MAPEAMENTO TECNOLÓGICO DE REAÇÕES DO COMPOSTO TIOUREAS COM MOLÉCULAS DE AMIDA NA OBTENÇÃO DE PRODUTOS FARMACÊUTICOS DE USO COSMÉTICO E TERAPÊUTICO

PROTÓTIPO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES CONTAMINADOS COM PETRÓLEO PARAFÍNICO PARA PRODUÇÃO DE BIOATIVOS FUNGICOS, CARACTERIZAÇÃO, PURIFICAÇÃO E UTILIZAÇÃO INDUSTRIAL

8º CONGRESSO BRASILEIRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EM PETRÓLEO E GÁS

AUTORES:
Odete Gonçalves1, Paulo Fernando de Almeida2, Cristina M. Quintella3

INSTITUIÇÃO:
Bolsista PRH-45 ANP, odegoncalves7@gmail.com, 1,2 Departamento de Ciências da Biointeração, Instituto de Ciências da Saúde, Universidade Federal da Bahia. 3Departamento de Físico/Química, Instituto de Química, Universidade Federal da Bahia (UFBA)

Este Trabalho foi preparado para apresentação no 8° Congresso Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento em Petróleo e Gás - 8° PDPETRO, realizado pela a Associação Brasileira de P&D em Petróleo e Gás - ABPG, no período de 20 a 22 de outubro de 2015, em Curitiba/PR. Esse Trabalho foi selecionado pelo Comitê Científico do evento para apresentação, seguindo as informações contidas no documento submetido pelo(s) autor(es). O conteúdo do Trabalho, como apresentado, não foi revisado pela ABPG. Os organizadores não irão traduzir ou corrigir os textos recebidos. O material conforme, apresentado, não necessariamente reflete as opiniões da Associação Brasileira de P&D em Petróleo e Gás. O(s) autor(es) tem conhecimento e aprovação de que este Trabalho seja publicado nos Anais do 8° PDPETRO.

Abstract: This work presents a biotechnological process oil and gas recovery in mature fields through microbial consortium with bioactive production. Using a combination of glycerin and castor bean biofuel industry co-products paragraph stimulate fungi Aspergillus sp action and Penicillium sp of the agreement with the patent filing INPI, PI10004444-2 2010. To evaluate the best oil recovery and bioactive production was built one prototype "Treatment Plant" from "fram" metallic with 1.50 m in height and 1.20 m in length and width, with an opening paragraph one injection to microbial consortium in the area and three tanks introduced into his tightly closed: Tank 1 - to spread and a gap freefall; Tank 2 - residual reservoir not wed with a pressure of freefall and stored the consortium that, for the physicochemical and microbiological action allows make a separation to solid material, liquid and volatile; Tank 3 - makes a supernatant capture and aqueous solution, which formed after 20 days biopolymers. In microbial consortium consisting of production of water, exuded mangrove sediment and co-products has been a breach of hydrocarbons large chains, the use of volatile molecules for the fungal population and degradation of molecules more allowing oil flow. Also as a result the resultant was synthesized biopolymer retention/aglutination of the particles and residual oil from the amino acids, vegetables and microorganisms. The generated products used may be in industry biotechnology and biomedical.

