Biorremediação no tratamento de efluentes: quando a aplicação de microrganismos funciona e quando não funciona?
Atualizado: 1 de out.
A aplicação de microrganismos em sistemas de tratamento de efluentes é uma estratégia utilizada para favorecer processos de biodegradação e contribuir para o desempenho do tratamento biológico. No mercado, é comum encontrarmos termos como biorremediação, bioaumentação, microrganismos biorremediadores, bactérias para tratamento de efluentes e aditivos biológicos empregados para descrever esse tipo de solução.
Entretanto, a aplicação de microrganismos não deve ser interpretada como uma solução isolada ou universal para problemas de eficiência de uma estação de tratamento. Microrganismos são organismos vivos e, para desempenharem a função esperada, precisam encontrar condições ambientais, hidráulicas e operacionais compatíveis com sua atividade metabólica. Quando essas condições não existem, simplesmente aumentar a quantidade ou a frequência de aplicação de um aditivo biológico pode elevar os custos sem agregar resultado ao tratamento.
É isso que diferencia a simples aplicação de um produto da implantação tecnicamente acompanhada de uma estratégia de biorremediação.
Conteúdo
Biorremediação, bioaumentação e aditivos biológicos: estamos falando da mesma coisa?
Embora esses termos sejam frequentemente utilizados de maneira semelhante no mercado, eles não representam exatamente o mesmo conceito. Biorremediação é uma denominação ampla para processos que utilizam organismos vivos ou sua atividade metabólica para degradar, transformar ou reduzir contaminantes presentes em determinado meio. Dentro desse universo existem diferentes estratégias, entre elas a bioestimulação e a bioaumentação.
A bioaumentação consiste na introdução de microrganismos selecionados ou consórcios microbianos em um ambiente ou processo biológico com o objetivo de favorecer determinadas funções metabólicas. No tratamento de efluentes, essa estratégia pode ser utilizada para contribuir para a degradação de matéria orgânica ou de determinados compostos e para incrementar funções específicas de uma comunidade microbiana já existente. Revisões científicas descrevem a bioaumentação justamente como a adição de culturas selecionadas a reatores ou comunidades microbianas para melhorar a degradação de compostos específicos ou o desempenho do processo.
Já aditivo biológico é uma expressão de natureza predominantemente comercial utilizada para produtos formulados com microrganismos, e eventualmente outros componentes, destinados à aplicação em determinados processos. Portanto, um aditivo contendo microrganismos pode ser utilizado como ferramenta para implantação de uma estratégia de bioaumentação dentro de um processo mais amplo de biorremediação.
Essa distinção é importante porque muda a forma como avaliamos a tecnologia: o produto é uma ferramenta; a bioaumentação é uma estratégia; e o processo biológico precisa ser compreendido e acompanhado.
Como os microrganismos atuam no tratamento de efluentes?
Diversas tecnologias de tratamento de efluentes dependem naturalmente da atividade de comunidades microbianas. Lodos ativados, lagoas, filtros anaeróbios, reatores biológicos e tanques sépticos são alguns exemplos de sistemas nos quais diferentes grupos de microrganismos participam da transformação da matéria orgânica e, dependendo do processo, de outros compostos presentes no efluente.
Isso significa que uma ETE biológica não começa a ter microrganismos somente quando recebe um aditivo. O sistema já abriga uma comunidade microbiológica, cuja composição e atividade são influenciadas pelas condições ambientais e operacionais. A bioaumentação introduz uma população adicional em um ecossistema que já existe, e esses organismos precisarão sobreviver, permanecer no sistema, encontrar substrato disponível e interagir com a microbiota presente para exercer a função pretendida.
Esse aspecto ajuda a compreender por que resultados obtidos em condições controladas de laboratório nem sempre são reproduzidos da mesma maneira em escala real. Estudos de revisão relatam resultados positivos da bioaumentação, mas também falhas ou respostas inconclusivas, especialmente quando ocorre a transição para condições de campo. Entre as dificuldades descritas estão a sobrevivência e permanência dos organismos introduzidos, competição com a comunidade existente, disponibilidade de substrato e nutrientes, variações de pH e temperatura e outras pressões ambientais.
