Grânulos que contêm bactérias e um suprimento de comida de liberação lenta para sustentá-los podem limpar águas subterrâneas contaminadas por meses a fio, livre de manutenção, mostra a pesquisa da Oregon State University.

As contas de hidrogel, que têm a consistência de bala de goma e são feitos com um ingrediente usado em alimentos processados, mantêm a promessa de limpeza sustentada de águas subterrâneas contaminadas com compostos orgânicos voláteis perigosos e amplamente usados; muitos dos compostos são listados pelos Centros de Controle e Prevenção de Doenças como prováveis ​​carcinógenos humanos.

Em vários locais do país, os produtos químicos estão presentes em concentrações que excedem em muito os padrões estaduais e federais para água potável.

Entre os contaminantes abordados no estudo estão 1, 1, 1-tricloroetano, cis-1, 2-dicloroeteno, e 1, 4-dioxano - desengraxantes comumente usados ​​pela indústria e pelos militares. Os produtos químicos podem se infiltrar nas águas subterrâneas através de tanques de armazenamento subterrâneos com vazamento ou escoamento, ou simplesmente sendo jogado no chão como antes.

O novo método de descontaminação, desenvolvido por meio de uma colaboração entre o OSU College of Engineering e a North Carolina State University, funciona porque os micróbios produzem uma enzima que oxida as toxinas quando os contaminantes do lençol freático se difundem nos grânulos.

O resultado é a transformação dos contaminantes em compostos inofensivos.

"Nós criamos um processo chamado cometabolismo aeróbio de longo prazo, que é um anexo, passiva, sistema autossustentável para remediação de águas subterrâneas, "disse Lew Semprini da OSU, distinto professor de engenharia ambiental e pesquisador principal do estudo. "A beleza disso é que tudo acontece dentro das contas."

Práticas atuais, Semprini explica, pedem que substratos de crescimento gasoso, como propano e metano, sejam adicionados diretamente à subsuperfície. Os substratos nutrem micróbios indígenas, que, por sua vez, produzem enzimas que transformam os contaminantes em subprodutos não tóxicos.

Muitas vezes, Contudo, os substratos de crescimento competem quimicamente por essas enzimas cruciais, o que inibe significativamente o processo de transformação.

O novo sistema elimina essa competição, liberando toda a enzima para oxidar contaminantes.

"Invertemos o paradigma de cabeça para baixo, colocando o microorganismo certo dentro de grânulos de hidrogel e fornecendo-lhe uma fonte de alimento de liberação lenta, "Semprini disse." Pelo que sei, esta é a primeira vez que isso foi feito. "

O estudo aparece em Ciência Ambiental:Processos e Impactos .

Semprini e sua equipe de pesquisa co-encapsularam a cultura de bactérias Rhodococcus rhodochrous e um substrato de crescimento de liberação lenta dentro de grânulos de hidrogel que eles produziram em laboratório. As contas cilíndricas, feito de goma gelana, um ingrediente comum em alimentos processados, têm 2 milímetros de comprimento.

À medida que a água subterrânea flui pelos grânulos, os contaminantes se difundem nos grânulos, onde o substrato de liberação lenta reage com a água subterrânea para produzir álcool que sustenta a bactéria Rhodococcus. A bactéria contém uma enzima monooxigenase que transforma os contaminantes em compostos inofensivos, incluindo dióxido de carbono, água e íons de cloreto.

A água purificada e os subprodutos se espalham para fora dos grânulos e se reúnem à pluma de água subterrânea.

Em colunas de teste preenchidas com cordão fornecidas com um fluxo contínuo de água contaminada, o sistema funcionou continuamente por mais de 300 dias (e contando) no substrato de crescimento original.

Semprini descobriu que os grânulos removem mais de 99% dos contaminantes, e suas concentrações diminuíram de várias centenas de partes por bilhão para menos de 1 parte por bilhão.

A longevidade do sistema vai depender principalmente de quanto tempo a bactéria vive, que é um fator de quanto tempo dura o substrato de crescimento. Isso ainda não foi determinado.

"É uma questão para pesquisas futuras, "Semprini disse." Como fazemos contas que duram muitos anos, ou como desenvolvemos sistemas que podem ser facilmente substituídos? "

Os métodos atuais de remediação cometabólica requerem adições regulares de substratos de crescimento para garantir que os microorganismos-chave floresçam, e isso requer monitoramento regular do local, ajustes bioquímicos e custos relacionados.

A próxima etapa é expandir o sistema e conduzir estudos-piloto no campo.

Semprini vislumbra várias possibilidades para o desdobramento das contas. Uma opção é misturar grânulos diretamente no material subterrâneo contaminado. Outra é cavar uma trincheira no caminho do fluxo de água subterrânea e preenchê-la com contas, criando uma barreira reativa permeável. Uma terceira possibilidade é empacotar grânulos em reatores, uma forma simples sendo sacos de malha, que pode ser colocado em poços.

"Todo mundo favorece a sustentabilidade neste tipo de sistema:podemos simplesmente ter algo funcionando no subsolo sem muita manutenção?" Semprini disse. "Acho que conseguimos isso."