Introdução
A biorremediação é um processo conduzido pela ação de microorganismos como bactérias e fungos, que utilizam os hidrocarbonetos como nutriente, tornando-se responsáveis pela descontaminação de ambientes impactados por petróleo. Acidentes com derramamentos de petróleo afetam as praias, sendo carregado pelas correntes marítimas, chegando aos manguezais, aonde vem a ser letal para uma variedade de formas de vida, como plâncton, peixes e mariscos, pássaros e mamíferos marinhos. Com o aumento da produção da indústria petrolífera estes acidentes são mais freqüentes e envolvem cada vez maiores áreas em contaminação por hidrocarbonetos, necessitando assim de medidas tecnológicas de limpeza. Neste cenário a biorremediação se apresenta como uma técnica vantajosa por ser de baixo custo.
UÑA e GARCÍA (1983) citam que a transformação dos hidrocarbonetos pelos microorganismos pode ser facilitada através da produção de enzimas como catalisadores biológicos as quais controlam as reações bioquímicas, produzindo energia e material necessário para a proliferação de novas células microbianas. Os fungos geram proteases, enzimas protéicas que interagem com o aminoácido cisteína produzida na etapa inicial, liberando metais de transição, permitindo a propagação da população fúngica. Os fungos produzem enzimas extracelulares oxidativas, capazes de quebrar compostos 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). A presença de sais permite que o meio torne-se ácido, o que favorece também o aumento da população da colônia.
A UNESP BR n PI 1004281-4 A2, SILVA, L. R. (2010), trata de um processo de tratamento dividido em três partes distintas: 1- processo físico retirada de sólido por peneiramento; 2- biofísico, aeração diminuição da matéria orgânica; 3- físico-químico, aplicação de produto químico para formação de flocos no misturador estático com fluxo hidráulico e posterior retirada no flotador; este processo é eficiente porém utiliza produtos químicos que tornam o processo dispendioso, como também seu produto “formação de flocos” não é reutilizado industrialmente para torná-lo mais acessível.
Aqui foi desenvolvido um protótipo estação de tratamento para estudos de derrame de petróleo, resíduos petroquímicos, que comporta em sua estrutura uma plataforma superior de comando ao nível da superfície com anexo fechada em “fram” metálica com acesso para manutenção, composta de mais três tanques em declive com: Tanque nº1 “espalhamento”, tanque nº2 “reservatório residual”, o tanque nº3 de “captura”.
Este trabalho teve como objetivo desenvolver um protótipo “estação de tratamento” com a
finalidade de fazer a recuperação de efluentes contaminados com petróleo parafínico e a produção em
maior escala de biopolímeros bioativos para aplicação em biotecnologia industrial.

Metodologia

Este trabalho trata de uma estação de tratamento interligada com processos físicos, como

centrifugação e aumento de temperatura na homogeneização dos componentes do consórcio

microbiano. Processo físico no espalhamento e queda livre no fosso, contribuindo para a volatilização

e separação residual sólido líquido e gasoso. Entretanto refere-se ainda a uma estação de tratamento de petróleo, formado por um complexo de tanques (Figura 01), o maquinário base na superfície e cabine de comando (Figura 02) mais três tanques dentro de um reservatório submerso ou subterrâneo.

O protótipo comporta em sua estrutura uma base ao nível superior, na superfície do

equipamento, “acumulação/geração”, um agitador/processador para homogeneização do consórcio

microbiano componentes da mistura quantificada com elevação da temperatura entre 40 à 85ºC.

Assim sendo refere-se a um sistema aeróbico e anaeróbico integrado para biorremediação de

sedimento contaminado, utilizando um consórcio microbiano descrito em nosso depósito UFBA n PI

1004444-2 A2, (2010), cujas instruções são incorporadas neste trabalho por meio de referência

(QUINTELLA e GONÇALVES, 2010). O consórcio microbiano citado faz uma das partes integrante

no processo de transformação microbiológica acelerando as reações físico-químicas com as quais

resultam novos processos que produzem produtos específicos. 

Figura 2 -Base cabine de comando, maquinário
centrifugador com temperatura e saída de injeção

Figura 1-Estação de tratamento em suas fases de
funcionamento, com injeção, espalhamento, queda
livre, sedimentação e coleta

Para tanto após as tomadas das medidas exatas da formulação, é feita a centrifugação com homogeneização da massa e adicionado os fungos proporcionalmente.
Tal consórcio é direcionado ao pavimento inferior com possibilidade de grande espalhamento
(Figura 3), tornando-se uma massa fina, provocando a primeira evaporação de micro moléculas ou
substancias voláteis em área amplas descoberta no 1º nível, dentro de uma estação de tratamento
fechada.
Nesta etapa a ação biológica bioprocessa a ricina contida na torta de mamona, gerando novos aminoácidos em geral cisteína, e oxigênio que é bioprocessado para gerar energia química e aumentar a eficiência do processo metabólico microbiológico, resultando um material homogêneo em processo de transformação; ocorre nesta etapa o crescimento da colônia de fungos.
Possui canal de fosso horizontal do qual será redirecionado em grande proporção para um
segundo fosso ou canal queda livre em vertical.
Essa massa condensada em crescente injeção e expansão cai no fosso com alto declive (Figura
4) exercendo a gravidade e pressão de impacto causando a liberação dos hidrocarbonetos leves e
substancias voláteis.
Entra em processo de mineralização e sedimentação com separação de fases, sólido/líquido e gasoso no grande tanque receptor. Conforme a razão injeção/vazão obtém o equilíbrio,proporcionando um sobrenadante emulsificado (biopolímeros) e uma solução aquosa para coleta no tanque nº3.



