Biorremediação De Hormônios Sexuais Sintéticos E Naturais Pelo Fungo Pycnoporus Sanguineus

A utilização cada vez mais constante de pílulas anticoncepcionais resulta em uma maior preocupação em relação aos problemas causados pelos desrreguladores endócrinos – DE


A utilização cada vez mais constante de pílulas anticoncepcionais resulta em uma maior preocupação em relação aos problemas causados pelos desrreguladores endócrinos – DE - uma vez que concentrações muito baixas de 17α-etinilestradiol têm provocado efeitos alarmantes como diminuição da fertilidade, disfunção do sistema hormonal, deformidades de nascimento, anormalidades metabólicas e feminilização de aves, peixes, répteis e mamíferos aquáticos (FERREIRA, 2008; SANTAMARTA, 2001). A meia-vida de eliminação varia de 13 a 27 horas, sendo excretado por urina e fezes (MARTINDALE, 2007).
A necessidade de eliminar concentrações de hormônios sexuais sintéticos e naturais, dos efluentes, atualmente é um dos mais importantes assuntos em controle de poluição, devido a sua capacidade de persistência no meio ambiente e estarem relacionados à manifestação de vários tipos de doenças, além dos prejuízos ao sistema endócrino masculino (GHISELLI e JARDIM, 2007; SODRÉ et all, 2007). Para este estudo foram selecionados um estrogênio sintético (17-α-etinilestradiol) e dois progestagênios sintéticos (Acetato de Ciproterona e Gestodeno), hormônios sexuais amplamente utilizados pela indústria farmacêutica.
Novas técnicas e pesquisas vêm sendo estudadas para fornecer estratégias e metodologias, antes não utilizadas, que visam à remoção desses compostos tóxicos. A utilização de bactérias e fungos de degradação branca, no tratamento de efluentes industriais e domésticos, abrem novas áreas de exploração biotecnológica, que dita à necessidade de isolar, caracterizar e determinar a biodiversidade microbiana em diferentes espécies de plantas (EMBRAPA, 2015).
Este trabalho não visa apenas avaliar a redução de custos no tratamento de efluentes, como também uma alternativa para um futuro melhor e mais saudável. Não desejo que este trabalho seja apenas mais um afirmando que a utilização do fungo Pycnoporus sanguineus é vantajosa. O desejo dos autores é o de um futuro no qual as pessoas possam associar química não como um sinônimo de artificialidade ou toxidez, mas sim como uma ciência que busca unir o bem estar humano e do ambiente que o cerca que sem o qual não existiria.

Tratamento convencional de efluentes industriais e domésticos
Os hormônios sexuais sintéticos e naturais podem atingir as redes de esgoto por meio do lançamento de águas de descarte doméstico, por meio das instalações sanitárias. As estações de tratamento de esgoto – ETE– utilizam processos biológicos como principal tecnologia e também algumas técnicas complementares de tratamento.
As unidades da ETE são projetadas para reduzir a carga de poluentes orgânicos e, eventualmente, nutrientes e microrganismos patogênicos, que são prejudiciais à saúde, porém a remoção dos hormônios não é realizada por técnicas convencionais (EPA, 2010), utilizadas do sistema de tratamento das ETE, por isso é necessário o desenvolvimento de novas técnicas para eliminação desses micropoluentes.
Não há legislação específica para o despejo de concentrações de hormônios e a legislação atual, CONAMA 430/2011, mesmo rigorosa com certas concentrações de poluentes, não contempla esse parâmetro.

 

Biorremediação De Hormônios Sexuais Sintéticos E Naturais Pelo Fungo Pycnoporus Sanguineus

 

Quantificação das concentrações de hormônios em águas dos rios
A revisão da literatura neste tópico demonstra que no país, foram encontradas concentrações consideráveis de hormônios sintéticos e naturais em efluentes em locais variados. Evidenciando a necessidade de um tratamento eficaz para a diminuição e erradicação dessas concentrações.
No Estado de São Paulo, Ghiselli (2006) e Raimundo (2007) encontraram o hormônio sintético Etinilestradiol em águas superficiais destinadas ao abastecimento da população da região metropolitana de Campinas, nas concentrações entre 1,6 – 1,9 µg.L-1 e 0,11 – 4,4 µg.L-1, respectivamente (MORAIS, 2012).
Em alíquotas de águas dos Rios Corumbataí e Piracicaba e água de abastecimento urbano de Piracicaba, TORRES (2009) realizou estudos que acusaram a presença de concentrações de Etinilestradiol na faixa de 190 - 300 ng.L-1. REIS FILHO (2008), constatou a presença do hormônio natural Estriol e principalmente do sintético Etinilestradiol (30,1 ± 3,41 ng.L-1) em amostras de água superficial e no material decantado do Rio Monjolinho em São Carlos, São Paulo.
Em estudos realizados por PORTUGUEZ et al. (2012) analisaram a água do Rio Meia Ponte, na capital do Estado de Goiás, Goiânia, detectando os hormônios sintéticos Etinilestradiol e Gestodeno em concentrações médias de 1,485 e 1,561 µg. L-1, respectivamente.
Baseado em levantamentos feitos e em medições de excreção por humanos YING, G.KOOKANA et all. (2002) estimaram a excreção diária de estrógenos vinda de mulheres e homens em amostras ambientais na água do rio (tabela abaixo).

