Postagem nº 5: Biorremediação de PCBs em campos de arroz

A biorremediação de PCBs é um processo bastante complicado devido à sua alta estabilidade e a dificil metabolização desses compostos,mas o problema se torna  especialmente complicado com os congêneres altamente clorados. Assim, para a degradação desses compostos, é necessário que se reduza a quantidade de cloros substituídos por meio de uma decloração anaeróbica, e depois, com os produtos menos substituídos(com menos cloros) desse processo, haja uma mineralização aeróbica desses compostos.

Durante o processo de decloração anaeróbica, há a utilização de um processo chamado halorrespiração , que utiliza compostos organoclorados como aceptores finais de elétrons em respiração anaeróbia. Diversas bactérias podem realizar esse processo, como algumas proteobacterias e bactérias chlorofexi. O problema é que desse modo, não há a eliminação total de PCBs, apenas uma transformação de PCBs altamente substituidos em PCBs menos substituídos, o que, embora melhore a situação, não resolve completamente o problema.

A eliminação de PCBs pouco substituídos ocorre predominantemente em meio aeróbico. Há então um impasse: existe a necessidade da ocorrência de duas etapas bem definidas, mas essas duas etapas não podem ocorrer simultâneamente. Há, então a necessidade de criação de um ambiente anaeróbico para a ocorrência da primeira etapa , e depois um anaeróbico, para eliminação dos resíduos da primeira etapa. Os ambientes anaeróbio e aeróbio podem ser respectivamente um solo inundado e um solo seco, por exemplo. Assim, cria-se a estratégia de inundação e secagem do solo para a ocorrência desses dois processos metabólicos. O problema , no entanto, é a inviabilidade econômica da criação de ambientes adequados para a ocorrência desses processos metabólicos  com o objetivo somente de degradação de PCBs. A solução desse problema encontra-se,então, na utilização de campos de arroz para essa atividade, uma alternativa desenvolvida bastante recentemente e que elimina bastantes problemas que haviam em outras formas de biorremediação.

Os tecidos do arroz absorvem pouquíssima quantidade de PCBs e as plantações de arroz costumeiramente sofrem processos de inundações e secagem. Além disso, substâncias liberadas na água pelo arroz, como flavonoides e terpenos, auxiliam no desenvolvimento de bactérias, que realizam essas funções de degradação de bifenilas policloradas. Ainda há a necessidade de mais estudos para averiguar os reais efeitos dessa técnica, mas ela é uma possibilidade que pode ser extremamente importante na atenuação de contaminações por PCBs.

Campo de plantação de arroz inundado( http://www.studio1008.net/2012/08/paddy-fields-and-fishing-villages.html, acessado em27/06/2014)



Fontes:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24721413

Postagem nº4:Remediação de contaminação por PCBs e outros POPs

O desenvolvimento de técnicas de remediação de poluentes orgânicos persistentes(POPs) é extremamente necessário, especialmente em casos de vazamento desses tipos de substâncias ao mio ambiente e ao contato com a população(como ocorreu no acidente de Yusho, tratado em postagens anteriores).O objetivo da postagem é discutir algumas formas importantes de remediação de contaminação por PCBs, que se enquadram no grupo dos POPs como substâncias orgânicas que sofrem bioacumulação, especialmente devido ao seu caráter lipofílico.

Por muito tempo, as técnicas de remediação foram baseadas principalmente em absorção dos poluentes. A substância mais usada nesse tipo de remediação era o carvão ativado(carvão com alta porosidade, feito por meio da queima de madeiras específicas a concentrações especificas de oxigênio). Os métodos de absorção, no entanto, não são muito adequados , pois não funcionam bem a baixas concentrações.Além disso, os custos para a produção de carvão ativado em quantidades suficientes é muito cara. 

Carvão ativado(http://www.brasilescola.com/upload/e/carvao%20ativado%20-%20B.E(1).jpg,  acessado em 15/06/2014)

Há também  métodos como osmose reversa, método baseado na aplicação de pressão de solução contaminada sobre uma membrana semipermeável, a fim de fazer a solução se deslocar contra o gradiente de pressão osmótica,e o uso de nanotubos de carbono,que apresentam alta eficiência na remediação de contaminação por POPs, mas , assim como o carvão ativado, são processos processo muito caros.

