Produção de surfactina utilizando extrato aquoso da casca de papaya como substrato e sua aplicação para adsorção de ferro
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v9i7.4077Palavras-chave:
Bacillus subtilis; Biossurfactante; Adsorção; FerroResumo
A presença de metais em efluentes industriais tornou-se um grande problema ambiental, uma vez que esses resíduos são frequentemente descartados em lagos ou rios. Com o objetivo de recuperar áreas contaminadas, a remediação por lavagem com biossurfactantes aparece como uma alternativa que apresenta baixa toxicidade para o meio ambiente. O presente trabalho objetivou avaliar a eficiência na remoção do ferro em um efluente sintético, utilizando um biossurfactante produzido em um biorreator (37°C, 200 rpm, 0.5 vvm), a partir do extrato aquoso da casca de mamão e da cepa Bacillus subtilis UFPEDA 86. Os ensaios fermentativos mostraram que esse Bacillus é um bom produtor de biossurfactante e que o extrato da casca de mamão é um substrato viável para a produção de biossurfactante por esta cepa. Dentre os resultados encontrados, em 24 horas de cultivo, obteve-se a maior concentração de biomassa e produto, de 2,17 ± 0,04 g.L-1 e 2,88 ± 0,01 g.L-1, respectivamente. O biossurfactante produzido apresentou Concentração Micelar Crítica (CMC) de 20 mg.L-1. Ensaios em batelada foram utilizados para obtenção dos dados de remoção, nos quais uma série de soluções em diferentes concentrações de íons de ferro foram expostas a diferentes quantidades de biossurfactante, bruto e purificado, a uma temperatura de 25 ° C, sob agitação (200 rpm) e pH ~ 6,3. Foi realizado um planejamento experimental multivariado, na presença de biossurfactante bruto e purificado, onde os resultados mostraram que as interações entre as variáveis independentes (concentração dos íons de ferro, concentração de biossurfactante e o tempo de tratamento) foram significantes para ambos. As porcentagens de remoção do ferro variaram entre 47,2 e 95,82%, na presença do bissurfactante bruto e de 37,01 a 91,94% na presença do biossurfactante purificado. O modelo de adsorção de Langmuir foi o melhor ajustado, sendo a capacidade máxima de adsorção estimada em 10 mg.g-1.
Referências
Aguiar, M. R. M. P., Novaes, A. C. & Guarino, A. W. S. (2002). Heavy metals removal from industrial effluents by aluminosilicates. Química Nova, 25, 1145-1154.
Al-Bahry, S. N. & Al-Wahaibi, Y. M. (2013). Biosurfactant production by Bacillus subtilis B20 using date molasses and its possible application in enhanced oil recovery. International Biodeterioration & Biodegradation. 81, 141-146.
Almeida, D., Silva, R. D. C. S., Brasileiro, P., Luna, J., Silva, M. D. G., Rufino, R., Costa, A., Santos, V. A. & Sarubbo, L. (2018). Application of a biosurfactant from Candida tropicalis UCP 0996 produced in low-cost substrates for hydrophobic contaminants removal, Chemical Engineering Transactions, 64, 541-546.
Almeida, N., & Santos, K. (2020). Ensino do Laboratório de Engenharia Química baseado em projeto: adsorção de gasolina empregando casca de banana. Research, Society and Development, 9(3), e184932716.
Batista, R., Barony, F., Santos, A., Campos, K., Moreira, J., Penna, L. & Fioravante, I. (2020). Análise do teor de prata no efluente gerado pelo setor de radiologia em um hospital do Município de Governador Valadares, Minas Gerais, Brasil. Research, Society and Development, 9(7), e213973723.
Banat, L. M., Makkar, R. S. & Cameotra, S. S. (2000). Potencial Commercial application of microbial surfactants. Applied Microbiology and Biotechnology, 53, 495-508.
Barros, F. F. C., Ponezi, A. N. & Pastore, G. M. (2008). Production of biosurfactant by Bacillus subtilis LB5a on a pilot scale using cassava wastewater as substrate. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 35, 1071-1078.
Brasil, J. L., Vaghetti, J. C. P., Royer, B., Santos Jr, A. A., Simon, N. M., Pavan, F. A., Dias, S. L. P. & Lima, E. C. (2007). Planejamento estatístico de experimentos como uma ferramenta para otimização das condições de biossorção de Cu (II) em batelada utilizando-se casca de nozes pecã como biossorvente. Química Nova, 30, 548-553.
