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Tese de doutoramento em Bioengenharia, A problemática da contaminação da água tem atraído especial atenção das organizações mundiais de saúde e ambiente, sendo um tema que está presente nas agendas políticas internacionais. Estes órgãos apelam não só para a necessidade de uma gestão sustentável dos recursos hídricos, mas também para o investimento no desenvolvimento e implementação de novos tratamentos e tecnologias mais eficientes. Poluentes orgânicos, incluindo corantes, produtos farmacêuticos, e substâncias perfluoroalquiladas (PFAS) são considerados compostos emergentes e recalcitrantes, para os quais a remoção das águas é difícil, uma vez que estes são muitas vezes resistentes aos tratamentos convencionais de águas residuais. A digestão anaeróbia (AD) tem sido reconhecida como um processo promissor para a degradação de compostos orgânicos. Apesar dos processos de AD serem lentos, o que pode comprometer o sucesso do processo à escala real, as taxas de reação podem ser aceleradas pela aplicação de baixas concentrações de mediadores redox (RM), que são compostos ou materiais que atuam como transportadores de eletrões em reações redutivas, diminuindo a energia de ativação. No trabalho descrito nesta tese, materiais à base de carbono (CBM), nomeadamente nanotubos de carbono (CNT) e carvão ativado (AC), demostraram ser excelentes RM, acelerando, na globalidade, as taxas de reação na remoção anaeróbia de poluentes. As extraordinárias propriedades dos CBM, e a possibilidade de modificar a sua superfície, assim como impregná-la com ferro para lhes conferir propriedades magnéticas, permitiu a criação de CBM com diferentes propriedades que podem ser projetados para tratar poluentes específicos, e serem facilmente removidos após o tratamento. Todos os CBM modicados apresentaram boa performance catalítica, no entanto verificaram-se diferenças entre eles de acordo com o poluente a ser degradado. Os PFAS são também poluentes orgânicos extremamente persistentes, cuja biorremediação é desafiante. A aplicação de AD para a sua biorremediação foi investigada, e a taxa de produção de CH4 a partir da conversão anaeróbia de ácidos gordos voláteis (VFA), foi afetada negativamente pela presença de PFAS, mas esse efeito negativo foi significativamente reduzido pela presença de CBM. Além disso, o AC promoveu a AD de lamas contaminadas com estes compostos. Os tratamentos anaeróbios aplicados causaram uma diminuição significativa na toxicidade das amostras tratadas, em relação aos compostos iniciais, independentemente dos subprodutos potencialmente formados, conforme avaliado pelo bioensaio modelo com Vibrio fischeri. Uma vez que o objetivo deste estudo é a aplicação futura do processo proposto, a uma escala real, foi importante caracterizar o cenário de estações de tratamento de águas residuais (WWTP) convencionais. Assim, influentes, efluentes e lamas recolhidos de duas WWTP portuguesas foram analisados quanto à presença de fármacos. Pretendeu-se também verificar se a situação de pandemia, provocada pela COVID- 19, agravou as concentrações obtidas, comparativamente com valores descritos na literatura. Não foi possível estabelecer uma relação clara entre a incidência da COVID-19 e a concentração dos fármacos alvo. Com exceção do ibuprofeno, os outros fármacos foram detetados em concentrações mais elevadas do que as registadas anteriormente. A fraca capacidade das ETAR convencionais para tratar estes compostos foi verificada, uma vez que os valores encontrados nos efluentes foram semelhantes ou inferiores aos dos influentes, devido sobretudo à adsorção nas lamas. Estes resultados reforçam a importância de encontrar alternativas aos processos convencionais para a remoção de poluentes recalcitrantes e o potencial do trabalho desenvolvido., The problematic of water contamination has demanded special attention from the world health and environmental organizations and is an issue that has been on international policies agendas. It often results in calls not only for the sustainable management, but also for investment in developing and implementation of new effective treatments and technologies. Organic pollutants, including dyes, pharmaceuticals, and perfluoroalkyl substances (PFAS) are considered emerging and recalcitrant compounds to which efficient removal from water sources is demanding, as they are often resistant to conventional wastewater treatments. Anaerobic digestion (AD) has been proposed as promising in the degradation of organic compounds. Despite the fact that AD processes proceed slowly, which may compromise the success of the full-scale process, the reaction rates can be accelerated by applying low concentrations of redox mediators (RM), that are compounds or materials acting as electron shuttles in reductive reactions, so decreasing the activation energy. In the work described in this thesis, carbon-based materials (CBM), including carbon nanotubes (CNT) and activated carbon (AC), were validated as excellent RM, speeding up the overall reaction rates of pollutants anaerobic removal. The extraordinary properties of CBM, and the possibility of tailoring their surface, as well as impregnating them with iron to confer magnetic properties, allowed the creation of CBM with different properties which can be designed to address specific organic pollutants, and easily be removed after the process. The various surface modifications performed on CBM showed that, although all being good catalysts, there are differences between them according to the pollutant to be degraded. PFAS are also extremely persistent organic