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Laboratórios de Desenvolvimento de
Bioprocessos da Escola de Química da UFRJ

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Produção Científica: Teses de Doutorado

Biodegradação de Resíduos Oleosos provenientes da Refinaria de Petróleo

Autora: Adriana Ferreira Pinto Ururahy
Ano da Defesa: 1998
Orientadores: Nei Pereira Jr., PhD e Carlos Edílson Lopes, PhD
Instituições: UFRJ/EQ e Petrobras
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Resumo

O acúmulo de resíduos oleosos em refinarias de petróleo se constitui em um sério problema, tanto físico, quanto ambiental. A expressiva geração de borras de petróleo em diversas atividades da indústria petroleira motivou a realização do presente trabalho, que objetivou estudar a tratabilidade de borra oleosa proveniente de fundo tanque da refinaria Duque de Caxias, REDUC - RJ, por via microbiológica.

A caracterização do referido resíduo, de viscosidade de 885cP, apontou concentrações significativas de hidrocarbonetos saturados (9%), aromáticos (30%), poliaromáticos (9%) e asfaltenos (5%), justifica sua elevada recalcitrância.

Primeiramente, verificou-se a presença de microorganismos nativos, que foram sendo isolados durante a realização de ensaios de biodegradabilidade em frascos agitados (10 espécies microbianas, dentre elas 6 bactérias, 3 leveduras e 1 fungo filamentoso). Tais ensaios, visaram, também, o estabelecimento de meio mínimo para o crescimento (Bushnell-Hass), de faixas para a relação nutricional C:N (de 50:1 e 100:1) além da concentração ideal de borra a ser utilizada posteriormente em biorreator (5% v/v).

Ainda em frascos agitados foi possível evidenciar a imprescindibilidade da aeração, através de quedas drásticas de atividade respiratória (ca. De 2,5 para 0,8mmolCO2/dia) ocasionadas por supressões periódicas da aeração.

Após procedimentos de identificação, constatou-se que as espécies microbianas isoladas da própria borra - Flavobacterium indologenes, Pseudomonas cepacia, Xanthomonas maltophilia, Pseudomonas aureofaciens, Pseudomonas picketti, Ochrobactrum anthropi, Candida tropicalis, Rhodotorula mucilaginosa, Candida sp. e Monascus sp. - já haviam sido citados na literatura como hábeis degradadoras de hidrocarbonetos, à exceção da última.

A etapa subseqüente se constituiu na avaliação do desempenho de biorreator mecanicamente agitado e aerado, de volume nominal 14L e volume útil 9L. empregado no tratamento biológico do resíduo em questão. Nesta fase, foram manipuladas o binômio agitação/aeração ( KLa de 95, 60 e 3,5h-1), além do grau de aclimatação da microbiota.

A aclimatação progressiva do consórcio microbiano foi alcançada através de reaproveitamento sucessivo de 20% do efluente aquoso (bioenriquecimento). Este procedimento incorreu tanto na reprodução do montante de efluente gerado, como também no aumento da eficiência do processo.

Para um valor de KLa de 60h-1 foram alcançados porcentagens de reprodução de 89% para óleos e graxas, 99% para n-parafinas e 86% para poliaromáticos, além do consumo total de pristano e fitano em apenas 21 dias de processo.

O monitoramento do crescimento microbiano (de ca. 105 para 109 ufcs/mL) e da queda da tensão superficial na fase equosa (de ca.60 a 35mN/m), realizado nos experimentos em biorreator, evidenciou a indiscutível ação de microorganismos sobre a borra oleosa. Da mesma forma, o acompanhamento dos valores de demanda global e específica de oxigênio (KrX e Kr, respectivamente) corroborou a intensa atividade microbiana, assim a importância da aeração.

A avaliação da toxicidade aguda do efluente final do processo de tratamento de borra oleosa em biorreator com o organismo -teste Daphnia similis demonstrou que mesmo após a submissão do consórcio microbiano empregado a uma condição de estresse fisiológico por limitação de oxigênio, ocorria uma diminuição da toxicidade do resíduo de aproximadamente 3 vezes. As concentrações de metais neste mesmo efluente se mostraram de acordo com as exigências ambientais.

A partir das elevadas porcentagens de biodegradação de matéria orgânica atingidas, à redução progressiva do tempo total de operação, à minimização do volume de efluente gerado a finalidade à diminuição da toxicidade do resíduo após o tratamento, tornou-se clara a aplicabilidade do biorreator mecanismo agitado e aerado no tratamento de borra oleosa proveniente de refinaria de petróleo.

LADEBIO - Laboratório de Desenvolvimento de Bioprocessos da Escola de Química da UFRJ