Biorremediação: mecanismos e perspectivas

Redigido por Gabrielly Christine, Júlia Pimenta, Mateo Pacheco, Rodrigo Bressan e Yasmin Scimczak, bacharelandos em Biotecnologia na UFRGS

Revisado por Dra. Patricia Valente, Professora Titular do Departamento de Microbiologia, Imunologia e Parasitologia da UFRGS

A poluição ambiental é um dos maiores problemas que a humanidade enfrenta atualmente. Com a presença de diversos poluentes nos ecossistemas, é essencial mudar o paradigma do controle de poluentes individuais para o controle de múltiplos poluentes, exigindo uma avaliação abrangente da qualidade da água e o desenvolvimento de tecnologias de remediação eficazes.

Por mais que técnicas tradicionais de tratamento destes resíduos poluentes sejam úteis e que existam alternativas promissoras sendo desenvolvidas, como a gaseificação à plasma e a aplicação de nanomateriais em gerenciamento de resíduos, elas enfrentam limitações devido à falta de infraestrutura adequada e o alto custo. Portanto, a biorremediação surgiu como uma estratégia mais emergente e mais amigável para o meio ambiente. Na biorremediação, poluentes nocivos são eliminados do meio ambiente usando microrganismos ou suas enzimas.

Podemos classificar as substâncias como biodegradáveis ​​quando podem ser decompostas naturalmente com a ajuda de micróbios específicos ao longo do tempo, tornando-as substâncias simples e não tóxicas. Exemplos desses materiais incluem resíduos de cozinha, papel, madeira e resíduos agrícolas. Já, as substâncias não biodegradáveis ​​não podem ser decompostas naturalmente, como inseticidas, pesticidas, plásticos sintéticos e metais pesados.

Metais pesados advindos da mineração, fundição, alguns esmaltes de cerâmica, solventes, baterias, cosméticos antigos e pintura antigas de paredes podem chegar ao nosso organismo via oral ou via inalação e podem causar várias doenças, como insuficiência renal, câncer, anemia e doenças neurodegenerativas. Mas, como já dizia Lavoisier, na Natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma. Assim, ao adicionar bactérias que metabolizam chumbo, por exemplo, ou usar enzimas produzidas por esta bactéria, o chumbo se transforma no seu estado atóxico ou menos tóxico no processo de biorremediação.

Em específico, algumas pesquisas mostraram que quando as enzimas são colocadas em materiais especiais (imobilizadas), elas conseguem fazer um melhor trabalho do que quando estão independentes. Esses materiais ajudam as enzimas a funcionarem melhor. Usar materiais assim é importante para que as enzimas possam limpar muitos tipos diferentes de poluentes e que elas possam ser recolhidas depois do tratamento para serem utilizadas novamente.

Também estão misturando as enzimas com coisas muito pequenas chamadas nanomateriais. Isso faz com que as enzimas sejam mais fortes e, também, durem mais tempo. Outra técnica que estão utilizando muito é o que chamamos de engenharia genética. É como mexer nos genes das bactérias que codificam as enzimas para fazê-las trabalharem melhor. Os cientistas estão conseguindo manipular as bactérias para produzir mais as enzimas que precisam.

Portanto, as enzimas microbianas são uma ferramenta poderosa na biorremediação, mas enfrentam alguns desafios. A produção e purificação de enzimas podem ser caras e a eficiência pode variar em escala industrial. No entanto, as enzimas têm muitas vantagens, incluindo baixo custo, rapidez e especificidade. Elas também são flexíveis, podendo decompor uma ampla gama de poluentes.

Para o futuro, é importante desenvolver sistemas enzimáticos mais eficientes e econômicos. Também é importante entender as necessidades específicas de cada aplicação para otimizar os resultados. Com a pesquisa contínua e a resolução dos desafios, as enzimas microbianas têm o potencial de liderar a luta pela remediação ambiental eficaz e sustentável.

Referências:

NARAYANAN, Mathiyazhagan; ALI, Sameh Samir; EL-SHEEKH, Mostafa. A comprehensive review on the potential of microbial enzymes in multipollutant bioremediation: mechanisms, challenges, and future prospects. Journal Of Environmental Management, [S.L.], v. 334, p. 117532, maio 2023. Elsevier BV. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.117532.

VERMA, Samakshi; KUILA, Arindam. Bioremediation of heavy metals by microbial process. Environmental Technology & Innovation, [S.L.], v. 14, p. 100369, maio 2019. Elsevier BV. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352186418305911

MARTINS, Alejandra. Chumbo: como metal pesado tóxico afeta crianças no Brasil e no mundo décadas após proibição. BBC News Mundo, 20 de julho de 2021. Disponível em: https://www.bbc.com/portuguese/geral-57886448