Prospecção de microrganismos e caracterização de biossurfactantes para a biorremediação de ambientes contaminados com petróleo e seus derivados

Abstract

A contaminação ambiental por hidrocarbonetos de petróleo é uma problemática mundial que demanda soluções sustentáveis e inovadoras de biorremediação, superando as limitações frente a processos físico-químicos tradicionais e ao uso de surfactantes sintéticos. Nesse contexto, os biossurfactantes são moléculas anfifílicas com capacidade de biodisponibilizar contaminantes químicos hidrofóbicos no ambiente, destacando-se como compostos promissores para processos de biorremediação. Contudo, o uso industrial destas moléculas ainda enfrenta limitações devido a dificuldade de purificação do produto final, o alto custo de produção e o baixo rendimento. Portanto, o presente estudo buscou a prospecção de microrganismos de ambientes contaminados com hidrocarbonetos de petróleo a fim de isolar cepas potencialmente capazes de se adaptar a condições de estresse e produzir biossurfactantes que possam ser avaliados quanto à capacidade de emulsificar hidrocarbonetos de petróleo. Foram isolados no total 7 microrganismos de solo contaminado com borra oleosa, sendo cinco bactérias e dois fungos filamentosos. Destes, 1 bactéria identificada como Bacillus sp. destacou-se pelo potencial de produzir biossurfactantes capazes de emulsificar benzeno e manter sua atividade estável por 15 dias de armazenamento a 4 °C. Além desta, uma cepa de fungo filamentoso com características semelhantes à Aspergillus sp. foi selecionada para, junto com Bacillus sp., compor um consórcio microbiano misto a fim de avaliar a capacidade emulsificadora dos biossurfactantes. O consórcio microbiano misto apresentou potencial na emulsificação de diferentes componentes derivados do petróleo para além do benzeno, como tolueno, xileno, hexano e naftaleno, atuando em alguns deles de forma mais eficiente do que as cepas de forma isolada. Além disso, o consórcio destacou-se pela estabilidade frente a diferentes variações no pH. Também, análises de cromatografia gasosa com ionização de chamas (CG-FID) apontaram o potencial dos biossurfactantes produzidos pelo consórcio microbiano em diminuir a concentração livre de benzeno de soluções aquosas, englobando as moléculas em possíveis micelas surfactantes. De forma geral, esses resultados destacam o potencial biotecnológico do consórcio microbiano selecionado como uma estratégia promissora para aumentar a eficiência e a estabilidade dos processos de biorremediação mediados por biossurfactantes em ambientes contaminados por hidrocarbonetos.

Abstract: Environmental contamination by petroleum hydrocarbons is a global issue that demands sustainable and innovative bioremediation solutions, overcoming the limitations associated with traditional physicochemical processes and the use of synthetic surfactants. In this context, biosurfactants are amphiphilic molecules capable of increasing the bioavailability of hydrophobic chemical contaminants in the environment, standing out as promising compounds for bioremediation processes. However, the industrial use of these molecules still faces limitations due to difficulties in final product purification, high production costs, and low yields. Therefore, the present study aimed to prospect microorganisms from environments contaminated with petroleum hydrocarbons in order to isolate strains potentially capable of adapting to stress conditions and producing biosurfactants that can be evaluated for their ability to emulsify petroleum hydrocarbons. A total of seven microorganisms were isolated from soil contaminated with oily sludge, including five bacteria and two filamentous fungi. Among these, one bacterium identified as Bacillus sp. stood out for its potential to produce biosurfactants capable of emulsifying benzene and maintaining stable activity for 15 days of storage at 4 °C. In addition, a filamentous fungal strain with characteristics similar to Aspergillus sp. was selected to, together with Bacillus sp., compose a mixed microbial consortium in order to evaluate the emulsifying capacity of the biosurfactants. The mixed microbial consortium showed potential in the emulsification of different petroleum-derived components beyond benzene, such as toluene, xylene, hexane, and naphthalene, acting more efficiently on some of them than the individual strains alone. Furthermore, the consortium stood out for its stability under different pH variations. Analysis of gas chromatography with flame ionization (GC-FID) also indicated the potential of the biosurfactants produced by the microbial consortium to reduce the free concentration of benzene in aqueous solutions by incorporating the molecules into possible surfactant micelles. Overall, these results highlight the biotechnological potential of the selected microbial consortium as a promising strategy for enhancing the efficiency and stability of biosurfactant-mediated bioremediation processes in hydrocarbon-contaminated environments.