UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

DOUGLAS GUEDES FERREIRA

Biorremediao de Solo Argiloso Contaminado com Gasolina Aditivada com Diferentes Teores de Etanol

RIO DE JANEIRO

2010

DOUGLAS GUEDES FERREIRA

Biorremediao de Solo Argiloso Contaminado com Gasolina Aditivada com Diferentes Teores de Etanol

Dissertao de Mestrado apresentada ao Programa de Ps-graduao em Tecnologia dos Processos Qumicos e Bioqumicos, Escola de Qumica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como requisito parcial para a obteno do Ttulo de mestre em Cincias

Orientao: Prof. Dra. Eliana Flvia Camporese Srvulo Prof. Dra. Denise Dias de Carvalho

RIO DE JANEIRO

2010

F383b Ferreira, Douglas Guedes

Biorremediao de Solo Argiloso Contaminado com Gasolina Aditivada com Diferentes Teores de Etanol/ Douglas Guedes Ferreira. - 2010

xx, 113 f.: il. Dissertao (Mestrado em Tecnologia dos Processos Qumicos e

Bioqumicos) Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola de Qumica, Rio de Janeiro, 2010.

Orientadoras: Eliana Flvia Camporese Srvulo e Denise Dias de Carvalho. 1. Solo Argiloso. 2. Gasolina. 3. Biorremediao. Teses. I. Srvulo, Eliana

Flvia Camporese (Orient.). II. Carvalho, Denise Dias (Orient.). III. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Programa de Ps-graduao em Tecnologia dos Processos Qumicos e Bioqumicos, Escola de Qumica. IV. Ttulo.

CCD 363.7

AGRADECIMENTOS

Gostaria de agradecer:

Deus pela sua iluminao e conforto at mesmo nos momentos mais difceis; Aos meus pais, em especial ao meu pai que hoje um exemplo de serenidade e

sabedoria que me permite encontrar o equilbrio mesmo nos momentos mais

turbulentos;

Professora Eliana que foi muito mais que uma orientadora durante toda a nossa convivncia, emprestando seus ombros e ouvidos como uma grande amiga e

ainda o colo confortvel de uma me amorosa;

Professora Denise pela colaborao; Dra Mrcia e toda a equipe do Laboratrio de Biocorroso e Biodegradao,

Instituto Nacional de Tecnologia (Ana, Luciana, Mariana, Miriam e Viviane), que

permitiram a realizao deste trabalho tanto pelo fornecimento do espao fsico

quanto pela ajuda na realizao dos ensaios;

equipe do Laboratrio de Microbiologia Industrial pela amizade e contribuio, principalmente a Juliana e Kally por compartilhar dos momentos de aflio;

equipe do Laboratrio de Tecnologia Ambiental pela colaborao na realizao desse trabalho, principalmente as tcnicas Suzana e Vernica;

equipe do Laboratrio de Geotecnia/COPPE pela colaborao na realizao desse trabalho, principalmente a Dra Alcione Chagas;

s minhas amigas de faculdade que me permitem compreender que mesmo com a vida atribulada ainda possvel manter os laos de amizade, em especial a

Aline, Andreza, Carol B., Carol K., Juliana, Patrcia e Tatiana;

minha amiga Fernanda por muitas vezes ser meus olhos, ouvidos e conscincia;

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (CNPq) e PETRORAS pelo fornecimento de bolsa e todo o suporte financeiro para a

realizao desse trabalho;

E, todos aqueles que participaram de forma direta ou indireta para que eu alcanasse esse meu objetivo.

Qualquer coisa que voc fizer na

vida ser insignificante, mas muito

importante que voc o faa

Mahatma Ghandi

RESUMO

O solo um ecossistema rico em biodiversidade, entretanto as atividades

antrpicas ameaam a dinmica e at mesmo a permanncia das espcies de

microrganismos, animais e vegetais que compem esse bioma. O uso intensivo do

petrleo e seus derivados podem ser apontados como uma das origens dessa

ameaa ambiental. Dentre os derivados do petrleo, a gasolina se destaca pela

gerao de efeitos agressivos ao meio ambiente e sade humana. No caso da

gasolina brasileira ainda existe um agravante, pois a legislao nacional determina

que a gasolina comercial contenha 25% (v/v) de etanol. Essa adio aumenta a

solubilidade da gasolina em gua permitindo a maior difuso do contaminante, e, por

conseguinte aumentando a rea contaminada. Desse modo, h a necessidade de se

aplicar mtodos de tratamento nas reas afetadas pela contaminao. As opes de

tratamento incluem tcnicas fsico-qumicas e/ou biolgicas, contudo as tcnicas

biolgicas so, em geral apresentam custos inferiores s tcnicas fsico-qumicas e,

ainda, possuem maior aceitabilidade por parte da sociedade e agncias reguladoras.