Bugay, C. (2009). Biossurfactantes produzidos por Bacillus sp.: Estudos de produção e caracterização. 82 p. Dissertation (Graduate Program in Chemistry) - Federal University of Paraná, Curitiba.
Buratto, A. P., Costa, R. D. & Ferreira, E. S. (2012). Applications of fungal biomass from Pleurotus ostreatus in biosorption process that of copper ions (II). Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental, 17, 413 - 420.
Chooklin, C. S., Maneerat, S. & Saimmai, A. (2014). Utilization of banana peel as a novel substrate for biosurfactant production by Halobacteriaceae archaeon AS65. Applied Biochemistry and Biotechnology, 173, 624-645.
Colla, L. M., Hemkemeier, M. & Gil, A. S. L. (2012). Biossorção de cádmio e produção de biossurfactantes por fungos filamentosos em fermentação submersa. Revista de Ciências Exatas Aplicadas e Tecnológicas da Universidade de Passo Fundo, 4, 1-10.
Costa G. A. N. (2005). Produção biotecnológica de surfactante de Bacillus subtilis em resíduo agroindustrial, caracterização e aplicações. 87 p. Dissertation (Graduate Program in Food Science), Campinas State University, Campinas.
Das, P., Mukherjee, S. & Sen, R. (2009). Biosurfactant of marine origin exhibiting heavy metal remediation properties. Bioresource Technology, 100, 4887–4890.
Felix, A. K. N. (2012). Caracterização e estudo da aplicabilidade do biossurfactante produzido por Bacillus subtilis LAMI005 a partir do suco de caju. 103 p. Dissertation (Graduate Program in Chemical Engineering) - Federal University of Ceará, Fortaleza.
Franzetti, A., Gandolfi, I., Fracchia, L., Van Hamme, J., Gkorezis, P., Marchant, R., & Banat, I. (2014). Biosurfactant use in heavy metal removal from industrial effluents and contaminated sites. Biosurfactants, 361–370.
Ghojavand, H., Vahabzadeh, F., Royaei, E. & Shahraki, A. K. (2008). Production and properties of a biosurfactant obtained from member of the Bacillus subtilis group (PTCC 1696). Journal of Colloid and Interface Science, 324, 172-176.
Gnanamani, A., Kavitha, V., Radhakrishnan, N., Suseela Rajakumar, G., Sekaran, G., & Mandal, A. B. (2010). Microbial products (biosurfactant and extracellular chromate reductase) of marine microorganism are the potential agents reduce the oxidative stress induced by toxic heavy metals. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 79, 334–339.
Gudina E. J., Teixeira J. A. & Rodrigues L. R. (2010). Isolation and functional characterization of a biosurfactant produced by Lactobacillus paracasei. Colloids Surf. B: Biointerfaces, 76, 298-304
Jayabarath, J., Shyam, S., Arulmurugan, R. & Giridhar, R. (2009). Bioremediation of heavy metals using biosurfactants. International Journal of Biotechnology Application, 1, 50–54.
Juwarkar, A. A., Dubey, K. V., Nair, A., Singh, S. K. (2008). Bioremediation of multi-metal contaminated soil using biosurfactant—a novel approach. Indian Journal of Microbiology, 48, 142–146.
Kim, H. S., Yoon, B. D., Lee, C. H., Suh, H. H. & Ho, H. H. (1997). Production and properties of a lipopeptide biosurfactant from Bacillus subtilis C9. Journal of Fermentation and Bioengineering, 84, 41-46.
Kuyukina M. S., Ivshina I. B., Philp J. C., Christofi N., Dunbar S.A. & Ritchkova M. I. (2001). Recovery of Rhodococcus biosurfactants using methyl tertiary-butyl ether extraction. Journal of Microbiological Methods, 46(2), 149-156.
Liu, X., Ren, B., Gao, H., Liu, M., Dai, H., Song, F. & Zhang, L. (2012). Optimization for the production of surfactin with a new synergistic antifungal activity. PloS one, 7(5), e34430.
Luna, J. M., Rufino, R. D., & Sarubbo, L. A. (2016). Biosurfactant from Candida sphaerica UCP0995 exhibiting heavy metal remediation properties. Process Safety and Environmental Protection, 102, 558–566.
