O Efeito Da Adição De Diferentes Fontes De Carbono Na Velocidade De Crescimento E De Desnitrificação Por Thiobacillus Denitrificans

CRESCIMENTO E DESNITRIFICAÇÃO POR Thiobacillus denitrificans NA PRESENÇA DE DIFERENTES FONTES DE CARBONO

AUMENTO DA VELOCIDADE DE CRESCIMENTO E DE DESNITRIFICAÇÃO POR THIOBACILLUS DENITRIFICANS NA PRESENÇA DE EXTRATO DE LEVEDURA

EFEITO DA ADIÇÃO DE DIFERENTES FONTES DE CARBONO NA VELOCIDADE DE CRESCIMENTO E DE DESNITRIFICAÇÃO POR THIOBACILLUS DENITRIFICANS

Fabrício Butierres Santana*, Valeria Reginatto, Willibaldo Schmidell, Hugo Moreira Soares.

Laboratório de Engenharia Bioquímica. Universidade Federal de Santa Catarina – Depto. de Eng. Química e Eng. de Alimentos. Caixa Postal 476 – 88040-970. Florianópolis – Brazil.

 * Corresponding author: E-mail:[e-mail]. FAX: [phone].

SECTION: Biofuels and Environmental Biotechnology  

KEY WORDS: Thiobacillus denitrificans, Desnitrificação Autotrófica, Extrato de levedura, Glicose.

RESUMO

Thiobacillus denitrificans, uma bactéria conhecida pela sua capacidade de realizar desnitrificação autotrófica, foi cultivada, adicionando-se ao meio de cultura autotrófico, contendo tiossulfato e nitrato, extrato de levedura e glicose em diferentes concentrações. As maiores produtividades em biomassa foram obtidas com a adição de extrato de levedura. Nesta condição, a estequiometria do processo de desnitrificação autotrófica foi próxima àquela obtida no experimento com meio totalmente autotrófico. Desta forma, foi possível estabelecer uma alternativa de cultivo deste microrganismo, reduzindo as suas limitações de crescimento no processo de desnitrificação autotrófica.

Keywords: Thiobacillus denitrificans, Desnitrificação Autotrófica, Extrato de levedura, Glicose.

INTRODUÇÃO

As reduções do nitrato ou nitrito (formado na etapa de nitrificação) para nitrogênio gasoso podem ser realizadas por diferentes processos, diferenciando-se estes pelos doadores de elétrons (Wiesman, 1994; Ye e Thomas, 2001; Schmidt et. al., 2003;  Ahm et. al., 2006). Dentre estes, há o processo de desnitrificação autotrófica, que compreende a redução do nitrato ou nitrito pela oxidação de compostos de enxofre (S0, S2O3-, H2S), através da ação biológica do Thiobacillus denitrificans (Zhang e Lamp, 1999; Koenig e Liu, 2001), tendo o CO2 como fonte de carbono para o crescimento bacteriano. Devido às baixas velocidades de crescimento deste microrganismo, a formação do enxofre elementar durante a oxidação de S2O3- ou H2S e, conseqüentemente, a remoção deste composto de águas residuárias ou de gases é limitada (Chazal e Lens, 2000).

Portanto, o desenvolvimento de novas alternativas para crescimento do Thiobacillus denitrificans, obtendo-se velocidades de crescimento mais expressivas com a concomitante oxidação do enxofre e redução do nitrato, pode viabilizar o seu uso tanto no processo de desnitrificação autotrófica, quanto em outros processos biotecnológicos, como o de dessulforização. Este foi o objetivo deste trabalho e para isto foi adicionado ao meio autotrófico, diferentes concentrações de extrato de levedura e glicose, como fontes de carbono, no sentido de verificar as melhores condições de cultivo deste microrganismo.

MATERIAL E MÉTODOS

Microrganismo e Meio de Cultura

A cultura de Thiobacillus denitrificans (ATCC 23642) foi mantida em placas de Petri, contendo meio estéril composto de (para 1 l de meio) 1.35 g (Na2S2O3.5H2O); 2.12 g (NaNO3); 1.2 g (Na2HPO4); 1.8 g (KH2PO4); 0.1 g (MgSO4.7H2O); 0.1 g ((NH4)2SO4); 0.03 g (CaCl2); 0.02 g (FeCl3); 0.02 g (MnSO4); 0.5 g (NaHCO3); 10 g (Agar). Para os experimentos parte da cultura estoque de células foi transferida para o meio estéril, de igual composição porém sem Agar, e exposta à temperatura de 35 oC por 5 dias. As fontes de carbono, na forma de extrato de levedura e glicose, foram adicionadas a este meio sem Agar em concentrações variando entre 0 e 0.5 g l-1, determinadas como DQO (Demanda Química de Oxigênio). Todas as soluções utilizadas nos experimentos foram esterilizadas a 121 oC por 15min e os demais procedimentos foram realizados sob condições assépticas e em ausência de oxigênio.

Condições de cultivo

Este trabalho foi dividido em duas etapas, de forma a determinar a influência da fonte de carbono no crescimento e no metabolismo do Thiobacillus denitrificans. A primeira etapa compreende os experimentos variando a fonte de carbono, extrato de levedura ou glicose, mantendo-se uma mesma concentração em termos de DQO (0.5 g L-1). Na segunda etapa alterou-se a concentração da fonte de carbono que influenciou o crescimento, avaliando-se as mudanças na fisiologia do Thiobacillus denitrificans. Todos os experimentos foram realizados em Agitador orbital, marca Nova Ética modelo A130. Utilizaram-se tubos de ensaios, com volume de 0.025 L, erméticamente fechados, para evitar o contado com o oxigênio. As amostras foram coletadas assepticamente e cada tubo de ensaio representou um ponto experimental. Todos os ensaios foram realizados em triplicata e as médias dos resultados foram apresentadas.

Metodologias analíticas

A determinação da concentração de biomassa foi feita pela medida dos sólidos suspensos totais (SST), de acordo com o Standard Methods for Examination of Water and Wastewater (APHA, 1995). As concentrações de enxofre na forma de sulfato foram determinadas utilizando kits de reagente da companhia HACH®. O método do ácido salicílico (Cataldo et al., 1975) foi empregado para a determinação de nitrogênio na forma nitrato. A matéria orgânica foi determinada pela Demanda Química de Oxigênio (DQO), pelo método de refluxo fechado (APHA, 1995).