 

Biorremediação De Hormônios Sexuais Sintéticos E Naturais Pelo Fungo Pycnoporus Sanguineus

 

Técnica de bioadsorção e biodegradação
Adsorção é o acúmulo de um determinado elemento na interface entre a superfície sólida e a solução adjacente. Esta terminologia deveria ser usada apenas para descrever a formação de complexos do soluto com os sítios de superfície, porém este termo é utilizado frequentemente para descrever a remoção do soluto da solução independentemente do mecanismo ocorrido (MELLIS, 2006).
A prática da adsorção é definida como um fenômeno de superfície, sendo assim, quanto maior a superfície de contato melhor é o processo de adsorção. Denomina-se adsorbato a espécie que se adsorve a superfície sólida e o sólido com essa propriedade é chamado adsorvente (FREITAS, 2007).
Para ser considerado um material adsorvente, um sólido deve apresentar algumas propriedades físicas e químicas, como por exemplo, o tamanho de partícula, a área superficial, a baixa condutividade térmica, a alta permeabilidade, a inércia química e a boa resistência mecânica. É desejável que o sólido adsorvente apresente baixo custo e que seja fácil de encontrar na natureza ou que seja subproduto ou resíduo de outro processo. A velocidade com que ocorre a adsorção depende de alguns fatores, como por exemplo, o tamanho e a estrutura do adsorbato, a natureza do solvente e as propriedades físicas e químicas do adsorvente (FREITAS, 2007).
A bioadsorção é um tipo específico de adsorção caracterizada pela utilização de materiais de origem biológica como adsorventes na remoção de um soluto de efluentes (BARROS, 2012). É um processo alternativo aos métodos convencionais de tratamento de efluentes líquidos contendo metais tóxicos, tendo como principal vantagem o baixo custo operacional. Características tanto técnicas quanto econômicas são essenciais para que um adsorvente seja atrativo e selecionado no tratamento de efluentes. De outra maneira ele não seria competitivo em relação aos adsorventes comumente utilizados, destacando-se (OLIVEIRA, et al. [200-]).
Como técnica complementar para o tratamento de hormônio é apresentado a Biodegradação a partir do fungo Pycnoporus sanguineus que está fundamentada nas atividades de biodegradação do microrganismo. Dentre as reações existentes, a reação oxidativa é caracterizada por utilizar o oxigênio molecular como reagente para o metabolismo dos hormônios sexuais sintéticos concedendo ao fungo uma faixa de utilização e adsorção do Substrato muito maior, sendo assim caracterizada como uma reação eficiente. A utilização do fungo já possui algumas aplicações, como por exemplo, a degradação de Corantes (GARCIA, 2006).
A técnica utiliza as funções naturais dos microrganismos: transformação, mineralização e complexação de compostos, tanto orgânicos como inorgânicos. O processo é caracterizado por apresentar um baixo custo operacional e uma relativa facilidade de aplicação que aumentam a possibilidade de uma utilização eficiente desse fungo.

 

Biorremediação De Hormônios Sexuais Sintéticos E Naturais Pelo Fungo Pycnoporus Sanguineus


Técnica de degradação por carbonização hidrotermal
MORAIS, 2006 utilizou outra técnica para biodegradação de hormônios sexuais sintéticos com o processo de carbonização hidrotermal onde o material orgânico, Pycnoporus sanguineus é triturado, obtendo-se um carvão desidratado com um elevado poder calorífico e água por união das moléculas de hidrogênio e oxigênio. Realizado o preparo de uma solução de concentração pré estabelecida de hormônio sexual sintético e posteriormente é feito o contato com a biomassa resultante. No processo de Carbonização hidrotermal é controlada a temperatura e pressão dentro do reator, realizando assim a degradação dos hormônios.
A quantificação dessas concentrações foi realizada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), as leituras realizadas para o hormônio 17α-Etinilestradiol foi considerado satisfatório, uma vez que após o tratamento, o hormônio ficou abaixo dos limites de quantificação e detecção do equipamento CLAE utilizado (Limite de Quantificação (LQ) = 3,562 ng.mL-1 e Limite de Detecção (LD) = 1,068 ng.mL
Amostras do sobrenadante dos frascos que continham os hormônios e enviadas para quantificação no CLAE. Os resultados podem ser observados na tabela abaixo.