LURIA-BERTANI (LB) broth (10%). Cold Spring Harbor Protocols, 2010.
Medeiros, S. I. G. (2007). Síntese enzimática de biossurfactante e sua aplicabilidade na indústria do petróleo. 138 p. Dissertation (Graduate Program in Chemistry), Federal University of Rio Grande do Norte, Natal.
Mulligan, C. N., Yong, R. N. & Gibbs, B. F. (2001). Surfactant-enhanced remediation of contaminated soil: a review. Engineering Geology, 60, 371-380.
Oliveira, D. W. F. (2010). Produção de biossurfactantes por Bacillus subtilis LAMI005 utilizando suco de caju clarificado. 163 p. Dissertation (Graduate Program in Chemical Engineering). Federal University of Ceará, Fortaleza.
Oliveira, D. W. F., França, I. W. L., Félix, A. K. N., Martins, J. J. L., Giroa, M. E. A., Melo, V. M. M. & Gonçalves, L. R. B. (2013). Kinetic study of biosurfactant production by Bacillus subtilis LAMI005 grown in clarified cashew apple juice. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 101, 34- 43.
Pinto, M. H., Martins, R. G. & Costa, J. A. V. (2009). Kinetic evaluation of the production of bacterial biosurfactants. Química Nova, 32 (8), 49-53.
Ramani, K., Jain, S. C., Mandal, A. B. & Sekaran, G. (2012). Microbial induced lipoprotein biosurfactant from slaughterhouse lipid waste and its application to the removal of metal ions from aqueous solution. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 97, 254–263.
Rodrigues, M. I., & Iemma, A. F. (2014). Experimental design and process optimization. CRC Press.
Santa Annam L. M., Sebastianm G. V., Menezes, E. P., Alves, T. L. M., Santos, A. S., Pereira Jr., N. & Freire, D. M. G. (2002). Production of Biosurfactants from Pseudomonas aeruginosa PA1 Isolated in Oil Environments. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 19, 159-166.
Soares, C. C. (2018). Kinetic study of the production of biosurfactant by Bacillus Subtilis UFPEDA 86 using residues from fruit processing as a substrate. 114 p. Dissertation (Graduate Program in Chemical Engineering). Federal University of Bahia, Salvador.
Soussi, S., Essid, R., Hardouin, J., Gharbi, D., Cosette, P., Jouenne, T. & Limam, F. (2019). Utilization of grape seed flour for antimicrobial lipopeptide production by Bacillus amyloliquefaciens C5 Strain. Applied Biochemistry and Biotechnology, 187, 1460–1474.
Souza, O., Schulz, M. A., Fischer, G. A. A., Wagner, T. M. & Sellin, N. (2012). Energia alternativa de biomassa: bioetanol a partir da casca e da polpa de banana. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 16, 915-921.
Tríboli, E. P. D. R (1989). Métodos analíticos para o acompanhamento da fermentação alcoólica. 52f. Apostille – Laboratory of Biochemical and Food Engineering, Mauá Engineering School, Mauá Institute of Technology, São Caetano do Sul.
Valdman, E., Leite, S. G. & Caldas, S. M. (2005). Effect of biosurfactant concentration on cadmium biosorption by Serratia sp isolated from tropical soil. In: Proceedings of XIII International Conference on Heavy Metals in the Environment, Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.
Vaz, D. A., Gudiña, E. J., Alameda, E. J., Teixeira, J. A. & Rodrigues, L. R. (2012). Performance of a biosurfactant produced by a Bacillus subtilis strain isolated from crude oil samples as compared to commercial chemical surfactants. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 89, 167-174.
Vieira, R. S. (2008). Adsorção competitiva dos íons cobre e mercúrio em membranas de quitosana natural e reticulada. 162p. Thesis (Graduate Program in Chemical Engineering), Campinas State University, Campinas.
Yıldız, S., Çekim, M. & Dere, T. (2017). Biosorption of Cu(2+) and Ni(2+) Ions from Synthetic Waters. Applied Biochemical Biotechnology, 183, 332-347.
Yuan, X. Z., Meng, Y. T., Zeng, G. M., Fang, Y. Y. & Shi, J. G. (2008). Evaluation of tea-derived biosurfactant on removing heavy metal ions from dilute wastewater by ion flotation. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 317, 256-261.
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