBIO), da Univeridade Federal de São João del Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Alunos de Mestrado do Programa de Pós-graduação em Tecnologias para o Desenvolvimento Sustentável da Universidade Federal de São João del Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
³Alunas de Graduação em Engenharia de Bioprocessos da Univeridade Federal de São João del Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: eniobio@ufsj.edu.br.
Os micro-organismos no seu habitat natural provem a biodegradação de diversos compostos orgânicos poliméricos e não poliméricos encontrados na natureza. Alguns desses micro-organismos são capazes de biodegradar compostos tóxicos recalcitrantes que podem estar presentes nas águas residuárias domésticas e industriais. A contaminação dos recursos ambientais subterrâneos e superficiais por compostos orgânicos tóxicos é um dos maiores impasses enfrentados pela geração atual. Ainda que, haja uma grande variedade de produtos químicos e processos físicos de tratamento de resíduos tóxicos, a maior parte destes somente se dilui ou é transferida para outra fase, não ocorrendo à degradação total desses compostos. A bioprospecção de micro-organimos capazes de degradar compostos recalcitrantes, mostra-se uma alternativa viável e ambientalmente sustentável na remoção desses compostos. O objetivo desse projeto é isolar, selecionar e identificar espécies de micro-organismos, dentre os quais fungos e bactérias, encontrados naturalmente nas estações de tratamento biológico de uma indústria siderúrgica e de uma indústria textil, que apresentem potencial na remoção de compostos recalcitrantes como fenol e derivados e surfactantes domésticos. No tema desse projeto já foram defendidos 03 TCC, 01 dissertação de mestrado e 01 dissetação de mestrado a ser defendida em agosto de 2018. O uso fungos filamentosos isolados de estação de tratamento de uma indústria textil removeram mais 98% de surfactantes de um efluente sintético em aerobiose [1-5], enquanto que o processo convecional em lagoa de estabilização remove no máximo 60% de surfactante. Bactérias prospectadas do lodo ativado de uma indústria siderúrgica foram capazes de degradar mais de 90% de fenol em um efluente sintético. Por fim, este projeto traz uma possibilidade ou um processo biotecnológico de grande interesse ambiental, visto que, os compostos recalcintrantes promovem grande impacto ambiental e estes micro-organimos prospectadas mostraram-se muito eficientes na biodegradação desses compostos.
Palavras chave: degradação, fungos, bactérias, sustentabilidade, água.
Publicações:
[1] https://proceedings.galoa.com.br/sinaferm/sinaferm-2017/trabalhos/biodegradacao-do-surfactante-linear-alquilbenzeno-sulfonato-de-sodio-utilizando-os-fungos?lang=pt-br
[2] http://www.proceedings.blucher.com.br/article-details/biodegradao-do-surfactante-linear-alquilbenzeno-sulfonato-de-sdio-utilizando-fungos-filamentosos-16774
[3] https://proceedings.galoa.com.br/sinaferm/sinaferm-2017/trabalhos/biodegradation-of-linear-alkyl-benzene-sulfonate-las-by-filamentous-fungi?lang=pt-br
[4] https://proceedings.galoa.com.br/sinaferm/sinaferm-2017/trabalhos/optimization-of-biodegradation-of-linear-alkylbenzene-sulfonate-surfactant-using-filamentous-fungus?lang=pt-br
[5] https://proceedings.galoa.com.br/sinaferm/sinaferm-2015/trabalhos/biodegradacao-do-surfactante-linear-alquilbenzeno-sulfonato-de-sodio-utilizando-fungos-filamentosos?lang=pt-br
Equipe integrante: Ana Paula Fonseca Maia de Urzedo²; Taynara Mara Vieira².
¹Professora do Departamento de Química, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos da Universidade Federal de São João Del Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Aluna de Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de São João Del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: anaurzedo@ufsj.edu.br.
O corante Índigo Carmim (IC) é um corante sintético de cor azul amplamente utilizado na indústria farmacêutica, na indústria têxtil, como aditivo alimentar e como indicador na química analítica. O IC tem como característica uma estrutura química estável que lhe confere persistência em diferentes meios. O resíduo da cerveja é um resíduo industrial abundante no Brasil e no presente trabalho, aborda-se a utilização deste material como bioadsorvente alternativo de baixo custo (resíduos de malte, trigo, lúpulo) para a remoção do IC de águas residuais. A partir destes resíduos cervejeiros, obteve-se um biocarvão, o qual foi tratado física e quimicamente com o objetivo de aumentar o processo adsorvito e, posteriormente, foram realizadas análises físico-químicas do mesmo. Foram avaliadas as principais variáveis envolvidas na remoção do corante por meio de um planejamento fatorial resultando em um número reduzido de experimentos com consequente diminuição no consumo de reagentes e geração de resíduos. Percebeu-se durante a pesquisa, que este biocarvão tem grande potencial para remover o corante da solução aquosa e que as variáveis que mais influenciaram no processo de adsorção foram o pH da solução e o tempo, chegando a alcançar quase 100% de remoção do índigo carmim em solução, dependendo do tratamento ao qual o biocarvão foi submetido.