pollutants to which bioremediation is challenging. When studying the possibility of applying AD for their bioremediation, it was found that the rate of CH4 production, from the anaerobic conversion of volatile fatty acids (VFA), was negatively affected by the presence of PFAS, but, interestingly, this negative effect was significantly reduced by the presence of CBM. Moreover, AC stimulated the AD of a sewage sludge contaminated with these compounds. The anaerobic treatments applied in the bioremediation of all the tested pollutants caused a significant decrease in the toxicity of the treated samples, relatively to the initial compounds, regardless of potentially by-products formed, as assessed by the standard bioassay using Vibrio fischeri. Since the aim of this study is the future application of the proposed process at full scale, it is interesting to characterise the scenario in conventional WWTP. So, the effluents, influents and sludge acquired from two Portuguese WWTP were analysed for the presence of pharmaceutical compounds. It was also intended to verify whether the pandemic situation, caused by COVID-19, has worsened the concentrations obtained, compared with values already reported in literature. No clear relationship could be established between the incidence of COVID-19 and the concentration of the target drugs. With exception of ibuprofen, the other drugs were detected at higher concentrations than previously registered. The poor capacity of conventional WWTP to treat these compounds was supported, as the amounts found in effluents were similar to those in influents, or when less, was mainly due to adsorption on sludge. This result underlines the high relevance to find alternatives to the conventional processes for removal of persistent pollutants and the potential of the proposal developed in this work., This PhD was supported by the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) through the grant SFRH/BD/131905/2017 and COVID/BD/151951/2021, and all the entities supporting this work: FCT under the scope of the strategic funding of UIDB/04469/2020 unit, and LABBELS - associate laboratory in biotechnology and bioengineering and microelectromechanical systems.

Microplastic (MP) pollution is a serious threat to the terrestrial and marine environment, posing a serious threat to all living beings. Therefore, there is an urgent need to find cheap, safe, and environmentally friendly solutions to alleviate the problem.This study aimed to assess the potential of a marine bacteria community and two of its isolates to biodegrade petroleum-based polyethylene terephthalate (PET) plastic bottles and bio-based polyethylene terephthalate (BPET) plastic bags. Ultraviolet (UV) treated microplastic films (∼2 mm2), were exposed to the consortium of bacteria and isolates for 90 and 45 days, respectively. Negative (MP without inoculum) and positive (bacterial inoculum, without any MP) controls were used in parallel. During the incubation period, samples were taken every two weeks or monthly to analyse bacterial growth, the pH, and changes in the polymer functional groups using Fourier Transform Infrared spectroscopy − Attenuated TotalReflectance (FTIR-ATR). The Chemical Oxygen Demand (COD) of microplastic was also measured at the beginning and at the end of the experiments. At the end of the incubation period, MP particles were subjected to scanning electron microscopy (SEM). Bacterial growth showed a statistically significant increase in the samples inoculated with marine bacteria as compared with the negative controls. The absorbance of peaks characteristic of the PET and BPET significantly decreased in the samples containing bacteria, and new peaks also appeared. Our results showed that marine bacteria have the potential to biodegrade petroleum-based and bio-based polyethylene terephthalate (BPET) MPs. These results further highlight the importance of rethinking bioplastics as an alternative to conventional plastics and how biological recycling can provide “green route” remedial solutions for PET microplastic polluted environment and consequently decreasing the environmental footprint of plastics. A poluição por microplásticos (MPs) é uma séria ameaça para o ambiente terrestre e marinho, representando um risco para todos os seres vivos. Portanto, há uma necessidade urgente de encontrar soluções baratas, seguras e ecológicas para aliviar o problema da poluição por MPs, e diminuir a pegada ambiental dos plásticos. Este estudo teve como objetivo avaliar o potencial de uma comunidade de bactérias marinhas e dois isolados para biodegradar garrafas de polietileno tereftalato (PET), e sacos plásticos feitos a partir de polietileno tereftalato de origem biológica (BPET). Filmes destes microplásticos (∼2 mm2) foram tratados com luz ultravioleta e expostos a um consórcio de bactérias e aos isolados por 90 e 45 dias, respectivamente. Controles negativos (MPs sem inóculo) e positivo (inóculo bacteriano, sem qualquer MP) foram usados em paralelo. Durante o período de incubação, foram coletadas amostras cada duas semanas ou mensalmente para analisar o crescimento bacteriano, o pH e as mudanças nos grupos funcionais dos polímeros, usando espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier − Reflectância Total Atenuada (FTIR-ATR). A Demanda Química de Oxigênio (DQO) dos microplásticos também foi medida no início e no fim das experiências No final do período de incubação, as partículas de MP foram ainda submetidas a microscopia eletrônica de varredura (MEV). O crescimento bacteriano apresentou um aumento estatisticamente significativo nas amostras inoculadas