Produção de biosurfactantes por fermentação no estado sólido e desenvolvimento de aplicações para tratamento de solos contaminados por hidrocarbonetos

Abstract

Resumo: Pseudomonas aeruginosa UFPEDA 614, isolada em campos petrolíferos do Nordeste Brasileiro, produziu um biosurfactante do tipo ramnolipídeo, quando cultivada por fermentação em estado sólido utilizando o bagaço de cana-de-açúcar como substrato, enriquecido com solução de sais, glicerol e nitrato de amônio. A produção de ramnolipídeos foi 12,5 g/Kg.S.S (grama por quilograma de substrato seco) expressos em ramnose após 12 dias de cultivo. As propriedades físico-químicas do biosurfactante presente no extrato purificado do material fermentado foram examinadas por tensiometria (tensiômetro Kruss modelo K12) e pelo índice de emulsificação do tensioativo contra diferentes compostos apolares (gasolina, diesel, tolueno e querosene) e foram muito semelhantes às obtidas para os ramnolipídeos produzidos por fermentação submersa, com valores de concentração micelar crítica de 14,3 mg/L e o melhor índice de emulsificação após 24 h (83%) para a gasolina. A utilização do biosurfactante mostrou-se viável para a lavagem de solos contaminados com gasolina, sendo 88,0 % mais eficiente do que a água na remoção de hidrocarbonetos voláteis e não voláteis, segundo a determinação por cromatografia gasosa em sistema headspace dos eluatos. Quando a matéria orgânica contida nos eluatos dos solos foi avaliada por demanda química de oxigênio (DQO), obteve-se 64,2 % mais de eficiência em relação ao uso da água nas mesmas condições, o que confirma a viabilidade de desenvolvimento de diferentes aplicações, sobretudo as ambientais, desse biosurfactante produzido por FES. A utilização da fermentação no estado sólido usando um resíduo agroindustrial de baixo custo pode viabilizar economicamente as aplicações ambientais de biosurfactantes.

Abstract: Pseudomonas aeruginosa UFPEDA 614, isolated from a petrol well in Northeast Brazil, produced a rhamnolipid biosurfactant when grown in a solid-state fermentation on a substrate composed of sugar cane bagasse impregnated with a solution of minerals, glycerol and ammonium nitrate. Rhamnolipid levels reached 12.5 g/kg-DS (gram per kilogram of dry substrate) after 12 days. The biosurfactant was extracted from the fermented solid and purified. Its phyiscochemical properties were then evaluated on the basis of tensiometry (tensiometer Kruss mode K12) and determination of the emulsification index against different apolar compounds (gasoline, diesel, toluene and kerosene). These properties were very similar to those obtained in submerged culture, with a Critical Micellar Concentration of 14.3 mg/L and an emulsification index of 83% against gasoline at 24 h. The biosurfactant was used in the washing of soils contaminated with gasoline, being 88.0% more efficient than water in removing volatile and non-volatile hydrocarbons, as determined on the basis of gas chromatography of the headspace gases of the eluates. The chemical oxygen demands of the organic material in the eluates from the soil demonstrated that washing with a biosurfactant solution was 64.2% more efficient than water under the same conditions. These results suggest that the biosurfactant produced in solid-state fermentation can be used in environmental applications. The use of solid-state fermentation using agroindustrial residues has the potential to make the environmental applications of biosurfactants economically viable.