Palavras chave: biocarvão, resíduos, cerveja, corante, índigo carmim.
2017
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Cultura de células 3D
2017
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Equipe integrante: Daniela Leite Fabrino¹; Ênio Nazaré de Oliveira Júnior¹; Vicente Braz da Trindade Filho²; Lucas Andrade Rabello³; Samille Henriques Pereira³.
¹Professor(a) do Departamento de Química, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Professor do Departamento de Engenharia Metalúrgica e Materiais da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), Ouro Preto (MG), Brasil.
³Aluno(a) do curso de Graduação Engenharia de Bioprocessos da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: danifabrino@ufsj.edu.br.
A técnica conhecida como cultura de células surgiu no início do século XX como um método para estudar o comportamento de células animais livres das inúmeras variáveis presentes em um organismo vivo. Desde seu advento, a cultura de células tem sido utilizada para as mais diversas finalidades, como, por exemplo, estudos para desenvolvimento de cura para doenças e produção de vacinas e medicamentos. Para isso, na maioria dos casos, as células são cultivadas em biorreatores, podendo estar em suspensão ou aderidas. Em ambos os casos, pelo fato de as células estarem inseridas em um ambiente não natural, no qual não sofrem influência da matriz extracelular e as interações célula-célula ocorrem apenas bidimensionalmente (2D), esta técnica pode desencadear o desenvolvimento de células com fisiologia alterada. A fim de amenizar estes danos à população celular, a cultura de células tridimensional (3D) busca mimetizar as condições fisiológicas de origem das células, visando proporcionar um microambiente mais adequado para as mesmas. A literatura relata diferentes abordagens para a obtenção de uma cultura celular tridimensional. Dentre elas destacam-se a técnica conhecida como gota suspensa e a utilização de arcabouços de sustentação tridimensionais. Nesta primeira metodologia, são utilizadas placas de cultivo celular especiais que possibilitam a formação de gotas suspensas de meio de cultura nas quais as células são cultivadas, pois na ausência de uma superfície de adesão, as células associam-se formando estruturas tridimensionais conhecidas como esferoides. Pode-se destacar a utilização dos esferoides em pesquisas relacionadas ao tratamento de neoplasias pelo fato de estas estruturas possuírem um comportamento semelhante aos tumores. Outra alternativa para o estabelecimento de culturas celulares tridimensionais é através do cultivo da população de células sobre arcabouços de sustentação tridimensionais previamente fabricados. Estes arcabouços são estruturas porosas, semelhantes a esponjas, nos quais as células podem se aderir. Dessa forma os arcabouços contribuem com a manutenção da fisiologia celular e também buscam mimetizar as interações célula-matriz extracelular além de favorecer as interações célula-célula. Diversos materiais podem ser utilizados na produção dos arcabouços de sustentação (metais, polímeros sintéticos, biopolímeros, etc) e a escolha destes deve ir de encontro com as características da estrutura anatômica a qual deseja-se mimetizar. Através da utilização dos arcabouços de sustentação tornou-se possível a fabricação de tecidos e órgãos em laboratório, que possuem menor grau de rejeição quando transplantados, aumentando, assim, a qualidade de vida de seu receptor. A cultura de células 3D é uma técnica inovadora, versátil, e extremamente útil em diversos cenários, com potencial para contribuir com a melhoria da qualidade de vida das pessoas, sendo considerada uma das áreas de fronteira prioritárias pelo governo Brasileiro, na área da Biotecnologia vermelha.
Palavras chave: cultura de células 3D, scaffolds, gota suspensa, biotecnologia.
Publicações: http://revista.rebibio.net/v3n6/v03n06a03a.html
14° Congresso da Sociedade Latino Americana de Biomateriais, Órgãos Artificiais e Engenharia de Tecidos – SLABO. (5ª Edição do Workshop de Biomateriais, Engenharia de Tecidos e Órgãos Artificiais – OBI)
https://drive.google.com/open?id=0B2rJWJzFH8N5aG1OalNQcWxOOEE
Referências:
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PEREIRA, S. H.; COUTINHO D. S. de M.; MATOS, A. F. de O. G. de; JUNIOR, W. F. da S.; FABRINO, D. L. Three-dimensional cell culture, opportunities and challenges for bioprocess engineers. Brazilian Journal Of Biological Sciences, v. 3, n. 6, p.263-277, 2016. Brazilian Journal of Biological Sciences. http://dx.doi.org/10.21472/bjbs.030603