com bactérias marinhas em relação aos controles negativos. A absorbância dos picos característicos do PET e BPET diminuiu significativamente nas amostras contendo bactérias, e novos picos também apareceram. Os resultados mostraram que as bactérias marinhas apresentam um potencial para biodegradar PET MPs à base de petróleo e de orígem biológica. Estes resultados destacam a importância de repensar os bioplásticos como uma alternativa aos plásticos convencionais, e como a reciclagem biológica pode fornecer soluções corretivas de “rota verde” para ambientes poluídos por microplásticos (mais particularmente, de PET MPs) e, consequentemente, diminuir a pegada ambiental dos plásticos. I would like to extend my sincere thanks to Prof. Bjørn Grung, Coordinator of the Erasmus Mundus Master in Quality in Analytical Laboratories (EMQAL) Program, for his guidance moral and material support during my studies. I would like to extend my thanks to the European Union through Erasmus Mundus Scholarship for studentship that have allowed me to conduct this thesis and the Government of the United Republic of Tanzania, Government Chemist Laboratory Authority for allowing me to take part into this master’s degree program

RESUMO O estudo sobre corantes e seus impactos no meio ambiente são condição para que informação técnicas capazes de proporcionar melhores práticas de gestão sejam adotadas. A falta de informação na Ficha de Informação Sobre Produtos Químicos (FISPQ), regulamentada pela ABNT, do Índigo Carmim motivou a investigação sobre toxidez desse corante em solo. No presente trabalho utilizou-se o método respirométrico para verificar a quantidade de CO2 liberada pela respiração da biota do solo. Foi estudado com a intenção de determinar o comportamento dos microrganismos na presença do Índigo Carmim nas concentrações de 1, 100 e 1000 ppm. Os resultados demonstram que o Índigo Carmim não apresenta efeitos tóxicos para os microrganismos presentes no solo analisado. Além disso, foi verificado um incremento na respiração da biota, indicando biodegradabilidade do corante. ABSTRACT The study of dyes and their impacts on the environment is a condition for adopting technical information capable of providing better management practices. The lack of Índigo Carmim Material Safety Data Sheet (MSDS) information’s, which, in Brazil, is regulated by the ABNT motivated the investigation about toxicity of this dye in soil. This work used the respirometric method to verify the amount of CO2 released by the respiration of the soil biota. The microorganisms’ behaviors were studied in the presence of Indigo Carmine at concentrations of 1, 100 and 1000 ppm. The results demonstrate that Indigo Carmine does not present toxic effects for the microorganisms present in the analyzed soil. In addition, an increase in biota respiration has been demonstrated, indicating biodegradability of the dye.

Dissertação de mestrado em Biotecnologia, Nos últimos anos, várias estratégias têm sido desenvolvidas para colmatar a acumulação de plásticos no ambiente, como a descoberta de novos microrganismos e enzimas que consigam eficientemente biodegradar plásticos. Neste trabalho, as comunidades microbianas de lixiviado, em aerobiose e anaerobiose em condições termófilas, foram estudadas pela sua capacidade de biodegradar polímeros não-biodegradáveis (PE (polietileno) e PET (politereftalato de etileno)) e biodegradáveis (PCL (policaprolactona e PHB/PBAT (polihidroxibutirato/poli (butileno adipato-co-tereftalato)). Esta biodegradação também foi testada utilizando sedimento marinho como inóculo, em condições aeróbicas, metanogénicas e sulfato-redutores em temperaturas mesófilas. As experiências com lixiviado demonstraram uma biodegradação completa com PCL em pó, em condições anaeróbicas e aeróbicas (103 ± 18 % e 99 ± 6 %, respetivamente), observando-se, também, uma biodegradação completa para o PCL em filme em condições anaeróbias (100 ± 0,2%), e uma biodegradação de 28 a 100% em condições aeróbias. PHB/PBAT demonstrou uma biodegradação parcial (24 % ± 0,2 %) em anaerobiose. Contudo, não se observou uma produção de metano/consumo de oxigénio significativa para o PE e PET, resultando numa baixa biodegradação. Mesmo assim, um dos ensaios demonstrou uma biodegradação aparente de 5 ± 2%, ao fim de 180 dias. As comunidades microbianas dos ensaios com PCL demonstraram ser distintas e diversas. Coprothermobacter estava presente em grande abundância nos ensaios aeróbios e anaeróbios e poderá ter estado diretamente ligado à biodegradação de PCL. Methanothermobacter demonstrou ser o microrganismo metanogénico mais abundante (mais de 55 % abundância relativa), tendo um papel importante na conversão do PCL a metano. Nos estudos com sedimento marinho, o PCL demonstrou ser biodegradado em condições aeróbias e sulfato-redutoras, mas não em condições metanogénicas. Até ao momento, a comunidade microbiana de sedimento não demonstrou ter capacidade para biodegradar PE e PET Estes resultados demostram que lixiviado e sedimento marinho são potenciais fontes de microrganismos com a capacidade de biodegradar PCL, sendo necessário mais estudos para isolar e caracterizar estas comunidades microbianas., In the last decades, various strategies have been developed to overcome the plastic waste problem, such as using biodegradable polymers, applying treatments that facilitate plastic degradation, and discovering novel microorganisms and enzymes that are capable of biodegrading complex polymers. This work explored leachate microbial communities in aerobic and anaerobic thermophilic conditions for their ability to biodegrade