O documento discute a biotecnologia ambiental e suas aplicações para a resolução de problemas ambientais, incluindo: (1) o uso de sistemas biológicos para a remediação de poluentes no ar, água e solo; (2) a bioconversão de resíduos agrícolas e industriais em energia renovável e outros produtos; e (3) projetos brasileiros que aplicam estas técnicas.

1. Biotecnologia ambiental
Salvador-BA
Janeiro - 2014

2. A crise ambiental mundial

3. Histórico do pensamento
ambiental

4. Questões ambientais:
•
Questão energética: Como
conservação ambiental?
conciliar
crescimento
econômico
Composição da matriz energética nacional (2009)
e

5. Questões ambientais:
Questão da geração de resíduos sólidos: doméstico
Índices de produção per capita de resíduos sólidos
domiciliares em função da população urbana
(CETESB, 2004)
0,8
Resíduos sólidos (kg/hab. dia)
•
0,6
0,4
0,2
0,0
100
200
500
População (habitantes x 1000)
600

6. Questões ambientais:
•
Questão da geração de resíduos sólidos: agropecuária

7. Questões ambientais:
•Questão
da utilização de resíduos:

8. Questões ambientais:
•
Questão da água: Disponibilidade hídrica no mundo

9. Questões ambientais:
•
Questão dos efluentes industriais:
SUBSTÂNCIAS COMUNS NOS RESÍDUOS LÍQUIDOS INDUSTRIAIS
DETERGENTES E DESINFECTANTES
TINTAS, VERNIZES E SOLVENTES
RESÍDUOS DE ÓLEOS E LUBRIFICANTES
RESÍDUOS DE DESCARGAS DE FUNDO DE DESTILADORES
COMPLEXOS ANIÓNICOS
SOLUÇÕES E LODOS METÁLICOS E INORGÃNICOS
PESTICIDAS
ÓLEOS E GRAXAS

10. Biotecnologia Ambiental
Estuda o uso adequado da natureza (plantas, animais,
bactérias, fungos e outros seres vivos) de forma a se
obter
• energia renovável,
• alimentos
• nutrientes em um ciclo de benefícios integrados onde os
processos que produzem resíduos servem de base
(fornecem insumos) para novos processos.

11. Biotecnologia Ambiental
• Aplicação de técnicas biológicas para corrigir ou prevenir
problemas de contaminação ambiental, em água, ar e solo.
• Objetiva preservar o meio ambiente e seus recursos do
impacto negativo da atividade do homem.
• Aborda as características e o mecanismo de ação de plantas e
microrganismos (bactérias e fungos) na biodegradação e
bioconversão de compostos orgânicos e inorgânicos, para
remediação, tratamento e conversão de resíduos e efluentes.

12. Sociedade Internacional de
Biotecnologia Ambiental
Dispõe sobre o desenvolvimento, uso e regulação
dos sistemas biológicos relacionados a:
- Remediação de ambientes
- Processos ambientalmente corretos:
tecnologias verdes ou limpas
desenvolvimento sustentável

13. Tecnologias verdes ou limpas
(“greentech” ou “cleantech”)‫‏‬
• biorremediação de ambientes contaminados
(solo, ar e água)‫‏‬
• prevenção de danos ambientais
• detecção e monitoramento de contaminação
• aproveitamento de agrorresíduos
• aproveitamento de resíduos industriais (óleos
e gorduras)‫‏‬
• aproveitamento de efluentes

14. Biorremediação
Uso de sistemas biológicos (geralmente plantas ou
microrganismos) na redução da poluição do ar, água ou
sistemas terrestres.
Vias
metabólicas
normalmente
utilizadas
para
crescimento e produção de energia são usadas para
degradação de poluentes

15. Biorremediação e
biodegradação
Detoxificação
total
Agente poluidor
(Contaminante)‫‏‬
Detoxificação
parcial
Mineralização
completa
Biodegradação
incompleta
CO2 +
água+sais
inofensivos
Compostos
intermediários
menos tóxicos

16. Tipos de Biorremediação
•Bioatenuação- biorremediação intrínseca- ação de
biodegradação natural pela microbiota e/ou flora presente
no ambiente contaminado
Suplementação
( com nutrientes, bactérias, oxigênio, CO2..requisitos outros)..
•Bioaumentação
microrganismos
(biomagnificação)-
adição
de
•Fitorremediação
•Bioestimulação- adição de nutrientes e/ou sais
•Bioventilação- Adição de gases (CO2, O2) por aeração do
ambiente
•Landfarming- Adição de O2 e microrganismos

17. Bioatenuação
Biodegradabilidade
São facilmente biodegradáveis (conceito de
biodegradabilidade,
segundo
a
OCDE
Organization for Economic and Development Norma 310F), quando mais de 60% do produto é
degradado num período de 28 dias, que indica a
tendência do produto ser totalmente biodegradável
num ambiente aeróbio.