 

Biorremediação De Hormônios Sexuais Sintéticos E Naturais Pelo Fungo Pycnoporus Sanguineus


Conforme a tabela acima, é possível notar que o tratamento com P. saguineus se apresentou eficiente na remoção e/ou degradação dos hormônios Etinilestradiol e Acetato de Ciproterona e moderadamente eficiente para o Gestodeno. Diferentemente do teste realizado com o reator de carbonização hidrotermal, onde solução com a mistura de hormônios, o Acetato de Ciproterona se mostrou mais difícil de degradar, no experimento biológico o Gestodeno se mostrou mais estável.

Conclusão
Diante dos resultados obtidos nas pesquisas bibliográficas com informações pré-existentes, pode-se observar as seguintes conclusões:
No processo de tratamento biológico, o fungo Pycnoporus sanguineus sofreu, visualmente, influência dos hormônios Etinilestradiol, Gestodeno e Acetato de Ciproterona no desenvolvimento de sua biomassa.
Apresentou grande potencial remediador de Etinilestradiol e Acetato de Ciproterona, uma vez que demonstraram bons resultados na diminuição de sua concentração inicial (acima de 99,0%). Para o Gestodeno o índice de remediação foi de 78,9% (MORAIS, 2012).
Para realizar a degradação dos hormônios é necessário que ocorra a dosagem da enzima Lacase (Lcc) que irá auxiliar no processo de biodegradação. A dosagem dessa enzima ocorreu sob condição de agitação. A tabela a seguir apresenta os valores obtidos durante os experimentos com o fungo:

 

Biorremediação De Hormônios Sexuais Sintéticos E Naturais Pelo Fungo Pycnoporus Sanguineus


O objetivo para próximos estudos é encontrar condições mais brandas de temperatura e pressão e menor tempo de reação, para que esse processo possa ser utilizado no tratamento de efluente e águas contaminadas com hormônios Etinilestradiol, Gestodeno e Acetato de Ciproterona. Estudos de toxicidade e níveis aceitáveis desses hormônios para descarte bem como em águas de abastecimento são de interesse para melhor conhecimento da dinâmica dos micropoluentes e seus impactos em comunidades humanas e a biota e deverão ser pesquisados da mesma forma.
A utilização do fungo Pycnoporus sanguineus pode ser aplicada como uma maneira complementar aos métodos já existentes, visando a diminuição da concentração de hormônios presentes em rios e estações de tratamento de efluentes, o que torna esse tratamento mais eficiente e, portanto, a água a ser liberada dela com menor potêncial patogênico. O estudo do tratamento de efluentes com a biomassa busca unir a utilização de um resíduo com a necessidade do bem estar da humanidade e do meio ambiente.

 

Mayara Mariuci Fernandes
Leonardo Zanata, Orientador
Centro de Pós-Graduação Oswaldo Cruz

 