non-biodegradable (PE (polyethylene) and PET (polyethylene terephthalate)) and biodegradable (PCL (polycaprolactone) and PHB/PBAT (polyhydroxy butyrate/polybutylene adipate co-terephthalate blend)) polymers. Biodegradation was also tested with microbiomes from marine sediment, under aerobic, methanogenic, and sulphate-reducing mesophilic conditions. With leachate, complete biodegradation of powder PCL was observed both under anaerobic and aerobic conditions (103 ± 18 % and 99 ± 6 %, respectively). PCL films were fully converted to methane (100 ± 0,2%) under anaerobic conditions, and biodegradation under aerobic conditions ranged from 28 to 100 %. The blend PHB/PBAT was partially biodegraded under anaerobic conditions (24 ± 0,2 %). Generally, no significant methane production or oxygen consumption were detected in the assays with PE and PET, indicating no considerable biodegradation. Nevertheless, in one assay PE was apparently converted to methane (5 ± 2 % in 180 days), but further analyses are necessary to confirm this biodegradation. PCL-degrading microbial communities developed under aerobic and anaerobic assays were diverse and distinct. Coprothermobacter sp. was very abundant in aerobic and anaerobic incubations and was potentially involved in PCL biodegradation in both conditions. Methanothermobacter sp. was the most abundant methanogen (over 55 % relative abundance), being an important player during PCL conversion to methane. PCL was also biodegraded by the marine sediment, under aerobic and sulphate-reducing conditions, but not under methanogenic conditions. Thus far, the marine sediment microbiome did not biodegrade PE and PET. These results show that leachate and marine sediment microbiomes are potentially good sources of microorganisms with the ability to biodegrade PCL, and further attempts should be made to isolate key microorganisms, obtain efficient microbial consortia, facilitate microbial access to the polymers, and stimulate the activity of plastic-degrading microorganisms.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The oil industry deal daily with issues related to contamination by petroleum products. With an elaborate logistics distribution of liquid fuels to the consumer market, the oil companies deal with problems related to truck loading, this step can occur any spills of fuels, which results in the generation of waste(effluent). The effluent generated at these sites generally has a high organic load, because they had hydrocarbon constituents of gasoline and diesel oil, promoting contamination of the systems (water and or soil). An alternative treatment of this effluent is the use of mixed cultures, since these microorganisms are capable of providing the elimination or significant reduction of the pollution load which may be present in soil or in a liquid medium. However, the use of mixed cultures in the process presents difficulties in forming flakes, compromising its settleability. As an alternative to this problem, this study investigated the use of ferric chloride in combination with an anionic polyelectrolyte and coagulant natural (Moringa oleifera and chitosan) in the settling of a mixed culture, which was used for the biodegradation of hydrocarbons present in effluent contaminated with diesel oil and gasoline, as well as the biodegradation of hydrocarbon contaminated effluent in a continuous process. Biodegradation was evaluated in four centrals composites designs (CCD), having as variables the first CCD: ferric chloride and polyelectrolyte concentrations, the second ranged concentration of Moringa oleifera, temperature and the drying time of seed. The third Moringa oleifera and polyelectrolyte concentrations and the fourth, varying the chitosan and hydrochloric acid concentrations. The responses monitored in CCD experiments included the sludge volume index (SVI), turbidity, and specific rate of oxygen uptake (SOUR). Subsequently, biodegradation was monitored in a sequencing batch reactor (SBR) to determine the biodegradability under the best conditions obtained in each of the CCDs. The results indicated that the better coagulant was chitosan in concentration of 50 mg/L solubilized in HCl 0.25 N. The results indicated that within five cycles, total organic carbon (TOC) removal increased from 77% to 82%, while the volatile suspended solids (VSS) increased from 1.4 to 2.25 g/L, total petroleum hydrocarbon (TPH) removal increased from 75% to 81% and has not been verified reduction in the amount of living cells, as occurred with the Moringa oleifera, showing that chitosan was an effective coagulant. With the optimized chitosan concentration (50 mg/L) solubilized in 0.25 mol/L of HCl, was conducted experiments on continuous process were monitored residence time of 2, 3 and 4 days in schemes with and without aeration. The best results were obtained at residence time of 4 days with aeration, with turbidity removal of 95% and TPH removal 75% in the reactor and 94% in the clarified and SSV in the reactor within 30 days of operation was 1.8 g/L. These results were interesting because it makes the process of treating wastewater contaminated with hydrocarbons applicable, sustainable and environmentally friendly. As indústrias petrolíferas lidam diariamente com problemas referentes à contaminação por derivados de petróleo. Com uma elaborada logística de distribuição de combustíveis líquidos para o mercado consumidor, as indústrias petrolíferas lidam com problemas relacionados ao carregamento dos caminhões, nesta etapa eventualmente podem ocorrer derrames dos combustíveis, que acarreta na geração de resíduos (efluentes). O