Uso de enzimas para degradação de petróleo em emulsões sintéticas do tipo óleo em água

Abstract

Apesar do avanço na área dos biocombustíveis, o petróleo permanece como uma das fontes de energia mais utilizada. Atrelada à exploração e ao transporte, há inúmeros registros de vazamentos e derramamentos que causam enormes problemas para o meio ambiente. Por isso, há necessidade de avaliar novas metodologias para a remediação do petróleo. No presente trabalho, foi avaliado o uso de enzimas lipase imobilizadas em nanopartículas magnéticas na degradação de petróleo presente em emulsões sintéticas do tipo óleo em água (O/A). As enzimas avaliadas no trabalho foram utilizadas na forma de solução e as condições de uso foram otimizadas. O pH ótimo para atuação das lipases de Aspergillus oryzae, de Candida antarctica e de Pseudomonas cepacia foi de 6,5, 7,0 e 8,0, respectivamente. Entre as temperaturas avaliadas, as enzimas apresentarem melhor atividade à 40 °C. Essas condições, foram utilizadas na imobilização das enzimas em nanopartículas magnéticas, onde a solução enzimática ficou em contato com as nanopartículas de forma a promover uma adsorção física durante 75 horas. A confirmação da imobilização foi realizada pela técnica de espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR-ATR) e pela medida da atividade das enzimas imobilizadas por espectrofotometria na região do visível. Para o ensaio de degradação, as enzimas ficaram em contato com as amostras por 20 minutos. Avaliando os resultados obtidos nas análises, verificou-se que nas condições avaliadas as lipases de Aspergillus oryzae e de Candida antarctica foram capazes de degradar o petróleo e que quando as amostras foram emulsionadas, os resultados obtidos foram melhores. Já a lipase de Pseudomonas cepacia, nas condições avaliadas, não foi tão eficaz quanto as demais enzimas. A acidez residual das fases aquosas das três enzimas não apresentou alteração significativa, mas houve aumento no teor de carbono orgânico dissolvido, em relação a amostra sem adição de enzima, para as amostras em que foram utilizadas as lipases de Aspergillus oryzae e de Candida antarctica indicando que a utilização dessas enzimas possivelmente degradou o petróleo em cadeias menores.

Despite advancements in the field of biofuels, petroleum remains one of the most widely used energy sources. Associated with exploration and transportation, there are numerous records of leaks and spills that are extremely toxic to the environment. Therefore, there is a need to evaluate new methodologies for petroleum remediation. In the present study, the use of lipase enzymes immobilized onto magnetic nanoparticles was evaluated for the degradation of petroleum present in oil-in-water (O/W) synthetic emulsions. The enzymes evaluated in this study were used in solution form, and the conditions of use were optimized. The optimum pH for lipases from Aspergillus oryzae, Candida antarctica, and Pseudomonas cepacia were 6.5, 7.0, and 8.0, respectively. Among the temperatures evaluated, the enzymes showed better activity at 40°C. These conditions were used for the immobilization of the enzymes onto magnetic nanoparticles, where the enzyme solution was in contact with the nanoparticles to promote physical adsorption for 75 hours. Confirmation of immobilization was performed using Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR-ATR) and by measuring the activity of the immobilized enzymes. For the degradation assay, the enzymes were in contact with the samples for 20 minutes. Evaluating the results obtained in the analyzes, it was found that under the optimized conditions, the lipases from Aspergillus oryzae and Candida antarctica are capable of degrading petroleum, and when the samples were emulsified, the results obtained were better. However, the lipase from Pseudomonas cepacia, under the evaluated conditions, was not as effective as the other enzymes. The residual acidity of the aqueous phases of the three enzymes showed no significant alteration, but there was an increase in the content of dissolved organic carbon compared to the sample without enzyme addition, for the samples in which the lipases from Aspergillus oryzae and Candida antarctica were used, indicating that the use of these enzymes possibly degraded the petroleum into smaller chains.