Trabalho realizado a partir de levantamento bibliográfico. Referências bibliográficas:
BARROS, A. M. Bioadsorção e dessorção dos íons Cd2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+ e Zn2+ pela macrófita aquática AZOLLA PINNATA. 117 páginas. Dissertação (Mestrado) -Programa de Pós Graduação em Engenharia Química. UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS. FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA. Campinas, 2012.
BILA, D. M.; DEZOTTI, M. Desreguladores endócrinos no meio ambiente: efeitos e consequências. Química Nova, v. 30, n. 3, p. 651-666, 2007.
BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução N°. 430/2011, de 13 de maio de 2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução no 357/2005.
BRASIL. Informe Técnico Nº. 01, de 15 de julho de 2008. Esclarecimento sobre o item 2.9 do anexo da Resolução RE nº1 de 29/07/2005, que trata do Guia para realização dos estudos de estabilidade. Disponível em <http://www.sindusfarma.org.br/informativos/BBPAF03808.doc> Acesso em: 03 Jul. 2015.
BRASIL. Resolução Nº. 01, de 29 de julho de 2005. Guia para a realização de estudos de estabilidade. Disponível em <http://elegis.anvisa.gov.br/leisref/public/showAct.php?id=18109&word> Acesso em: 03 Jul. 2015.
EMBRAPA Disponível em: <http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/agricultura_e_meio_ambiente/arvore/CONTAG01_72_410200710545.html> Acessado em: 27/09/2015.
FERREIRA, M. G. M. Remoção da atividade estrogênica de 17?-estradiol e de 17?- etinilestradiol pelos processos de ozonização e O3/H2O2. Tese (Doutorado em Ciências em Engenharia Química) – Coordenação do Programa de Pós-Graduação de Engenharia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008.
FREITAS, P. A. M. Estudos de adsorção de DI-2-PIRIDIL CETONA SALICILOILHIDRAZONA (DPKSH) em resinas amberlite XAD-2 e XAD-7. Extração de íons cobre em fase sólida envolvendo a XAD-7 modificada com DPKSH. 196 p. (Pós-graduação em Química) - Universidade de São Paulo. 2007.
GHISELLI, G. Avaliação da Qualidade das Águas Destinadas ao Abastecimento Público na Região de Campinas: Ocorrência e Determinação dos Interferentes Endócrinos (IE) e Produtos Farmacêuticos e de Higiene Pessoal (PFHP). Tese (Doutorado em Química) - Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2006.
GARCIA. L. F.; at all. Biorremediação de hormônios sexuais sintéticos prlo fungo Pycnoporus sanguineus (CCT- 4518). Disponível em: <http://www.cetufg.com/site/images/24.pdf> Acessado 20/09/2015.
GARCIA, T. A. Purificação e caracterização das lacases de Pycnoporus sanguineus. 110 f. Tese (Doutorado em Biologia Molecular) - Universidade de Brasília, Brasília, 2006.
Imagem do fungo Pycnoporus sanguineus. Disponível em <http://fungosdobrasil.blogspot.com.br/2008/07/pycnoporus-sangineus-um-fungo-do-tipo.html> Acessado em: 20 de Julho de 2015.
INTERNATIONAL WATER ASSOCIATION. Treatment of Micropollutants in Water and Wastewater. London. 483p. IWA. 2010.
YING, G.; KOOKANA, R.S. Occurence and fate of hormone steroids in the environment. Environment Internacional. 2002.
MATAMOROS, V.; GARCÍA, J.; BAYONA, J.M. Organic micropollutant removal in a full scale surface flow constructed wetland fed with secondary effluent. Water Research. v. 42, p. 653-660. 2008.
MELLIS, E. V. Adsorção e dessorção de Cd, Cu, Ni e Zn, em solo tratado com lodo de esgoto. 174 p. Tese (Doutorado em Agronomia) - Universidade de São Paulo – Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz". Piracicaba, 2006.
MARTINDALE. The Complete Drug Reference. 35ª Ed. Londres: PhP, 2007.
MORAIS, R. L. Remoção de hormônios sexuais sintéticos por carbonização hidrotermal e por fungos de decomposição branca. 2012. Dissertação (Mestrado em Engenharia do Meio Ambiente) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2012.
OLIVEIRA, M. M. F de; KLEINÜBING, S. J. e SILVA M. G. C. da - Bioadsorção de cádmio em banho finito utilizando alga marinha SARGASSUM SP. VI Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica. [200-?]
PORTUGUEZ, Y. V. F.; XAVIER, I. O.; ZANG, J. W.; SANTIAGO; M. F.; MONTALVÃO, E. V. Detecção de hormônios no rio Meia Ponte na cidade de Goiânia – Goiás. In: XV Simpósio Luso-Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. ABES. IV-089. 2012. Belo Horizonte – MG.
RAIMUNDO, C. C. M. Ocorrência de interferentes endócrinos e produtos farmacêuticos nas águas superficiais da bacia do Rio Atibaia. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Química, Unicamp, Campinas, 2007.
REIS FILHO, R. W. Hormônios estrógenos no Rio do Monjolinho, São Carlos – SP: Uma Avaliação da Problemática dos Desreguladores Endócrinos Ambientais. Tese (Doutorado em Ciências da Engenharia Ambiental) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2008.
SANTAMARTA, J. A ameaça dos disruptores endócrinos – Agroecologia e desenvolvimento rural sustentável. Porto Alegre - RS, v. 2; p. 3; 2001.
TORRES, N. H. Monitoração de resíduos de hormônios 17?-etinilestradio, 17?- estradiol e estriol em águas de abastecimento urbano da cidade de Piracicaba, SP. 83 f. Dissertação (Mestrado) – Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2009.

 

Publicidade