efluente gerado nestes locais geralmente apresenta uma elevada carga orgânica, pelo fato de apresentarem hidrocarbonetos constituintes da gasolina e do óleo diesel, promovendo contaminação dos sistemas (água e/ou solo). Uma das alternativas de tratamento desse efluente é a utilização de culturas mistas, pois estes micro-organismos são capazes de proporcionar a eliminação ou diminuição significativa da carga poluidora que possa estar presente em solo ou em meio líquido. Entretanto, a utilização de cultura mista no processo, apresenta dificuldades na formação de flocos, comprometendo a sua sedimentabilidade. Como uma alternativa a este problema, esta pesquisa estudou a utilização de cloreto férrico em combinação com um polieletrólito aniônico e de coagulantes naturais (Moringa oleifera e quitosana), na sedimentação dessa cultura na biodegradação de hidrocarbonetos presentes em efluente contaminado por óleo diesel e gasolina, assim como, a biodegradação de efluente contaminado com hidrocarbonetos em processo contínuo. Foram realizados 4 planejamentos compostos centrais (PCC), tendo como variáveis do primeiro PCC, concentração de cloreto férrico e concentração de polieletrólito, o segundo variou a concentração de Moringa oleifera, temperatura e o tempo de secagem das sementes. O terceiro variou a concentração de Moringa oleifera e de polieletrólito e, o quarto, variou a concentração de quitosana e a concentração do ácido clorídrico. As respostas monitoradas foram índice volumétrico de lodo (IVL), remoção de turbidez (RT) e taxa especifica de consumo de oxigênio (SOUR). Foram realizados reatores batelada sequenciais (RBS) para verificar a biodegradação com as melhores condições obtidas em cada um dos PCCs. Os resultados indicaram que o melhor coagulante foi a quitosana na concentração de 50 mg/L solubilizada em HCl 0,25N. Verificou-se que após 5 ciclos no RBS, utilizando quitosana como coagulante, os resultados indicaram que a remoção de carbono orgânico total (TOC) aumentou de 77% para 82%, enquanto os sólidos suspensos voláteis (SSV) aumentou de 1,4 g/L para 2,25 g/L, a remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo (TPH) aumentou de 75% para 81% e não foi verificado redução na quantidade de células vivas, como ocorreu com a Moringa oleifera, mostrando que a quitosana foi um coagulante eficiente. Com a concentração otimizada de quitosana (50 mg/L) solubilizada em HCl 0,25 mol/L foi realizado os experimentos em processo contínuo, foram monitorados o tempo de residência de 2, 3 e 4 dias em regimes com e sem aeração. Os melhores resultados obtidos foram no tempo de residência de 4 dias com aeração, apresentando remoções de turbidez de 95%, remoções de TPH de 75% no reator e de 94% no clarificado e um SSV no reator em 30 dias de operação de 1,8 g/L. Estes resultados foram interessantes, pois torna o processo de tratamento de efluente contaminado com hidrocarbonetos aplicável, sustentável e ambientalmente correto. Doutor em Engenharia Química

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Citriculture is one of the most representative sectors of the Brazilian agro-industrial scenario. In view of the diseases that most affect this crop, the Citrus Black Spot (MPC) stands out, whose pathogen is the fungus Phyllosticta citricarpa. Essentially an exhibition of capacity in the bark, teasing demand from table trade. In more severe cases the drop in production, in large volume productions. Controlling this pest requires recurrent applications of fungicides, in addition to other pesticides such as herbicides, to control weeds. Many of these environmental chemicals bring adversity and quality of biodiversity. In this scenario, biological control and bioprospecting of natural processes have stood out. The present project explores the bioactive potential of Phyllosticta citricarpa for biological control and soil bioremediation. For this is an antifungal activity of Phyllosticta citricarpa against the phytopathogenic fungi Sclerotinia sclerotiorum, Rhizoctonia solani, Fusarium verticillioides, by means of culture and disc diffusion with crude extractor, where it was possible to determine that an agent of metabolite production is a factor of gross growth of or of cellular resistance structures as in the case of Sclerotinia scleotiorum. Presentation tests with commercial seed treatment similar to chemical fungicides for Soybean, Wheat, Sorghum and Bean crops. For corn, the fungic control was of superior quality to the commercial one. The biodegradation process of contaminated samples with the herbicides used in citrus cultivation, Oxyfluorfem (pre-emergent) and Flumioxazina (pre- and post-emergent) were selected as the method of analysis of respirometry and colorimetry, where it was observed that the biodegradation of contaminants by the action of soil microorganisms and by the presence of Phyllosticta citricarpa generated a greater production of CO2 and consequent biodegradation biodegradation, mainly in the test of the herbicide Oxyfluorfem (852.28 mg of CO2), correlated to the growth velocity test , also showed a better development, even though the morphological characteristics of the fungus had gone through a dysmorphic process. The discoloration tests reaffirm the biodegradation results of the respirometry, where there is the process by the soil microbial community (12 and 15 hours), but present higher biodegradation values added to the study inoculum (7 and 8 hours). The test organisms present sub-lethal effects exposed to the contaminants and when subjected to the presence of the crude extract the toxicity effect is attenuated, reinforcing the