PATENTE - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO SUBTERRÂNEA PARA DERRAMES DE PETRÓLEO OU ESGÔTO COM APLICAÇÃO DE MISTURA MICROBIOLÓGICA E MÉTODO DE FUNCIONAMENTO

UFBA. Instituto de Química (Salvador). Cristina Quintella; Odete Gonçalves. PI BR 0335310, “Estação de Tratamento Subterrânea para derrames de petróleo ou esgôto com aplicação de mistura microbiológica e método de funcionamento", 28 dez. 2012.

Campo da invenção

A presente invenção trata de uma estação submarina de tratamento de sedimentos contaminados com petróleo, derrames, efluentes residuais marítimos o qual encerra na sua estrutura uma plataforma submarina ou subterrânea brindada ou fechada em concreto com acesso para manutenção, composta de mais três tanques em declive com: Tanque nº1 “espalhamento”, tanque nº2 “reservatório residual”, o tanque nº3 de “captura”.

FIGURA1: Estação de tratamento, figura total

A Figura 2 apresenta base cabine de comando, maquinário centrifugador com temperatura e saída de injeção.

A Figura 3 apresenta tanque 1, recipiente amplo e aberto com caimento para fosso em declive vertical acentuado, geração de pressão.

A Figura 4 apresenta características do fosso vertical, com atenção para base de construção reforçada e superfície aberta com liberação dos voláteis (pequenas moléculas).

A figura 5 apresenta o tanque 2, grande reservatório de sedimentação e separação de fases, sólido/líquido, com vazão líquida e pastosa. Ainda neste tanque uma saída lateral do sedimento biorremediado com programação periódica.

A figura 6 apresenta o tanque 3, pequeno coletor de biopolímeros pastoso, residual sobrenadante, com saída para a solução aquosa a ser tratada.

RESUMO

ESTAÇÃO DE TRATAMENTO SUBTERRÂNEA PARA DERRAMES DE PETRÓLEO OU ESGÔTO COM APLICAÇÃO DE MISTURA MICROBIOLÓGICA E MÉTODO DE FUNCIONAMENTO

A presente invenção refere-se a uma estação subterrânea ou plataforma marítima composta de um tanque na superfície e três tanques introduzidos no seu interior hermeticamente fechado. O tanque de superfície recebe petróleo derramado, rejeito petroquímico, borra oleosa ou de esgoto doméstico, neste é feito a adição dos componentes de uma mistura microbiológica de tratamento, BR n. PI 1004444-2 A2, 03 mar. 2010. O produto é canalizado para o 1º tanque de “espalhamento” e direcionado ao fosso canal de queda livre; deste entra no tanque nº2 “reservatório residual”, onde com a pressão da queda livre armazena a mistura que pela ação físico-química e microbiológica é feita a separação do material sólido, líquido, gasoso em fases.  Conforme a razão injeção/vazão obtém o equilíbrio e expulsa para o 3º tanque de “captura” o sobrenadante “Biopolímero” e solução aquosa para tratamento. Tal produto é capturado da ação dos microorganismos e retenção/aglutinação das partículas residuais e de óleo, proveniente dos aminoácidos, microorganismos e vegetais. Além disso, possui um aparador na parte superior interna da estação de tratamento, que funciona como uma gaveta ao ser removido os cristais de halita com as moléculas orgânicas reorganizadas pela condensação e solidificação. Os produtos gerados poderão ser utilizados na indústria de Biotecnológia e Biomédica/Biossensor

PROSPECÇÃO DE MICROBIOLOGIA DE DEGRADAÇÃO DE ÁREAS IMPACTADAS COM PETRÓLEO ATIVADOS POR FUNGOS E SUBPRODUTOS DO BIODIESEL DE MAMONA

Odete Gonçalves¹, Dra. Cristina Maria Quintella^2*, Gabriela Silva Cerqueira³ 

^1,2,3 Universidade Federal da Bahia, Instituto de Química, Campus Universitário de Ondina, Avenida Barão de Geremoabo s/n, CEP 40170-290 - Salvador, BA - Brasil
Telefone: (071) 32836842 Ramal: 3284