Portanto, não basta adicionar microrganismos. É preciso criar e manter condições para que eles trabalhem.
Quando a aplicação de microrganismos pode contribuir para o tratamento?
A bioaumentação pode fazer sentido quando existe uma necessidade relacionada ao desempenho do processo biológico e há condições para que os organismos introduzidos exerçam a atividade esperada. Dependendo do sistema e do objetivo da intervenção, ela pode ser avaliada como estratégia complementar para favorecer a degradação de matéria orgânica, auxiliar na recuperação de processos biológicos submetidos a determinadas perturbações ou incrementar funções microbiológicas específicas.
Entretanto, identificar uma DBO ou DQO elevada no efluente tratado, por exemplo, não é suficiente para concluir que o sistema necessita de mais microrganismos. Esses resultados demonstram uma condição de desempenho, mas não identificam isoladamente sua causa. Antes da aplicação, o ideal é investigar se a limitação está relacionada à atividade biológica ou se decorre de sobrecarga, condições hidráulicas inadequadas, toxicidade, falhas de aeração, deficiência de nutrientes, problemas estruturais, características do efluente ou outros fatores.
A aplicação tende a ser mais tecnicamente fundamentada quando conhecemos o efluente e os parâmetros operacionais do processo. A literatura sobre bioaumentação em efluentes industriais ressalta justamente que a compreensão das condições do tratamento é importante para identificar fatores capazes de prejudicar a sobrevivência e a atuação dos organismos inoculados, incluindo temperatura, pH, oxigênio dissolvido, disponibilidade de nutrientes e toxicidade.
Quais condições são necessárias para os microrganismos atuarem?
O metabolismo microbiano depende das condições do ambiente. Embora os requisitos específicos variem conforme os organismos, o tipo de efluente e o processo de tratamento, fatores como temperatura, pH, disponibilidade de substrato, nutrientes, presença ou ausência de oxigênio, tempo de contato, carga aplicada, presença de compostos tóxicos ou inibidores e retenção da biomassa podem influenciar diretamente a resposta do tratamento.
Em um processo aeróbio, por exemplo, disponibilizar uma população microbiana capaz de degradar determinado substrato terá pouco efeito se o sistema não fornecer condições adequadas de oxigenação. Em processos anaeróbios, por outro lado, é necessário preservar as condições compatíveis com as comunidades responsáveis pelas diferentes etapas da degradação. Da mesma forma, alterações abruptas de pH, temperatura ou composição do efluente podem modificar significativamente a atividade microbiológica.
Também é necessário considerar a relação entre biomassa e alimento disponível. A presença de matéria orgânica em concentração elevada não significa necessariamente que toda essa matéria seja facilmente biodegradável. O efluente pode apresentar compostos recalcitrantes ou substâncias inibidoras capazes de limitar a resposta microbiológica. A ecologia de sistemas de tratamento é complexa, e a literatura reforça que o projeto e a operação precisam considerar os aspectos microbiológicos para selecionar e manter comunidades funcionais.
Quando adicionar microrganismos não resolverá o problema?
Este é um dos pontos mais importantes para quem considera utilizar um aditivo biológico em uma ETE, fossa séptica, filtro anaeróbio ou outro sistema de tratamento. Nem toda perda de eficiência é causada por deficiência de biomassa, e existem situações em que aumentar a dosagem de microrganismos não corrige a limitação responsável pelo resultado insatisfatório.
Um exemplo frequente é a sobrecarga hidráulica. Quando a vazão recebida pelo sistema é incompatível com sua capacidade efetiva, o tempo disponível para que ocorram as etapas do tratamento pode ser reduzido. Dependendo da configuração do processo, condições hidráulicas desfavoráveis também podem comprometer o contato entre biomassa e substrato ou favorecer a perda de sólidos e biomassa. Nesses casos, adicionar continuamente novos microrganismos sem investigar a condição hidráulica pode representar um custo adicional sem resolver a causa da baixa eficiência.