effectiveness of the extract in minimizing the negative effects of herbicides in the face of environmental scenarios. A citricultura é um dos setores mais representativos do cenário agroindustrial brasileiro. Diante das doenças que mais acometem essa cultura, destaca-se a Mancha Preta dos Citros (MPC), cujo patógeno é o fungo Phyllosticta citricarpa. Esse patógeno provoca a exposição de lesões na casca, causando a diminuição na demanda de cítricos e seu comércio para mesa. Em casos mais severos acarreta a queda prematura, resultando em grandes perdas em volume de produção. O controle dessa praga exige aplicações recorrentes de fungicidas, além de outros agrotóxicos como os herbicidas, para controle das daninhas. Muitos desses químicos acarretam adversidades na qualidade ambiental de solo, ar, água e na biodiversidade. Neste cenário o controle biológico e a bioprospecção de processos naturais têm se destacado. O presente projeto explorou o potencial bioativo de Phyllosticta citricarpa para controle biológico e biorremediação de solos. Para isso foi analisada a atividade antifúngica de Phyllosticta citricarpa contra os fungos fitopatogênicos Sclerotinia sclerotiorum, Rhizoctonia solani, Fusarium verticillioides, por meio de cultivo pareado e difusão em disco com extrato bruto, onde foi possível determinar que a produção de metabólitos é um fator agente de inibição de crescimento ou de estruturas de resistência reprodutiva como no caso de Sclerotinia sclreotiorum. Os testes de germinação com tratamento de sementes apresentam resultados semelhantes aos fungicidas químicos comerciais para as culturas da Soja, Trigo, Sorgo e Feijão. Para o Milho o controle apresentou melhores resultados que o comercial. O processo de biodegradação das amostras contaminadas com os herbicidas utilizados na cultura dos citros, o Oxyfluorfem (pré-emergente) e o Flumioxazina (pré e pós-emergente) foram submetidos a método de análise de respirometria e colorimetria, onde observou-se que a biodegradação dos contaminantes pela ação dos microrganismos de solo e pela presença de Phyllosticta citricarpa gerou uma maior produção de CO2 e consequente biodegradação, principalmente no ensaio do herbicida Oxyfluorfem (852,28 mg de CO2), correlacionado ao ensaio de Velocidade de Crescimento , também apresentou um melhor desenvolvimento, mesmo que as características morfológicas do fungo tenham passado por processo de dismorfia. Os ensaios de descoloração reafirmam os resultados de biodegradação da respirometria, onde existe o processo pela comunidade microbiana do solo (12 e 15 horas), mas apresenta maiores valores de biodegradação quando somado ao inóculo de estudo (7 e 8 horas). Os organismos-testes apresentam efeitos sub-letais expostos aos contaminantes e quando submetidos a presença do extrato bruto o efeito de toxicidade é atenuado, reforçando a efetividade do extrato em minimizar os efeitos negativos dos herbicidas frente aos cenários ambientais. código de financiamento 001

Continuous occurrence of heavy metals is a major cause of environmental pollution due to its toxic effects. At minimum concentrations, these metals are highly reactive and can gather in the food chains and food web, causing major dangers to public health concerns. Soil samples were collected from Paharang drain, Faisalabad. Cadmium tolerant bacteria were isolated and evaluated for their MIC against Cd. The isolated bacterial strain GCFSD01 showed MIC value upto 30 mM/L. The bacterial strain with the highest resistance against Cd was selected for further study. Molecular characterization of bacterial isolate GCFSD01 was performed by 16S rRNA which confirmed it as Bacillus cereus. Optimum growth conditions of bacterial strain were also evaluated. Strain GCFSD01 showed optimum growth at pH 7 and 37 °C temperature. Our result revealed that B. cereus strain GCFSD01 reduced 61.3% Cd after 48 hrs. Multiple metal tolerance and Cd reduction by B. cereus indicate its potential for further use for decontamination of polluted soil. Resumo A ocorrência contínua de metais pesados é uma das principais causas de poluição ambiental devido aos seus efeitos tóxicos. A contaminação por metais pesados representa um grande risco para todas as formas de vida encontradas no meio ambiente. Em concentrações mínimas, esses metais são altamente reativos e podem se acumular nas cadeias alimentares e na cadeia alimentar, causando grandes perigos às preocupações com a saúde pública. Amostras de solo foram coletadas no esgoto de Paharang, Faisalabad. Bactérias tolerantes ao cádmio foram isoladas da amostra coletada pelo método da placa de ágar. As colônias separadas individuais selecionadas foram avaliadas quanto às suas concentrações inibitórias mínimas contra Cd. A cepa bacteriana isolada GCFSD01 apresentou valores de CIM de 30 mM/L. A colônia bacteriana que apresentou maior resistência contra o Cd foi selecionada para identificação. Após seleção da maior colônia bacteriana resistente ao Cd, coloração de Gram e diferentes testes bioquímicos foram realizados para a caracterização da bactéria isolada. A caracterização molecular do isolado bacteriano GCFSD01 foi realizada por PCR 16S rRNA confirmando a presença de Bacillus cereus. Após a identificação molecular, as condições ótimas de crescimento da cepa bacteriana também foram verificadas. A cepa GCFSD01 apresentou crescimento ótimo em pH 7 e temperatura de 37 °C. Nosso resultado revelou que a cepa de B. cereus GCFSD01 reduziu 61,3% de Cd após 48 horas. A tolerância a múltiplos metais e a redução de Cd por B. cereus indicam seu potencial para uso posterior na descontaminação do solo poluído.

