O documento discute a poluição ambiental e como a biotecnologia pode ajudar a resolver problemas ambientais. Apresenta exemplos de como a biotecnologia ambiental pode ser usada para biorremediação de solos e águas contaminadas e para tratamento de efluentes industriais e resíduos sólidos. Argumenta que as enzimas podem tornar processos ambientais mais limpos e eficientes.

1. Biotecnologia e Meio Ambiente
Dr. Darío Abel Palmieri
Laboratório de Biotecnologia Vegetal
Departamento de Ciências Biológicas

2. Conteúdo
1. Introdução
2. Poluição
3. Biotecnologia
4. Biotecnologia Ambiental
5. Aplicações e Exemplos
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3. 1. O ciclo da Natureza
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4. Mudanças climáticas
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5. Crescimento Demográfico
Urbanização e industrialização
Demanda por recursos naturais
Poluição do meio ambiente
vazamentos de
combustível
atividades de
mineração
defensivos
agrícolas
lançamento
de esgotos
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6. 2. Poluição por esgotos doméstico e industrial
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7. Poluição por compostos orgânicos sintéticos (COS)
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8. Poluição por petróleo
O petróleo vaza e se espalha no mar ou no rio
A mancha recobre a superfície das águas e mata o fitoplâncton e o
zooplâncton
Sem a luz do sol as algas param de fazer fotossíntese
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9. Poluição por petróleo
A quantidade de oxigênio diminui e outras espécies acabam
morrendo
Os peixes da superfície
morrem por intoxicação
e falta de oxigênio
Peixes que vivem no
fundo e se alimentam
de resíduos, morrem
envenenados
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10. Poluição por petróleo
As aves marinhas ficam com
o corpo impregnado de óleo
Deixam de reter o ar entre as
penas e morrem afogadas ao
mergulhar
O óleo penetra no bulbo
causando intoxicação
Mesmo as aves tratadas
acabam morrendo
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11. Poluição por petróleo
Com o ecossistema comprometido milhares de
pessoas ficam sem trabalho
Famílias de pescadores perdem
sua fonte de sustento
O comércio local acaba falindo
com o fim do turismo na região
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13. 24/1/2014
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14. BIOTECNOLOGIA
“É O USO DE CONHECIMENTOS SOBRE
PROCESSOS BIOLÓGICOS E SOBRE AS
PROPRIEDADES DOS SERES VIVOS, COM O FIM
DE RESOLVER PROBLEMAS E CRIAR PRODUTOS
DE UTILIDADE”
Convenção sobre Diversidade Biológica – CDB , ONU
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15. Biotecnologia
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16. Apesar de ter surgido como objeto de estudo nas últimas
décadas, a Biotecnologia é uma tecnologia milenar.
A partir dos anos de 1970, com as técnicas de DNA
recombinante, a Biotecnologia ganhou mais ênfase.
Biotecnologia Moderna
O Brasil possui a maior biodiversidade do mundo, e detém
cerca de 20% das espécies do planeta. Portanto, possui um
grande potencial biotecnológico.
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17. Um pouco de história ...
Primeira Geração: Idade Nova (2000 a.C.)
Fatos: - cruzamento de espécies animais e plantas
- leveduras para fermentação de pão e álcool
Segunda Geração: Fim do século XIX
Teoria de Louis Pasteur
Fatos: - microrganismos causam doenças humanas
- ação dos microrganismos anaeróbios nas fermentações
láctea e alcoólica
Terceira Geração: Início de 1970. Biologia Molecular
Fatos: 1o – isolamento e manipulação de genes (DNA)
2o – fusão e multiplicação de células
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18. A Era da Biotecnologia Moderna
Manipulação do material genético e reprogramação de
microrganismos
“fábricas” para produção de vários bens úteis
Agrícola
Química
Alimentos
Papel &
celulose
Farmacêutica
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19. Inovação de produtos
Biotecnologia ajudou a produzir NOVOS
MATERIAIS com menos impacto para o ambiente
Bioplásticos
Plantas transgênicas
Evita o uso de fontes não
renováveis (combustíveis
fosseis)
Resistentes a insetos
Microrganismos
transgênicos com capacidade de
biorremediar inúmeros poluentes
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20. Biotecnologia ambiental
Tecnologias
Objetivos
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21. Objetivo
Preservar o meio ambiente e seus
recursos, do impacto negativo da
atividade do homem
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22. O que é?
• O desenvolvimento, uso e regulação dos
sistemas biológicos relacionados a:
– Remediação de ambientes (terra, ar e água)
contaminados;
– Processos ambientalmente corretos tais como
aqueles envolvidos
• nas tecnologias verdes ou limpas e,
de desenvolvimento sustentável
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Prevenção da
poluição
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23. Tecnologias
• Verdes (green tech) ou limpas (clean tech)
– BIORREMEDIAÇÃO (usando-se microrganismos ou
plantas, FITORREMEDIAÇÃO)
– Prevenção
– Detecção e monitoramento
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24. Água e efluentes industriais
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25. Água e efluentes
Biorreatores
Biorreatores onde poluentes +
microrganismos ficam em
suspensão
custos
Biomassa
produzida
pode servir
para ração
Microrganismos produzidos são
re-utilizados como insumos de
outras industrias
(Ex: biomassa do Penicillium na
produção do antibiotico)
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26. Resíduos sólidos
Ciclagem
nutrientes
Alternativa
incineração
Digestão
anaeróbica
Biogás
+
Resíduos estáveis
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Compostagem
Estratégia de
biorremediação
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Fertilizante
Baixa liberação
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27. Biorremediação
Uso de sistemas biológicos
(geralmente plantas ou
microrganismos) na redução
da poluição do ar, água ou
solo.
Biodegradação
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28. Biorremediação e biodegradação
Vias metabólicas normalmente utilizadas para
crescimento e produção de energia são usadas para
degradação de poluentes.
COMETABOLISMO: sem beneficio direto para as
espécies degradadoras
Aplicações praticas
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29. Biorremediação
Poluente
Detoxificação
Detoxificação ou não
detoxificação
Mineralização
completa
Biodegradação
incompleta
Ex: Tetra –CloroEtileno ou Tri CE
gera compostos mais tóxicos que
os originais
1. CO2 + água
+ sais
inofensivos
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30. Biorremediação
Papel dos Microrganismos
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31. Biorremediação do Solo
Tipos e Estratégias
Passiva: degradação natural pelos MOs do solo
Bioestimulação: adição de nutrientes (N e P) para estimular os MOs
Bioventilação: bioestimulação pela adição de gases (O2 e CH4)
Bioaugmentação: inoculação de MOs especialmente selecionados
Landfarming: aplicação e incorporação de contaminantes à superfície de
solo não contaminado para promover a degradação.
Compostagem: uso de MOs termofílicos aeróbios em pilhas construídas
para degradar o contaminante.
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33. Fitorremediação