Outro cenário importante ocorre em efluentes com baixa biodegradabilidade ou presença significativa de substâncias tóxicas ou inibidoras. Se os compostos presentes não estiverem biologicamente disponíveis, forem pouco biodegradáveis ou criarem condições incompatíveis com a atividade da biomassa, simplesmente aumentar a população microbiana não torna automaticamente o efluente biodegradável. A toxicidade e outras características do meio são reconhecidas na literatura como fatores capazes de comprometer a sobrevivência e o desempenho dos organismos utilizados na bioaumentação.
Também encontramos situações em que a limitação é operacional ou estrutural. Falhas de aeração, recirculação inadequada, descarte incorreto de lodo, dosagem excessiva de determinados produtos químicos, deficiência de equalização, problemas hidráulicos, unidades danificadas ou condições inadequadas de pH são exemplos de fatores que podem comprometer o processo independentemente da quantidade de microrganismos aplicada.
Isso não significa, necessariamente, que o tratamento biológico seja inviável. Em determinados casos, ajustes operacionais podem restabelecer condições favoráveis à atividade microbiológica e tornar a utilização de uma estratégia de bioaumentação tecnicamente viável. O ponto central é identificar e corrigir primeiro aquilo que impede o processo de funcionar adequadamente.
Mais microrganismos significam maior eficiência?
Não necessariamente. O tratamento biológico depende de equilíbrio entre a biomassa, o substrato disponível, as características do efluente, as condições ambientais e a configuração do processo. Portanto, a relação entre quantidade de produto aplicado e eficiência não deve ser interpretada como linear.
A literatura científica mostra que uma das dificuldades da bioaumentação está justamente em manter os organismos introduzidos em quantidade e atividade suficientes no sistema. Após a inoculação, a população pode diminuir em função de falta de substrato, alterações de pH e temperatura, deficiência nutricional, competição com microrganismos nativos e outras pressões biológicas. Por isso, resultados positivos observados inicialmente também não significam necessariamente que a mesma estratégia ou dosagem deverá ser mantida indefinidamente.
Esse é um ponto particularmente importante na gestão de custos. Quando a resposta do sistema não é acompanhada, existe o risco de transformar uma ferramenta biológica em um insumo de aplicação recorrente sem que sua contribuição para o processo esteja sendo efetivamente avaliada.
Por que não basta assessoria para comprar microrganismos?
Escolher um aditivo biológico adequado é apenas uma parte da estratégia. A implantação de um processo de biorremediação por bioaumentação exige acompanhamento técnico do sistema, porque as condições que determinaram uma recomendação inicial podem se modificar ao longo da operação.
Vazão, carga orgânica, composição do efluente, temperatura, pH, disponibilidade de oxigênio e nutrientes, presença de substâncias inibidoras e condições operacionais podem variar. O acompanhamento permite observar como o sistema responde à intervenção, avaliar se as condições necessárias à atividade microbiológica estão sendo mantidas e identificar quando é necessário ajustar a estratégia, seja modificando o protocolo de aplicação, seja atuando em outra variável do processo.
Em determinadas situações, o acompanhamento pode demonstrar que a aplicação deve ser intensificada temporariamente; em outras, que pode ser reduzida. Também pode revelar que a prioridade deixou de ser a bioaumentação e passou a ser um ajuste operacional, hidráulico ou estrutural. Essa avaliação evita que o produto seja utilizado como resposta automática para qualquer alteração no desempenho da estação.
Por isso, o objetivo técnico não deve ser manter uma determinada dosagem de microrganismos. O objetivo deve ser fazer o processo biológico funcionar adequadamente e avaliar sua resposta ao longo do tempo.
É justamente por essa razão que, na Bio Ativado, entendemos que a indicação de um aditivo biológico não deve se limitar à orientação de compra. Quando a intervenção envolve a implantação ou otimização de um processo de biorremediação, o acompanhamento técnico é parte importante da estratégia.
Como avaliar se a biorremediação está funcionando?
A avaliação deve começar antes da aplicação. É necessário conhecer a condição inicial do sistema, definir qual problema se pretende corrigir e estabelecer indicadores compatíveis com esse objetivo. Sem uma referência inicial e sem acompanhamento, torna-se difícil atribuir uma eventual melhoria à bioaumentação ou distinguir seu efeito de outras alterações ocorridas simultaneamente no processo.