RESUMO O conhecimento das populações bacterianas responsáveis pela biodegradação dos resíduos sólidos dispostos em aterros sanitários pode levar ao desenvolvimento de alternativas tecnológicas viáveis para o tratamento e a estabilização dos resíduos, resultando em impactos positivos para a operação de aterros, a recuperação de energia, a saúde pública e o meio ambiente. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a diversidade bacteriana associada à biodegradação de resíduos sólidos urbanos (RSU) aterrados em uma célula experimental no município de Campina Grande, Paraíba. O estudo abrangeu as etapas de construção, planejamento estatístico dos bairros de Campina Grande para coleta e preenchimento da célula experimental com RSU. As amostras de DNA das bactérias encontradas nos RSU foram extraídas com o Kit Power Soil DNA Isolation. Em seguida, foi realizada a análise genética com primers universais para bactérias via reação em cadeia da polimerase (PCR) e eletroforese em gel de gradiente com desnaturante (DGGE), e, por fim, sequenciamento genético (região 16S do RNAr). Após o exame microbiológico, as principais bactérias associadas aos táxons foram: Uncultured Pseudomonas sp, Uncultured bacterium, Enterobacter sp., Klebsiella pneumoniae e Uncultured Bacillus sp., sugerindo que nos RSU existem representantes ainda desconhecidos e/ou não isolados que estão relacionados aos processos de hidrólise, acidogênese e acetogênese na digestão anaeróbia dos resíduos. ABSTRACT The knowledge of bacterial populations responsible for the biodegradation of solid waste disposed of in landfills can lead to the development of feasible technological alternatives for the treatment and stabilization of residues, resulting in positive impacts for the operation of landfills, energy recovery, public health and the environment. The objective of this work is to characterize the bacterial diversity associated to the biodegradation of grounded MSW in an experimental Cell in the city of Campina Grande-PB. The study covered the stages of construction, statistical planning of the districts of Campina Grande-PB for collection and filling of the experimental Cell with MSW. The DNA samples of the bacteria found in the MSW were extracted with the Power Soil DNA Isolation Kit, then the genetic analysis was performed with universal primers for bacteria via PCR and DGGE, and finally, genetic sequencing (16S RNA region). Following the microbiological examination, the main bacteria associated to the taxons were: Uncultured Pseudomonas sp, Uncultured bacterium, Enterobacter sp., Klebsiella pneumoniae, Uncultured Bacillus sp., suggesting that in the MSW there are still unknown and/or non-isolated representatives that are related to hydrolysis, acidogenesis and acetogenesis in the anaerobic digestion of the residues.

Twenty-three hydrocarbon-degrading bacteria strains were isolated from gas station leaking-contaminated groundwater located in the Southern Amazon, Brazil. Based on hydrocarbon (diesel, hexadecane, benzene, toluene and xylene) degradation ability, two strains were selected for further study. The amplification and sequencing of the 16S rRNA gene showed that these two strains belonged to the genus Bacillus (Bacillus sp. L26 and Bacillus sp. L30). GC-MS analysis showed that strain L30 was the most effective in degrading n-alkane (C10-C27) from diesel after 7 days of cultivation in mineral medium. Both strains produced biosurfactants and showed emulsification activity, specially the strain L30. Alkane hydroxylase gene (group III), which is important for alkane biodegradation, was present in strains. As a result, this study indicated that these bacteria could have promising applications in hydrocarbon bioremediation. Resumo Vinte e três linhagens bacterianas degradadoras de hidrocarbonetos foram isoladas de água subterrânea contaminada por vazamento em posto de combustível no sul da Amazônia, Brasil. Com base na habilidade de degradar hidrocarbonetos (diesel, hexadecano, benzeno, tolueno e xileno), duas linhagens foram selecionadas para estudos posteriores. A amplificação e sequenciamento do gene 16S rRNA demonstrou que essas linhagens pertencem ao gênero Bacillus (Bacillus sp. L26 and Bacillus sp. L30). Análises de GC-MS mostraram que a linhagem L30 foi mais eficiente em degradar n-alcanos (C10-C27) presentes no diesel, após 7 dias de cultivo em meio mineral. Ambas as linhagens produziram biossurfactantes e apresentaram atividade emulsificante, especialmente a linhagem L30. O gene alcano hidroxilase (grupo III), o qual é importante para degradação de alcanos, foram detectados nas linhagens. Como resultado, este estudo indicou que essas linhagens bacterianas podem ser promissoras se aplicadas em processos de biorremediação.