Por isso, este estudo dividiu-se em duas partes, a primeira foi realizada em

microcosmos e teve por finalidade avaliar as condies nutricionais e de umidade na

biorremediao da gasolina em solo argiloso, bem como verificar se a variao no

percentual de etanol na gasolina interfere no processo de biorremediao. J a

segunda parte foi realizada em colunas cilndricas de 60 cm de comprimento e 10

cm de raio visando verificar a realizao do processo em diferentes profundidades

de solo. Os resultados obtidos na primeira etapa indicaram que o teor de etanol

testado (25%) no interfere no processo de biorremediao, por outro lado, o ajuste

do solo para 50 ppm de fsforo permitiu a remoo de mais 50% do contaminante

nos ensaios. Baseado nisso, verificou-se que o maior teor de umidade (40%)

colabora para a maior eficincia do processo. Na segunda etapa, o etanol tambm

no interferiu na biorremediao, entretanto permitiu que o contaminante atingisse o

fundo da coluna em um menor intervalo de tempo. A degradao do contaminante

foi irrisria no solo sem ajuste de nutrientes, enquanto que nos ensaios com ajuste

de 50 ppm de fsforo foi possvel remover cerca de 70% do contaminante. Esses

dados indicam que a biorremediao pode ser aplicada no tratamento de solos

contaminados com gasolina, que introduo de nutrientes crucial para isso, e

tambm pde-se observar que a presena do etanol no interfere nesse processo.

ABSTRACT

Soil is an ecosystem rich in biodiversity, however human activities threaten the

dynamic and even the permanence of microorganisms, animals and plants species

which compose this biome. The intensive use of oil and its derivatives are one of the

causes these environmental threats. Among the petroleum, gasoline promotes

harmful effects to the environment and human health. Additionally, the Brazilian

gasoline still has an aggravating, because the legislation provides that the

commercial gasoline contains 25% (v / v) ethanol. This addition increases the water

solubility of gasoline and allows greater diffusion of the contaminant, therefore

increases the contaminated area. So, its necessary to apply treatment methods in

the areas affected by contamination. Treatment options include physico-chemical

techniques and / or biological, but biological techniques have generally lower costs

than physico-chemical techniques, and also have greater acceptance by society and

regulator agency. Therefore, this study was divided into two parts, the first one was

performed in microcosms and aimed to evaluate the nutritional status and moisture

for gasoline bioremediation in clay soil and verify if the variation in the ethanol

percentage in gasoline interfere in bioremediation process. The second part was

performed in cylindrical columns with 60 cm long and 10 cm in radius in order to

verify the completion of the process in different soil depths. The results obtained in

the first stage indicated that the concentration of ethanol tested (25%) did not

interfere in bioremediation process, however, adjusting the soil to 50 ppm of

phosphorus allowed the removal of over 50% of the contaminant in the assays.

Based on that, it was found that the higher moisture content (40%) contributes to

greater efficiency. In the second stage, ethanol also did not interfere in

bioremediation, however allowed the contaminant to reach the bottom of the column

in a shorter time interval. The degradation of the contaminant was negligible in the

soil of nutrients without adjustment, while tests with adjustment of 50 ppm of

phosphorus was possible to remove about 70% of the contaminant. These data

indicate that bioremediation can be applied in the treatment of soils contaminated

with gasoline, the introduction of nutrients is crucial for this, and could also be

observed that the presence of ethanol does not interfere in this process.

LISTA DE FIGURAS

PGINA

Figura 1 Representao dos cinco horizontes de um solo completo 18 Figura 2 Classificao textural dos solos segundo departamento de agricultura dos Estados Unidos da Amrica, 1993

20

Figura 3 Distribuio dos argissolos e dos latossolos no territrio brasileiro

21

Figura 4 Processo de refino do petrleo e as reaes de transformao dos produtos da destilao

27

Figura 5 Principais fontes poluidoras do estado de So Paulo 32 Figura 6 Causas da poluio por postos de combustveis na cidade de So Paulo

33

Figuras 7 Principais combustveis contaminantes do solo no estado de So Paulo

33

Figura 8 Local de coleta do solo argiloso 43 Figura 9 Ilustrao do reator usado no ensaio de diversidade microbiana

52

Figura 10 Testes de percolao do contaminante feitos em coluna (mido: 20% de umidade; saturado: 40%)

53

Figura 11 Placa multipoo usada para a estimativa da concentrao de bactrias hidrocarbonoclsticas pela tcnica do nmero mais provvel