18. Bioaumentação
Produção de Inoculantes

19. Bioaumentação
Produção de Inoculantes

20. LAND FARMING
1.
PEAD revestimento
2.
Bomba para coleta
lixiado
3.
Camada de pedra
4.
CAMADA DE SOLO
A TRATAR
5.
Feno de alfalfa para
reter umidade
6.
Rodas do sistema de
irrigação
7.
Tubulação com
suficientes
perfurações
8.
Tubo flexivel coleta
do lixiviado
9.
Válvula controla
subida para o
bioreator ou para
tanque de água
10.
Mangueira de
recirculação
11.
Biorreator (bactéria)‫‏‬
12.
Tubulação de água
13.
-16- Sistema
distribuição água

21. Biorremediação de efluentes
industriais
tratamento de
esgoto e de efluentes industriais removem
Microrganismos nas estações de
a maior parte dos poluentes antes destes serem lançados
no mar.
Aumento da atividade industrial
aumentou
necessidade de eliminar especificamente poluentes como:
compostos de fosforo, nitrogênio, metais pesados e
compostos a base de cloro

22. Ar e poluentes gasosos
No início foram usados filtros preenchidos com
composto para a retirada de odores.
Bioscrubber
Taxas de processamento baixas
e vida curta

23. Solo
BIORREATORES
In situ
Ex situ
Aplicáveis as tecnologias bioestimulação,
bioventilação dentre outras

24. Resíduos sólidos
Ciclagem
nutrientes
Alternativa
incineração
Digestão
anaeróbica
Biogás
+
Residuos
estáveis
Compostagem
Estratégia de
biorremediação
Fertilizante
Baixa
liberação

25. Detecção e monitoramento
• Inumeração microrganismos- técnicas de
biologia molecular e imunoensaios
• Técnicas para detecção microbiana-FISH e
outras
• Biosensores ( biológicos+ eletrônicos)avaliação de poluentes

26. Bioconversão de agrorresíduos
100%
2,0
90%
80%
5,2
10,9
32,0
20,9
70%
60%
4,8
8,8
2,2
40%
26,5
HIDRÁULICA E
ELETRICIDADE
URÂNIO
1,4
23,7
20,9
30%
20%
BIOMASSA
5,9
15,2
50%
10,5
CARVÃO MINERAL
GÁS NATURAL
37,9
37,3
34,0
PETRÓLEO e
DERIVADOS
10%
0%
BRASIL 2009
OECD 2007
MUNDO 2007
251,5
5.590
11.741
45,4
6,7
12,9
milhões tep
% Renováveis

27. Bioconversão de agrorresíduos
70
60
BAGAÇO NO
SETOR
ENERGÉTICO
50
40
CARVÃO
VEGETAL EM
FERRO-GUSA E
AÇO
30
20
BAGAÇO NA
INDÚSTRIA
10
2007
2003
1999
1995
1991
1987
1983
1979
1975
1971
0

28. Bioconversão de agrorresíduos

29. Bioconversão de agrorresíduos

30. Bioconversão de
agrorresíduos

31. Projetos Brasileiros ligados à
Biotecnologia Ambiental
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Xilitol a partir do bagaço de cana-de-açúcar;
• PHB (polihidroxibutirato) plástico biodegradável a partir de microalga;
• FOS (frutooligossacarideos) a partir de sacarose;
• Membranas cerâmicas esterilizantes;
• Etanol a partir de microalgas - processo fermentativo e biodiesel de microalgas (processos
acoplados);
• Seqüestro de gás carbônico com o uso de microalgas;
• Butanol a partir de microalgas - processo fermentativo;
• Fermentação extrativa - novo sistema de extração de álcool das dornas;
• Cultura mista de bactéria (Zymomona mobilis) e levedura (Saccharomyces cerevisae) para
produção de etanol;
• Clarificador orgânico enzimático de açúcar;
• Gaseificação de biomassa para geração de energia;
• Etanol a partir da gaseificação de biomassa (processo fermentativo ou catalítico);
• Bio-gasolina via pirólise a partir de óleo vegetal residual;
• Butanol a partir de cana-de-açúcar;

32. Biotecnologia ambiental
A TERRA
AGRADECE!