Figura 3 -Tanque 1, Desenho e foto de recipiente amplo e aberto com caimento para fosso em declive.
Figura 4 -Tanque 2, Desenho e foto do reservatório de sedimentação e separação de fases,
sólido/líquido, com vazão líquida e pastosa.

O tanque 3 contém na altura do ½ proporcional, duto de saída para solução aquosa com transmissão de fechamento, acima na razão de 1/3 canal de saída para a polimerização residual sobrenadante. Conforme PI UFBA 221109478318, QUINTELLA e GONÇALVES, (2011), liberar solução aquosa do processo de hidrólise, para ser tratada e biopolímero sobrenadante do tanque 2 com saída de vazão para o tanque 3 a ser capturado.

Resultados e Discussão
A estação de tratamento utiliza um consórcio microbiano com fungos, co-produtos do biodiesel, glicerina e torta de mamona para descontaminação de sedimento manguezal contaminado com petróleo. Este processo contribuiu influenciando as propriedades físicas/química e microbiológica o que permitiu a transformação de limpeza após tratamento microbiológico por fungos resultando a produção de biopolímeros. Os processos que envolveram tais transformações dentro da estação de tratamento inicialmente foram caracterizados por homogeneização do consórcio, como conseqüência a volatilização de moléculas leves abaixo de 10 carbonos, pressão por queda livre, mineralização e soimbilização dos mineralóides, decantação e formação da emulsão biopolímeros protéicos.
No tanque 1 “espalhamento” a ação biológica bioprocessou a ricina contida na torta de mamona, obteve a geração de novos aminoácidos de cisteína, e bioprocessou o oxigênio o que gerou energia química e aumentou a eficiência do processo metabólico microbiológico. Portanto, resultou um material homogêneo em processo de transformação que foi metabolizado contribuindo para o crescimento da colônia dos fungos.
Através dos fungos houve a geração das proteases, enzimas protéicas que interagiram com o aminoácido cisteína produzido na etapa inicial e liberaram os metais de transição, que permitiu a propagação da população fúngica. Com a escassez dos nutrientes fornecidos inicialmente, glicerina e torta de mamona, os microorganismos passaram a processar os contaminantes disponíveis no meio preferencialmente para os fungos, os hidrocarbonetos aromáticos.

Figura 5 –Tanque 3 e foto coletor de biopolímero pastoso, residual sobrenadante, com saída para a solução aquosa a ser tratada.

A presença da glicerina bruta com suas impurezas altera a tensão interfacial, atua na viscosidade e permite que o fungo atue mais intensamente sobre a ricina, provocando uma fermentação, dióxido de carbono gasoso que torna o meio mais poroso e permite que os compostos voláteis contaminantes sejam capturados.
O sobrenadante biopolímero protéico após caracterização mostrou conter uma proteína “amida” proveniente do processo de hidrólise e captura das substancias ciclisadas e gasosas para a produção de biopolímeros formado por aminoácidos de microorganismos e vegetais com retenção e aglutinação das partículas de óleo. Este produto resultou depósito de patente (BR/UFBA n PI 221109478199, 2011) e possui ampla aplicação na indústria de Biotecnologia e Biomédica.

Conclusões
A estação de tratamento com o processo microbiológico aumento da proliferação dos fungos pelo uso dos bioestímulos glicerina e torta de mamona encontrada no consórcio microbiano. Realiza processo químico e biológico de transformação de novos compostos orgânicos para a sintetização dos biopolímeros protéicos conseqüentemente biorremediação do sedimento manguezal contaminado com petróleo. Promove o aumento significativo de degradação dos hidrocarbonetos contribuindo para no processo de biorremediação de solos impactados. Cujo desenvolvimento permite a obtenção de um sobrenadante, biopolímeros protéicos gelatinoso com elasticidade resultante de processos microbiológicos.
O protótipo estação de tratamento mostrou ser um equipamento de baixo custo, de fácil manipulação e eficiente para a produção em larga escala de biopolímeros contendo moléculas encapsuladas de uma proteína amida com aplicação na indústria de biotecnologia e biomédica.

Agradecimentos
Os autores agradecem ao Laboratório de Estudos de Petróleo (LEPETRO) do Instituto de Geociências da Universidade Federal da Bahia, ao Laboratório LabLaser - Laboratório de Cinética e Dinâmica Molecular do Instituto de Química (IQ/UFBA), Departamento de Ciências da Biointeração, ICS/UFBA e ao Laboratório de Microbiologia e Bromatologia da Faculdade de Farmácia, Dep. Análises Clínicas e Toxicológicas FFAR/UFBA, no que se refere aos conhecimentos adquiridos ao longo do desenvolvimento dessa pesquisa, pela oportunidade e incentivo de ter desenvolvido esse trabalho.