Biodegradable chitosan films were produced using lactic and acetic acid solutions and glutaraldehyde as crosslinking agent by casting technique. The aim of this study was to evaluate the influence of different acids and the crosslinking on the characteristics and biodegradability of chitosan films. The films were analyzed through thickness, swelling degree, mechanical and thermal properties, chemical structure and biodegradability. The glutaraldehyde release was also evaluated. All films’ properties are deeply affected by the acid type and glutaraldehyde crosslinking. Crosslinking reduced the swelling degree of films, also increasing their fragility. The glutaraldehyde release from the films to the simulant solutions was not observed after the incubation period. Through biodegradation tests, it was observed that the crosslinking does not prevent films’ degradability but longer time is required. The qualitative analysis of ecotoxicity of the films suggests the possibility of composting the developed films. The films presented potential for application as membranes and in packaging, and different formulations can be used according to the desired final characteristics.

Esta nota técnica descreve um rápido, simples e confiável método detecção do potencial de assimilação e transformação de herbicidas por Pseudomonas aeruginosa utilizando o indicador redox 2,6-diclorofenol indofenol (DCPIP). Isolados hidrocarbonoclásticos selvagens de P. aeruginosa foram cultivados em meio mineral adicionado com dois herbicidas amplamente empregados no cultivo de cana-de-acúcar, ametrina e hexazinona. Dentro de 120h de incubação à 30ºC, a degradação ocorreu entre 48 e 96h. Observou-se também que quanto maior concentração de piocianina produzida pelo isolado, mais cedo o indicador detectou a degradação do herbicida. Os resultados indicaram que P. aeruginosa isolados de ambientes contaminados por moléculas complexas, podem ser uma opção como agente de biorremediação de outros compostos tóxicos do ambiente, incluindo as triazinas. A presença de piocianina demonstra um maior potencial.

RESUMO Avaliou-se a degradação de Eucalyptus sp. pelos basidiomicetos Pleurotus ostreatus, Pycnoporus cinnabarinus e Schizophyllum commune, in vitro e em condições de campo. Para tanto, na degradação in vitro foram utilizados discos de Eucalyptus sp. submetidos aos seguintes tratamentos: T1 controle; T2 – 5 mL de água; T3 – 10 mL de água; T4 meio de cultura batata-dextrose-ágar. O parâmetro analisado foi a perda de massa (em %), após 60 e 120 dias de incubação. Em condições de campo foram utilizados corpos de prova deEucalyptus sp. inoculados com substrato “spawn” dePleurotusostreatus, Pycnoporus cinnabarinus e Schizophyllum commune. Foram realizados os seguintes tratamentos: T1 – controle (sem água e sem inóculo); T2 – corpos de prova submersos por 24h em água e T3 – corpos de prova não submersos por 24h em água e avaliada a perda de massa (%), após 60 e 120 dias de incubação. A degradação dos discos de eucalipto in vitro e em condições de campo foi influenciada pelos isolados. Os discos de eucalipto, in vitro, inoculados com Pycnoporus cinnabarinus apresentaram, em média, 25,33% de perda de massa e o micélio foi mais vigoroso em relação ao isolado Pleurotus ostreatus e ao Schizophyllum commune. Os tratamentos empregados e o período de incubação, in vitro, não influenciaram a perda de massa dos discos de eucalipto. Em condições de campo, a perda de massa dos corpos de prova de eucalipto, inoculados com Pycnoporus cinnabarinus, foi de 15,79%, já com Pleurotus ostreatus foi de 12,45% e Schizophyllum commune 12,95%. ABSTRACT The effect of the Eucalyptus sp. degradation by basidiomycetes Pleurotus ostreatus, Pycnoporus cinnabarinus and Schizophyllum commune in vitroand in field conditions was analyzed. The trataments in vitro were: T1 control; T2 5 mL of water; T3 10 mL of water; T4 – potato-dextrose-agar medium. The analyzed parameter was wood weight loss (%), after 60 and 120 days of incubation. In field conditions blocks of Eucalyptus were inoculated with “spawn” of Pleurotus ostreatus, Pycnoporus cinnabarinus and Schizophyllum commune. The following treatments were realized: T1 control (without water and inoculum); T2 – submerged blocks for 24 h in water and T3 not submerged blocks for 24 h in water. The analyzed parameter was the wood weight loss (%), after 60 and 120 days of incubation. The degradation of Eucalyptus sp. in vitro and in field conditions was influenced by the isolate. The wood of Eucalyptus sp., in vitro, inoculated with Pycnoporus cinnabarinus had presented, on average, 25.33% weight loss and micelium was more vigorous in relation to thePleurotus ostreatus andthe Schizophyllum commune isolates. The employed treatments and the incubation period,in vitro, had not influenced the weight loss of the Eucalyptus sp. wood. In field conditions, the weight loss of wood the Eucalyptus sp. inoculated with Pycnoporus cinnabarinus was of 15.79%, already with Pleurotus ostreatus was 12.45% and Schizophyllum commune 12.95%.