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Title: Suporte cerâmico para imobilização de basidiomicetos em biorremediação de solos.
Authors: Compart, Luciana Cristina Amaral
metadata.dc.contributor.advisor: Cardoso, Antônio Valadão
Machado, Kátia Maria Gomes
Keywords: Biorremediação
Micologia
Poluentes
Issue Date: 2004
Citation: COMPART, Luciana Cristina Amaral. Suporte cerâmico para imobilização de basidiomicetos em biorremediação de solos. 2004. 126f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2004.
Abstract: Entre os compostos sintéticos mais poluentes, podemos citar os organoclorados. A vida extremamente longa desses compostos, em ambientes naturais, amplifica a sua toxicidade e os problemas de riscos à saúde humana. No Brasil, fungos basidiomicetos estão sendo avaliados para a biorremediação de solos contaminados com organoclorados empregando-se biorreatores com 400kg de solo. Na etapa da inoculação ocorre perda de 70% da viabilidade do inóculo, devido ao atrito ocasionado pela mistura do micélio ao solo. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar um suporte para a imobilização do inóculo fúngico, visando diminuir o atrito e manter a viabilidade do inóculo. Dentre as diversas matérias-primas avaliadas (bucha vegetal, compósito celulose/caramelo, pó de ardósia e de alumina) foi selecionado o pó de ardósia. A forma de esfera oca (de ~16mm, ~22mm e ~49mm de diâmetro) foi considerada a mais apropriada para a elaboração dos suportes. A densidade real da ardósia estudada foi de 2,70g/cm3. As barbotinas (suspensão de pó de ardósia em água) nas concentrações de sólido de 40% e 50% v/v foram analisadas quanto à viscosidade e ao potencial Zeta, sendo a concentração de 40% v/v a que apresentou menor viscosidade e maior valor de potencial Zeta. A sinterização foi realizada nas temperaturas de 850°C, 950°C, 1000°C, 1050°C e 1070°C. O produto sinterizado foi analisado por difração de Raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), e porosidade por intrusão de mercúrio (PIM). O DRX mostrou que as fases presentes no pó de ardósia são quartzo, clorita, moscovita e albita, enquanto nas peças sinterizadas a 1050°C são quartzo, microclínio e albita. A temperatura de 1050°C é a mais indicada para a sinterização dos suportes cerâmicos, porque permite a obtenção dos suportes com porosidade menor que 1%, sem que ocorra a deformação dos mesmos. A imobilização de Psilocybe castanella CCB444 foi realizada por meio da inoculação de discos de crescimento obtidos em meio agar extrato de malte (MEA) nos suportes contendo o substrato lignocelulósico, previamente esterilizado. Os suportes colonizados foram incubados a 28°C. A biomassa fúngica foi estimada pela quantificação do ergosterol (conversão ergosterol-biomassa). O crescimento exponencial de P. castanella, imobilizado nos suportes, foi observado a partir do 14° dia. As atividades de fenoloxidases e de lacases foram determinadas em diferentes tempos de cultivo, empregando-se metodologias padronizadas. Estas atividades foram detectadas a partir do quinto dia de crescimento do inóculo imobilizado. Os suportes colonizados foram submetidos a teste de eficiência mecânica em moinho (75rpm), contendo areia grossa. O desgaste dos suportes, determinado por avaliação visual antes e após o teste, não foi influenciado pelo tamanho da esfera, nem pelo tempo de duração do ensaio. O teste de viabilidade consistiu em colocar o suporte (na proporção de 3%) no moinho contendo areia, por 45’ a 75rpm, e determinar a biomassa fúngica e as atividades enzimáticas, antes e após o ensaio. O inoculo não imobilizado também foi avaliado. O fungo imobilizado no suporte cerâmico teve uma perda de atividade enzimática de 5%, enquanto para o fungo não imobilizado esta perda foi de 88%. Os resultados evidenciaram o potencial dos suportes cerâmicos, produzidos com o pó de ardósia, para imobilização de inóculo fúngico, visando sua utilização em processos de biorremediação de solos. ____________________________________________________________________________________
ABSTRACT: Among the most pollutant synthetic compounds we can mention the organochlorines. The extremely long duration of these substances in the environment amplifies their toxicity and the risks for the human health. In Brazil, the basidiomycetes fungi are being evaluated for the bioremediation of contaminated soil using bioreactors with capacity of handling 400kg of soil. During the inoculation stage there is a loss of ~70% of the inoculum due to friction during mixing of the mycelia to the soil. The objective of the present work was to develop and characterize a support for fungi inoculum immobilization aiming to avoid the direct friction between inoculum and soil. We have investigated some raw materials (vegetable sponge, cellulose/caramel composite, alumina and slate powder for ceramics) for the support prodution. The slate powder was selected as the raw material for the ceramic support. The hollow sphere form (of ~16mm, ~22mm and ~49mm of diameter) was considered the most appropriate for the ceramic supports. The true density of the slate powder was mesured as 2.7g/cm3. The viscosity and the Zeta potential of the slips made with concentrations of 40% and 50% v/v of the slate powder were measured. The 40% v/v slip presented the lowest viscosity and the highest module of Zeta potential. The sintering was performed in an eletric muffle at 850°C, 950°C, 1000°C, 1050°C and 1070°C during 60 minutes. The sintered materials were analyzed used X-ray diffraction (XRD), scanning eletron microscopy (SEM) and mercury intrusion porosimetry (MIP). The XRD showed that the phases in the slate powder are quartz, chlorite, muscovite and albite while in the ceramic sample sinterized at 1050°C the phases were quartz, microcline and albite. The sintering temperature of 1050°C was selected for the production of ceramic support since we obtained samples with porosity < 1% and no cracks or warping. The immobilization of the Psilocybe castanella CCB444 was made by inoculating the mycelial disks into the ceramic supports with lignocellulose substrate. Colonized supports were incubated at 28°C. The fungal biomass was calculated by the quantification of ergosterol (ergosterol-to-biomass conversion). The exponential growth of P. castanella immobilized in the supports was observed after the day 14. The phenoloxidases and laccases activities have been determined at different time intervals and these activities have been detected after the 5th day of growth of immobilized inoculum. The colonized supports have been tested for mechanic resistence in a milling mill (75rpm) containing coarse sand. The abrasion of the supports determined by visual inspection before and after the test was not influenced neither by the size of the sphere nor by the testing time duration. In the viability test we have added 3% of the support spheres in the milling mill (75rpm during 45'). The determination of the fungic biomass and the enzymatic activities were measured before and after the assay. Immobilized fungus in the ceramic support had a 5% loss in the enzymatic activity while not immobilized fungus had a 88% loss. The results commfirm the great potential of the ceramic supports for fungal inoculum immobilization.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/6357
metadata.dc.rights.license: Open access.
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