Dependendo do sistema, podem ser avaliados parâmetros como DBO, DQO, sólidos suspensos, características e comportamento do lodo, estabilidade do processo, aspectos visuais do efluente, parâmetros específicos relacionados à finalidade do tratamento e, quando aplicável, características microbiológicas. Em outros casos, indicadores operacionais, como formação de lodo, necessidade de limpeza ou comportamento de determinadas unidades, também podem fornecer informações relevantes, desde que sejam interpretados dentro do contexto do processo.
Mais importante do que acumular medições é selecionar indicadores relacionados à hipótese que motivou a intervenção. Se o objetivo é favorecer a degradação de matéria orgânica, por exemplo, o monitoramento precisa permitir avaliar essa resposta. Se o problema é outro, os indicadores devem ser escolhidos de acordo com ele.
Bioaumentação é produto ou estratégia?
Bioaumentação deve ser entendida como estratégia. O aditivo biológico é uma ferramenta utilizada dentro dela.
Essa distinção parece simples, mas muda profundamente a forma como microrganismos são utilizados no tratamento de efluentes. Em vez de partir do produto e procurar onde aplicá-lo, parte-se do diagnóstico do sistema, identifica-se a limitação existente e somente então se avalia se uma intervenção microbiológica é tecnicamente pertinente.
Quando a bioaumentação é indicada, a implantação deve considerar as condições necessárias para a atividade dos organismos, um protocolo coerente com o sistema e o acompanhamento de sua resposta. Quando não é indicada, a avaliação técnica deve apontar para a verdadeira limitação, ainda que isso signifique recomendar uma solução diferente daquela inicialmente considerada.
Essa abordagem também reconhece uma característica fundamental dos processos biológicos: eles são dinâmicos. A literatura científica não descreve a bioaumentação como uma estratégia universal e previsível para qualquer condição; ao contrário, destaca sua dependência das características do ambiente, da comunidade microbiológica, do inóculo e da operação.
Antes de aplicar microrganismos, compreenda o sistema
Biorremediação e bioaumentação apresentam possibilidades importantes para o tratamento de efluentes e podem contribuir para incrementar o desempenho de processos biológicos quando aplicadas em condições adequadas. Entretanto, o resultado não depende apenas da presença de microrganismos ou da quantidade aplicada, mas da interação entre microbiologia, características do efluente, hidráulica, estrutura e operação.
Por isso, antes de definir produto e dosagem, é necessário compreender por que o sistema não está apresentando a resposta esperada e se existem condições para que a intervenção biológica atue sobre essa causa. Às vezes, o diagnóstico confirmará a pertinência da bioaumentação. Em outras situações, indicará que primeiro precisamos corrigir uma condição operacional, hidráulica ou estrutural para tornar o processo biológico viável.
Essa é a diferença entre simplesmente adicionar microrganismos e conduzir tecnicamente um processo de biorremediação.
Não basta adicionar microrganismos. É preciso criar condições para que eles trabalhem e acompanhar o sistema para entender como ele responde.
Referências técnicas
HERRERO, M.; STUCKEY, D. C. Bioaugmentation and its application in wastewater treatment: A review. Chemosphere, v. 140, p. 119–128, 2015. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2014.10.033.
NZILA, A.; RAZZAK, S. A.; ZHU, J. Bioaugmentation: An Emerging Strategy of Industrial Wastewater Treatment for Reuse and Discharge. International Journal of Environmental Research and Public Health, v. 13, n. 9, 846, 2016. DOI: 10.3390/ijerph13090846.
RAPER, E.; STEPHENSON, T.; ANDERSON, D. R.; FISHER, R.; SOARES, A. Industrial wastewater treatment through bioaugmentation. Process Safety and Environmental Protection, 2018.
CYCOŃ, M.; MROZIK, A.; PIOTROWSKA-SEGET, Z. Current Trends in Bioaugmentation Tools for Bioremediation: A Critical Review of Advances and Knowledge Gaps. 2023.
Gostou deste conteúdo? Deixe seu comentário!
Por Danieli Ledur Kist
Engenheira Bioquímica Mestre e doutora em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental Fundadora e Diretora Técnica da Bio Ativado Soluções em Efluentes
Comentários