Evaluation of the microalga Tetradesmus lagerheimii for biomass production and elimination of endocrine disrupting chemicals in paper mill wastewater
Este estudo demonstra que a microalga robusta *Tetradesmus lagerheimii* pode tratar eficazmente águas residuais de fábricas de papel ao reduzir significativamente os produtos químicos de desregulação endócrina e alcançar uma alta produtividade de biomassa num processo estável de batelada repetida sem pré-tratamento elaborado.
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As fábricas de papel estão entre os maiores consumidores de água no mundo, e o efluente que produzem é uma sopa complexa de produtos químicos. Mesmo após o trabalho das estações de tratamento padrão, essa água frequentemente carrega traços invisíveis de substâncias que podem interromper os sistemas hormonais dos seres vivos. Esses produtos químicos, conhecidos como desreguladores endócrinos, podem passar pelos filtros convencionais e entrar nos rios, onde representam riscos para peixes e outros animais selvagens. Por décadas, cientistas buscaram formas de limpar essa água de maneira mais minuciosa e, ao mesmo tempo, encontrar uma maneira de transformar o resíduo em algo útil. Uma via promissora envolve plantas microscópicas de célula única chamadas microalgas. Esses organismos são filtros naturais; eles bebem água, absorvem nutrientes e podem decompor poluentes prejudiciais enquanto crescem em uma biomassa espessa e oleosa que poderia potencialmente ser usada para combustível ou outros materiais. No entanto, transformar essa ideia em uma realidade prática tem sido difícil. O efluente de fábricas de papel é frequentemente tóxico demais para muitos tipos de algas, e tentativas anteriores de cultivá-las nesse ambiente exigiram uma limpeza extensa e cara da água primeiro, ou resultaram em quantidades muito baixas de crescimento vegetal.
Uma equipe de pesquisadores na Alemanha partiu para testar se uma linhagem específica e robusta de microalgas poderia sobreviver e prosperar em águas residuais brutas de fábricas de papel sem a necessidade de nenhum pré-tratamento especial. Eles escolheram uma linhagem chamada Tetradesmus lagerheimii, um tipo de alga verde conhecida por sua resistência. Em vez de diluir o efluente ou filtrá-lo para remover potenciais toxinas, eles colocaram as algas diretamente na água vinda da etapa de tratamento anaeróbico de uma fábrica de papel. O objetivo deles era duplo: ver se as algas poderiam crescer até formar uma cultura densa e determinar se esse crescimento poderia remover os produtos químicos desreguladores endócrinos remanescentes. Para medir a eficácia da limpeza, eles utilizaram um teste biológico altamente sensível que detecta a atividade estrogênica total na água, em vez de apenas procurar por nomes de produtos químicos específicos. Este método atua como um sensor biológico, revelando o efeito combinado de todas as substâncias que interrompem hormônios, incluindo quaisquer produtos de decomposição desconhecidos.
Os resultados mostraram que as algas foram extraordinariamente resilientes. Elas cresceram vigorosamente no efluente não tratado, atingindo uma alta concentração de biomassa sem sinais de serem envenenadas pelo efluente industrial. Os pesquisadores descobriram que não precisavam filtrar a água ou remover gases como o sulfeto de hidrogênio previamente; as algas cresceram tão bem na água bruta quanto cresceram em amostras pré-tratadas. Ao longo de seis dias, as algas multiplicaram-se rapidamente, atingindo uma concentração de biomassa de 15 gramas por litro. Esta é uma quantidade significativa, superando amplamente o que foi relatado na maioria dos estudos anteriores envolvendo efluentes de fábricas de papel. O processo provou ser estável o suficiente para ser executado em um ciclo repetido, no qual a maior parte das algas era colhida a cada semana e novo efluente era adicionado, permitindo que a cultura continuasse crescendo por mais de três semanas sem colapsar.
Além de apenas crescer, as algas atuaram como uma equipe de limpeza eficaz. Os pesquisadores mediram a atividade estrogênica na água antes e depois de as algas terem crescido por seis dias. Na água onde as algas estavam presentes, a atividade hormonal nociva caiu entre 88 e 98 por cento. Em comparação, a água que foi deixada sozinha, sem as algas, viu uma redução de apenas 60 a 81 por cento, provavelmente devido a processos naturais ou ao crescimento de outros organismos microscópicos. Isso significa que a linhagem específica de algas foi responsável pela remoção de 7 a 33 por cento adicionais dos produtos químicos desreguladores endócrinos. O estudo também analisou produtos químicos específicos, como o bisfenol S, um composto industrial comum, e descobriu que, após o tratamento com algas, a concentração dessas substâncias na água caiu abaixo do nível que o equipamento de teste conseguia detectar. As algas pareciam ou decompor esses produtos químicos ou absorvê-los em suas próprias células.
No entanto, a limpeza não foi perfeita em todos os aspectos. Embora as algas tenham removido os desreguladores hormonais de forma eficaz, elas não reduziram a carga orgânica total da água tanto quanto os pesquisadores esperavam. A demanda química de oxigênio, uma medida de quanta matéria orgânica há na água, diminuiu, mas não tanto quanto nas amostras de controle sem as algas. Os pesquisadores observaram que as próprias algas liberam substâncias orgânicas enquanto crescem, o que parece neutralizar parte do trabalho de limpeza feito pelas bactérias naturalmente presentes no efluente. Nos ciclos repetidos de longo prazo, as algas e as bactérias pareceram se adaptar uma à outra, e a eficiência da limpeza melhorou ligeiramente ao longo do tempo, mas as algas sozinhas não puderam reduzir a carga orgânica aos níveis mais baixos possíveis.
O estudo conclui que o uso desta linhagem específica de algas oferece um caminho prático para o tratamento de águas residuais industriais. Ao selecionar um organismo resistente e adaptável, e utilizar um reator especializado que fornece luz e troca gasosa ideais, é possível pular as etapas caras e que consomem muita energia de pré-filtragem da água. O processo combina com sucesso a remoção de poluentes hormonais perigosos com a produção de uma biomassa valiosa. Embora restem desafios, como o gerenciamento da carga orgânica e a garantia de que a biomassa final seja segura para uso, a pesquisa demonstra que as microalgas podem ser uma ferramenta viável e robusta para a limpeza de resíduos industriais complexos, transformando um problema ambiental difícil em um potencial recurso.
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