RESUMO

A microbiologia de degradação de hidrocarbonetos em áreas impactadas por petróleo constitui um campo de pesquisa em pleno desenvolvimento. Os fungos produzem enzimas extracelulares oxidativas capazes de quebrar compostos de policíclicos aromáticos de cadeia longa, transformá-los em compostos assimiláveis ao metabolismo. A utilização destes no petróleo com adição dos resíduos do biodiesel de mamona é um projeto em desenvolvimento que muito se tem a investigar no campo da biotecnologia. Para conhecimento mais específico foi investigado na literatura científica internacional banco de patentes, Espacenet e no âmbito nacional INPI utilizando palavras chaves. Verificaram-se os maiores índices de depósito na década de 50 destacando-se ano 1950, pelas empresas Shell Int Research e Du Pont, países Estados Unidos e Reino Unido diferenciando-se em relação aos demais. Na Classificação Européia destacou-se a sessão C, Química e Metalurgia, potencializando a química orgânica, corantes tintas e polidores, resinas naturais, Indústrias do Petróleo, gás e do coque.

Palavras Chave: Petróleo, fungo, Mamona, Fluorescência

ABSTRACT

The microbiology of hydrocarbon degradation in areas affected by oil is a search field in full development. The fungi produce extracellular oxidative enzymes able to break compounds polycyclic aromatic long-chain, transforming them into compounds assimilable metabolism. The use of the oil with the residue of biodiesel from castor bean is an ongoing project that has long been investigating the field of biotechnology. For more specific knowledge was investigated in international scientific literature database of patents, Espacenet and national PTO using keywords. There were higher rates of deposit in the 50 years with emphasis on 1950, Shell Int Research companies and Du Pont, countries the United States and United Kingdom in differentiating itself from the rest. In the European Classification stood out Session C, Chemistry and Metallurgy, increasing the organic chemistry, dyes, paints and polishes, natural resins, Industry Oil, gas and coke.

Key words: Petrol, Fung, Castor, Fluoresce

* Cristina@ufba.br

Área tecnológica: Recuperação de petróleo; Tratamento de efluentes e áreas impactadas e água

Introdução

A Agência de Proteção Ambiental estabelece como principais contaminantes do solo, em ordem crescente: cloroalifático, pesticidas, hidrocarbonetos aromáticos, cloro aromático, aromáticos simples e outros. Muitos têm sua origem na industrialização do petróleo bruto, outros nas indústrias químicas e atividades agrícolas. No âmbito da biorremediação, os mais visados são os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs), os hidrocarbonetos halogenados, xenobióticos de grande persistência no solo, e os derivados nitrogenados do nitrotolueno.

A microbiologia de degradação de hidrocarbonetos constitui um campo de pesquisa em pleno desenvolvimento. Tal interesse deve-se ao impacto que estes compostos podem causar no meio ambiente e à crescente utilização de procedimentos microbiológicos de descontaminação de solos, em razão de derramamento acidentais (BONAVENTURA; JOHNSON, 1997).

As contaminações com hidrocarbonetos do petróleo são distúrbios que modificam o ambiente natural e sua capacidade de auto-renovação (QUINTELLA et al., 2009). Neste sentido, vê-se que o benefício maior da aplicação da biorremediação, isto é, aceleração do processo de biodegradação, é a mineralização, obtendo como produto final CO₂ e H₂O pela via aeróbica, assim como formação de biomassa, (CUNHA, 1996).

Para Uña e Garcia (1983), a transformação dos hidrocarbonetos pelos microrganismos pode ser facilitada pela produção de enzimas como catalisadores biológicos que controlam as reações bioquímicas, produzindo energia e material necessário para a proliferação de novas células microbianas.

Os fungos produzem enzimas extracelulares oxidativas capazes de quebrar compostos de policíclicos aromáticos de cadeia longa e transformá-los em compostos assimiláveis ao seu metabolismo. Estas enzimas hidrolisam ligações peptídicas, liberando peptídeos que são degradados a aminoácidos livres pelas peptidases (RODWELL, 2009). Importante salientar, também, que estudos indicam o aumento da biodisponibilidade de policíclicos aromáticos (HPAs), aumento da taxa de solubilização dos metais pesados e aumento de solubilização de naftalenos pelo uso de biossurfactantes (NITSCHKE; PASTORE 2002).