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Atividades de Pesquisa ou Serviços Tecnológicos relacionados à especialização desenvolvidas

- Preparação do experimental com semeadura e acompanhamento microbiológico. Foram separados os produtos e quantificados com adaptação equivalente à Patente de Invenção UFBA (QUINTELLA, GONÇALVES, 2010) nas proporções, para a semeadura e posterior repique dos agentes fungicos Aspergillus flavus e e Penicillium spp em Placas de Petri. Nestas placas após 3 meses se dá o inicio da produção natural dos bioativos cristalizados Para acelerar o processo de cristalização dos bioativos, as placas foram colocadas em estufa à 37º por 20 dias o que possibilitou o aumento da cristalização em menor tempo. As placas de Petri com os cristais foram registradas com fotos em microscópio e lupa eletrônica na modalidade normal e 3D. O produto cristal protéico foi analisado em Fluorescência Molecular e em Infravermelho (FT-IR) obtendo-se os espectros em gráficos a serem analisados. - Experimental de Consórcio Microbiano em Aquário Foi feito um pré-teste de biorremediação com produção de Biopolímeros protéicos através do consórcio microbiano: agente fungo Aspergillus flavus e os produtos glicerina Bruta e torta de mamona, água de produção e sedimento manguezal/areia calcinada. - Metodologia: Foi utilizado um aquário com 8 cubetas. Para cada cubeta foram pesados 24,20 g de torta de mamona, 24,65 g de glicerina bruta, 622,00 de substrato manguezal contaminado com petróleo parafínico mais areia e 50 mL de solução salina (água de produção). Foram repetidos os pesos para cada cubeta do experimental. Estas foram colocadas num recipiente e levado ao aquecedor à 87ºC por 7  min com agitação a fim de ser homogeneizado, resultando em uma pasta uniforme.  Foram colocadas nas cubetas do aquárias devidamente acondicionadas, suspensas, nas tabuas de madeira que serviam de suporte. Após repouso em temperatura ambiente foram adicionadas cepas do fungo Aspergillus flavus e acomodadas para o trabalho de biorremediação e produção de biopolímeros. Em seguida foram adicionadas no fundo do aquário, água de produção proporcional até a altura de 20 cm (4 dedos). O aquário experimental totalmente organizado em suas etapas de procedimento foi armazenado dentro do protótipo, fechado como segurança. Além disso, ficou protegido em local próprio reservado para a sua produção microbiológica. Acompanhamento físico/químico do experimental e registrado para posterior análise. Em 05/01/16 foi registrado com foto da área aquosa do aquário contendo biopolimero. Observou-se a produção de biopolimeros com registros de fotos.Como curiosidade com o balanço do aquário a película biopolímero que estava solta grudou na parede de vidro do aquário. Houve boa quantidade de biopolímeros. Em 17/02/16 findo o período de biorremediação, foram colocadas as provetas em sacos plásticos para serem levados ao auto-clave para desinfecção. Em seguida foram registrados com fotos os biopolimeros produzidos. - Resultados Preliminares Foi reservado e armazenado em um frasco shot uma porção de biopolimero a fim de  serem analisados os bioativos. Foi colocado hipoclorito de sódio na solução aquosa contendo o biopolimero e retirada a solução para ser descartada sem contaminação. Quanto aos biopolímeros foram limpos com hipoclorito de sódio, peneirados, colocados em placa de Petri  e colocadas na estufa para secar à 37ºC. Foi colocado também na estufa à 37ºC o frasco shot contendo biopolimero ao natural e reservado para análise. Dia 18/02/16 foi tirado foto na lupa eletrônica do biopolimero seco. Foi observado em lupa eletrônica que já estava cristalizando, foi registrado em foto. Foram feitas analises de Infravermelho e Fluorescência Molecular do biopolimero e cristal residual.  Foram feitos tratamento de dados das análises, obtendo-se mapas e espectros para interpretação de possíveis compostos orgânicos que compõe os bioprodutos. Estão sendo coletas de novos produtos que compõe o consorcio microbiano para que seja efetuada a investigação científica no protótipo agora instalado no seu local efetivo.