Representação esquemática do processo de osmose reversa(https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcS70nh6AYI9hyQKyjQUlHEcsYSQNvof3_hUs0J3xO1Bp28IrI0J, acessado em 15/06/2014) 

Nanotubos de carbono(http://www.ufrgs.br/lacer/gmn/nanotubosbr.htm, acessado em 15/06/2014)

Um dos métodos eficientes encontrados para remediação de contaminação de POPs é o do uso de Polímeros molecularmente impressos(MIPs).  Os MIPs consistem em polímeros produzidos artificialmente por meio da disposição de monômeros ao redor de moléculas molde( no caso dessa postagem, imagine as moléculas molde como  as de PCBs), esses monomeros são depois polimerizados, criando uma conformação específica ao redor da molécula molde, que depois é removida do polímero, deixando uma cavidade(oco) que permite um encaixe com novas moléculas modelo. Esse método não exige custos altos de produção, é estável, resiste a variações de pH e temperatura em um amplo espectro. As interações entre os MIPs e as moléculas de PCBs são predominantemente não-covalentes, devido a um melhor ajuste desse tipo de interação.

Esquema de ação de um polímero molecularmente impresso(http://www2.dq.fct.unl.pt/scf/pub54.jpg, acessado em 15/06/2014)

Uma técnica também bastante interessante é a de biorremediação, que utiliza bactérias e fungos capazes de oxidar moléculas de PCBs para produzir energia, mas é um método que enfrenta dificuldades de balanceamento e homogenização dos metabólitos desses microrganismos, que podem alterar as características físico-químicas dos solos.

Fontes:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24883193

http://www.osti.gov/scitech/biblio/816197

Postagem n°3- Exposição Pré-Natal a Bifenilas Policloradas

 Os PCBs são compostos conhecidos por sua toxicidade e sua persistência em sistemas biológicos, sendo de difícil metabolismo e alta estabilidade. Sua acumulação em organismos adultos já é um evento preocupante, mas quando um indivíduo é exposto em uma fase de desenvolvimento tão importante e delicada como a embrionária e fetal( pré-natal), os danos ganham dimensões mais amplas, mesmo quando em quantidades não tão perigosas para organismos adultos. Os efeitos , no entanto, não devem ser considerados como iguais para todas as misturas de PCBs, devido à grande variedade de congêneres, mas os efeitos desses congêneres são semelhantes e , em muitos aspectos, podem ser generalizados.

 Por serem compostos de grande caráter lipofílico, as bifenilas policloradas são compostos que tendem a se acumular no fígado, tecido adiposo e também no leite materno. Assim, a contaminação de uma gestante pode não só passar ao filho pela placente, como no período pós-natal, por meio da amamentação.

 A exposição a PCBs pode gerar disfunções em hormônios da tireoide, que regulam processos biológicos básicos, como diferenciação, migração, proliferação de neurônios e sinaptogênese, assim como diferenciação de células da glia, que são eventos importantíssimos para o desenvolvimento saudável do sistema nervoso do feto. Desse modo, há efeitos bastante graves no fetos afetados, tais como: alterações relacionadas à plasticidade dendrítica, quocientes de inteligência baixos, dificuldade de aprendizado e memória, dificuldades psicomotoras, déficits de atenção.

 Além de afetar a ação de hormônios da tireoide, os PCBs afetam hormônios gonadais. Esses hormônios são responsáveis pelos dismorfismos entre os sexos feminino e masculino,sendo esses dismorfismos estendidos também ao desenvolvimento cerebral e, por conseguinte, comportamental. Há evidências de que a exposição pré-natal em fetos possa gerar comportamentos menos típicos do sexo masculino em garotos, embora não haja evidências fortes de inversão de comportamento ligados ao sexo em garotas.

Fontes:
ehp.niehs.nih.gov/wp-content/uploads/122/3/ehp.1306533.pdf
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0091903