O estudo de fungo no petróleo envolvendo os resíduos do biodiesel de mamona é um projeto de pesquisa ainda em desenvolvimento que muito se tem a investigar no campo da biotecnologia. Para se obter conhecimento mais específico foi investigado na literatura científica internacional de banco de patentes, Espacenet em Worldwide, no âmbito nacional INPI e por Classificação Européia em Códigos de Patentes.

Estes conhecimentos servirão de base para a implantação do experimental que tem por objetivo remediar e solubilizar residual de derrames de petróleo e verificar a transformação após adição de fungos para o processo de biorremediação. Além disso, acompanhar as etapas de desenvolvimento dos fungos na mistura biológica e demonstrar através das análises de fluorescência, a dispersão, transformação e provável recuperação do sedimento. Com esta finalidade de recuperação de áreas com derrames de petróleo, e como desenvolver estudos que possibilite a remediação destes sedimentos, foi implantado na localidade de Madre de Deus, Recôncavo Baiano, um laboratório de campo para desenvolvimento experimental em biorremediação pelo instituto de Geociências onde se têm a oportunidade de realizar práticas experimentais. Neste local pretende-se coletar com testemunhador, sedimento com petróleo exsudado do manguezal para sua caracterização de referencia. Este serão analisados por espectrofluorímetria de fluorescência molecular entre outras análises. Direcionando-se assim os estudos obtidos nos resultados de tratamento de dados já relacionados na literatura. Para tal caracterização será utilizado o programa estatístico Origin® com produção de mapas de fluorescência o que possibilitará uma melhor avaliação dos dados obtidos.

Descrição da Tecnologia

O estudo de prospecção científica tecnológica aqui descrito compreende uma investigação no banco de dados da Espacenet com documentos de patentes a nível mundial no INPI a nível nacional, contendo informações sobre invenções e desenvolvimento técnico como também, conseqüentemente uma busca mais específica nos bancos de dados por Classificação Européia em Códigos de Patentes. Através do uso da Espacenet pode-se obter acesso direto à EPO com pesquisas de bancos de dados em Alemão, Inglês e Frances. A técnica abrange uma indicação do domínio técnico relacionado com a invenção e descrição detalhada na forma de como foi realizado cada invento e como este pode ser utilizado na aplicação industrial, e quais as indústrias que mais os aplicam. Demonstra uma síntese do estado da técnica anterior suficiente para a compreensão da invenção. É possível usar as respectivas funcionalidades de pesquisa textual, e adequar ordenadamente separando os documentos por partes que se tenha maior interesse em seu conteúdo conforme o objetivo pesquisado.

A espectrofluorimetria é uma técnica que observa a fluorescência molecular geralmente a partir da excitação por comprimentos de onda superiores a 200 nm. Esta é emitida pelo decaimento de um estado energético eletronicamente excitado que é obtido a partir da absorção da radiação eletromagnética pelo estado fundamental. A espectrofluorimetria completa consiste na excitação da amostra num comprimento de onda fixo e na detecção da emissão em todos os comprimentos de onda, sendo o processo repetido mudando apenas o comprimento de onda de excitação.

Metodologia ou Escopo

A metodologia consiste da busca de patentes em bases de dados, por códigos de classificação de campos tecnológicos conforme o objetivo da pesquisa. Este trabalho se desenvolveu buscando os principais dados, em patentes, que possibilitaram informações no campo da pesquisa de derrames de petróleo e áreas impactadas, utilizando os fungos como agente microbiano biorremediador e produtos vegetais como bioestimulante.

Com esta visão foram selecionados os dados utilizando combinação de palavras-chave específicas em buscas no campo dos títulos e resumos. No tratamento dos dados foram excluídas parentes repetidas e famílias de patentes. No entanto para gerar os gráficos foram selecionados países e depositantes com mais de três patentes.

