As estações de tratamento de águas residuais têm um problema de relações públicas:as pessoas não gostam de pensar no que acontece com os resíduos que jogam na descarga de seus vasos sanitários. Mas para muitos engenheiros e microbiologistas, essas plantas são um viveiro de avanços científicos, solicitando que sua organização comercial proponha uma mudança de nome para "instalação de recuperação de recursos hídricos".

Isso porque as águas residuais de nossas pias, banheiros, chuveiros e máquinas de lavar podem ser transformados em produtos valiosos com a ajuda de cientistas e bactérias únicas - algumas das quais foram descobertas apenas por acaso na década de 1990.

Esses retardatários no cenário de pesquisa, chamada bactéria anammox, são o assunto de um novo estudo liderado por Daniel Noguera e Katherine McMahon, professores de engenharia civil e ambiental na Universidade de Wisconsin-Madison. Os resultados de sua pesquisa foram publicados hoje (31 de maio, 2017) no jornal Nature Communications .

O nome da bactéria reflete sua função:ela transforma amônio em gás nitrogênio sob condições anaeróbicas (sem oxigênio). Pesquisadores e operadores de estações de tratamento estão entusiasmados com esses micróbios porque eles têm o potencial de economizar muito dinheiro.

"Ser capaz de remover amônio anaerobicamente é muito importante porque cerca de 50 por cento do custo operacional de uma estação de esgoto é bombear oxigênio para a água, "Noguera diz." Algum desse oxigênio é necessário para remover o amônio com o método convencional. "

Mas a bactéria anammox não faz seu trabalho isoladamente. Eles fazem parte de uma comunidade, complexo como o microbioma em nosso intestino que decompõe os alimentos e nos mantém saudáveis ​​de muitas outras maneiras. É esta comunidade que foi objeto do novo estudo.

"Sabíamos muito pouco sobre o papel das bactérias que coexistem nos grânulos de anammox, "Noguera diz." Pela primeira vez, nosso estudo identificou níveis detalhados de expressão gênica nesses grânulos. Isso fornece pistas importantes sobre o que a bactéria anammox e seus parceiros podem realmente estar fazendo, e como eles interagem. "

Esses parceiros são chamados de heterótrofos, uma vez que dependem da bactéria anammox, que são produtores primários (ou autótrofos), como plantas capazes de fotossíntese - para transformar o dióxido de carbono atmosférico em carbono orgânico. Entre os resultados mais intrigantes do novo estudo estão as hipóteses de troca de material bioquímico entre esses dois grupos de micróbios.

Os heterótrofos recebem o carbono orgânico de que precisam para crescer a partir da bactéria anammox na forma de várias moléculas específicas, os pesquisadores descobriram no estudo. Em troca, os heterótrofos convertem o nitrogênio em uma forma que as bactérias anammox requerem para o crescimento.

Uma estação de tratamento de águas residuais convencional converte amônio, que é tóxico para os peixes, em gás nitrogênio e nitrato. O gás nitrogênio é liberado na atmosfera, enquanto o nitrato - um nutriente importante para as plantas - permanece na água tratada. Os regulamentos sobre a quantidade de nitrato que pode ser liberada variam de acordo com o estado, mas o excesso de nitrato contribui para a proliferação de algas em corpos d'água naturais, esgotando os níveis de oxigênio para organismos aquáticos.

Uma vantagem adicional da bactéria anammox, em comparação com o tratamento convencional de águas residuais, é que eles convertem uma quantidade maior de amônio em gás nitrogênio.

Os operadores da estação de tratamento agora precisam pesar as vantagens desses novos micróbios em relação aos desafios de implementação. A bactéria Anammox cresce muito lentamente, levando cerca de sete dias para dobrar de número. E eles exigem ciclos de oxigênio e temperatura monitorados de perto, aumentando a complexidade operacional.

Mas os reatores anammox não são a única opção para a estação de tratamento do futuro extrair recursos valiosos das águas residuais. Na verdade, algumas usinas já produzem mais energia do que precisam para operar a partir do biogás que se forma durante a decomposição da matéria orgânica.

"Dez anos a partir de agora, a estação de tratamento típica provavelmente será bem diferente de hoje, "Noguera diz." Os recursos recuperados podem incluir não apenas água potável e energia, mas também uma variedade de produtos químicos, como fertilizantes e precursores de plásticos e fibras. Como parte dessa evolução, Acredito que os reatores anammox logo se tornarão convencionais. "