34. Fitorremediação

35. Fitohidráulica

36. Fitodegradação

37. Fitoextração

38. Fitoestabilização

39. Fitovolatilização

40. Rizodegradação

41. Rizofiltração

42. Eficiência dos processos
Uso alternativo de enzimas tornou muitos processos
ambientalmente corretos mais limpos (clean tech)
ENZIMAS:
1) Não são toxicas
2) Biodegradáveis
3) Funcionam em condições moderadas de temperatura
4) Processos são energeticamente mais econômicos e
demandam menos recursos
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43. Estratégias de Ação
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45. Fitorremediação

46. Podemos viver num mundo sem poluição?
São conhecidas mais de 7 milhões de substâncias químicas
A cada ano cerca de 1.000 novos produtos são lançados no mercado;
São produzidos 300 milhões de toneladas anuais de COS;
150 mil deles em taxas superiores a 50 mil t/ano;
Cerca de 66 mil produtos químicos são comercializados hoje somente nos EUA;
Cerca de 45 mil substâncias são comercializadas internacionalmente,
Muitos são resistentes a biodegradação, estáveis e entram na cadeia alimentar
Muitos podem ser mutagênicos, cancerígenos ou teratogênicos
Só existem dados ecotoxicológicos para aproximadamente 1.500
substâncias;
A tecnologia convencional de tratamento de água não remove
totalmente os COS.
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47. 24/1/2014
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48. Conclusões
“Aos químicos compete a tarefa de descobrir
substâncias menos nocivas ao meio ambiente;
aos engenheiros químicos, o desenvolvimento de
processos que produzam bens de consumo com
um mínimo de rejeitos e um máximo de
reciclagem”
Construir uma sociedade “ecologicamente correta”
Eliminar hábitos de desperdícios de nossas reservas naturais
Triste mania de “retirar o lixo da nossa casa jogando-o no
quintal do vizinho”
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49. Muito obrigado!
darioap@assis.unesp.br