A pesquisa foi realizada utilizando uma combinação de palavras-chave e código de classificação européia como mostra a tabela 1. A sessão que mais se destacou foi a Sessão C, que corresponde a Química e Metalurgia, nesta verificou-se um aumento significativo de número de patentes depositadas como também em subseções como C07, química orgânica, C08, C09 resinas naturais, C10 indústria de petróleo e combustíveis C11 gorduras óleos animais e vegetais. Para um estudo mais abrangente ainda na Classificação Européia foram selecionados os códigos da seção A- Necessidades Humanas, B- Operações de Processamento e D- Têxteis; Papel.

Tabela 01: Palavras chave em banco de dados Espacenet

Petrol*	Fung*	Castor*	Degradat*	Surfac*	Fluoresce*	Bioremed*	Código C	Espacenet
X	x							439
X			X				x	183
X	x		X					13
X	x		X				x	3
X						x		70
X	x					x		3
	x	x				x		0
X	X			X		x		2
X	X	X						29
X				x		x		8
	x					x		38
X		x	X					4
X					X		X	50
		X		X	X			11

Tabela 02: Palavras chave em bancos de dados INPI

Degradação	Biocombustível	Fluorescência	Biodegradação	Glicerina	INPI
	X			X	12
	X				11
		X			4
X			X		11
				X	310
			X		45
X					84
	X			X	2

Descrição das seções da Classificação Européia de Patente; Base: Espacenet

Número: Keyword (s) no Título ou Resumo

Seção A – Necessidades Humanas

A – Agricultura; silvicultura; pecuária; caça; captura em armadilh; pesca.

A61 – Ciência médica ou veterinária; Higiene.

Seção B - Operações de Processamento; Transporte; Separação; Mistura.

Seção C: Química: Metalurgia

C07 – Química orgânica.

C08 – Compostos; Macromolares orgânicos sua preparação ou seu processamento Químico; Composição baseada nos mesmos.

C09 – Corantes tintas e polidores; RESINAS Naturais; Adesivos composições não abrangentes em outros locais; aplicações de materiais não abrangentes em outros locais.

C10 – Indústria do Petróleo do gás e do coque gases técnicos contendo monóxido de carbono. Combustíveis; lubrificantes; Turfa.

C11 – Óleos animais ou vegetais; gorduras; substancias graxa ou ceras; ácidos graxos derivados dos mesmos detergentes; velas.

Seção D - Têxteis; Papel

Têxteis ou Materiais Flexíveis não incluídos em outro local

Fios; Acabamento mecânico de fios ou cordas; Urdidura ou Tecedura; Tecelagem

Resultados e Discussão

           

Figura 1: Empresas que mais depositaram patentes.

Foram pesquisadas as empresas que se destacaram com mais de 4 patentes. A empresa DU PONT ((US) dispara na frente com 23% e a empresa SHELL INT RESEARCH (NL) corresponde a 18%, seguida das empresas STANDARD OIL DEV CO (US) e a BATAAFSCHE PETROLEUM (US) num índice de 11%, as demais empresas titulares um percentual de 9%.

Figura 2: Evolução anual dos depósitos de patentes

A primeira patente foi depositada no ano de 1928 e foram encontradas 21 no período de 1928 a 1950. Na década de 50 destaca-se nos depósitos de patentes o ano de 1955 que apresentou maior pico com 8 patentes. Seguido pelo ano de 1959 com 7 patentes onde se observa em ambos um maior estudo nesta área. Depois destacando-se os anos 1961 e 1965 com 5 patentes. Nos anos mais recentes se observa um declinio no domínio tecnológico o que se torna uma oportunidade com potencial para desenvolver novas invenções da ciência e tecnologia com aplicação no mercado nascional e  internacional, na área do petróleo e biosurfactantes de microorganismos.

Figura 3: Depósito de patentes por países

O país que se destaca depositando mais patentes é os Estados Unidos, com 48 patentes, seguido do Reino Unido com 37 patentes. Os demais países como Suíça, França, Alemanha, Japão e Holanda apresentam uma apropriação mais modesta.

            Figura 4: Empresas depositantes com percentual de 1 a 10 patentes

Verificou-se que 80% das empresas possuem apenas 1 (uma) patente, com 3 patentes tem 6%, com 2 patentes tem 4% , seguida de 4 patentes com percentual de 5% e 5 patentes com 3%, aumentando o número 8 patente em apenas 1% das empresas e finalmente empresas aplicantes com 10 patentes num percentual de 1%.

            Figura 5: Classificação Européia por Códigos seção C

A Classificação Européia por códigos na sessão C é a totalidade da prospecção, mais especificamente a sessão C07 de Química Orgânica abrange o maior volume de patentes depositadas com 88 citações, seguida da C09 que trata de Corantes tintas e polidores; Resinas Naturais com 63 citações, logo abaixo a C10 Indústria do Petróleo do gás e do coque gases técnicos contendo monóxido de carbono. Combustíveis; lubrificantes; Turfa, com 61 citações de patentes. As demais são menos expressivas.

Além do código C por Classificação Européia obteve-se também com destaque a sessão B: Operações de Processamento; Transporte. Separação; Mistura, com 24 citações; sessão A61: Necessidades Humanas, Agricultura, com 17 citações; sessão A01 e sessão D1: Têxteis; Papel, ambas com 13 citações.

Como resultado da prospecção científica foi averiguado que com as palavras chaves usadas os maiores índices de depósito de patentes foram nos anos de 1955 e 1959, pelas empresas Shell Int Research e Du Pont, nos países Estados Unidos e Grã-Bretanha com grande destaque em relação aos demais países.

Na Classificação Européia foi feito um estudo mais direcionado na sessão C em Química e Metalurgia, destacando a química orgânica, corantes tintas e polidores, resinas naturais e as indústrias do petróleo do gás e do coque gases tóxicos.

Comentários Finais

            Foi possível identificar que os países que mais se destacaram foram os Estados Unidos e o Reino Unido, sendo as principais empresas a estadunidense DU PONT e a holandesa SHELL. Destacando-se a década de 50, como os anos de maior depósito.

            Além disso, observa-se que é viável o investimento na pesquisa na área de mamona, fungos e petróleo. Visto que há pouco conhecimento científico e pouco domínio tecnológico. Assim este estudo pode contribuir para identificar novas áreas para o desenvolvimento de tecnologias utilizando processos microbiológicos.

Perspectivas.

Como perspectiva para estudos mais específicos destaca-se a mamona como um vegetal, que contém substâncias que contribui para a desparafinação do petróleo, e que são utilizadas como substrato para os fungos como Aspergillus fumigatus, e estes aceleram a biorremediação dos hidrocarbonetos auxiliados pelos metais de transição.

Como técnica destaca-se a fluorescência molecular com perspectiva de desenvolver bons trabalhos de investigação, principalmente com proteínas biofluorescentes e substâncias orgânicas, estas possibilitam acompanhar o desempenho das reações bioquímicas de transformação das substâncias moleculares.

Como perspectivas nas Biociências fazem-se necessário um estudo específico na área de inibição da formação de cristais inorgânicos pela reação de moléculas orgânicas simples (metalo-enzimas), carbenos quirais com metal. É uma técnica nova, com poucos trabalhos na literatura, mas que abre uma nova perspectiva para as soluções com regeneração própria do meio ambiente e para com as energias renováveis.

Referências

¹BONAVENTURA, C.; JOHNSON, F. M. Healthy environments for healthy people: Bioremediation today and tomorrow. Environmental Health Perspectives, v. 105, p. 5-20, 1997.

²CUNHA, C. D. da. Avaliação da biodegradação de gasolina em solo. 1996. 162 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 1996.

³NITSCHKE, M.; PASTORE, G. M. Biossurfactantes: propriedades e aplicações. Quím. Nova, Campinas, v. 25, n. 5, p. 772-776, 2002.

⁴QUINTELLA, C. M. et al. Cadeia do biodiesel da bancada à indústria: uma visão geral com prospecção de tarefas e oportunidades para P&D&I. Quím. Nova, Campinas, v. 32, n. 3, p. 793-808, 2009.

⁵RODWELL, V. W. Catabolism of Proteins & Amino Acid Nitrigen. Biomedical Importance. Japão, n. 28, 2009.

⁶UÑA, G. V.; GARCÍA, M. J. N. Biodegradation of non-ionic dispersants in see water. European Journal of Applied Microbiology and Biotechnology. v. 18, n. 5, p. 315-319, 1983.