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A contaminação por petróleo em solos e ambientes aquáticos è problemática principalmente pela presença de poluentes orgânicos persistentes e tóxicos que podem impactar o meio ambiente por décadas. Mesmo com a ação de tratamentos biológicos, como a biorremediação, são encontradas algumas limitações para remediar totalmente tais meios contaminados, como o tempo de adaptação dos microrganismos biorremediadores e a retenção profunda de compostos como hidrocarbonetos aromáticos policiclicos. Esses fatores indicam a necessidade de novas metodologias que aprimorem a eficiência da biorremediação, tal como nanobiorremediação, técnica inovadora que une fundamentos da nanotecnologia, com a aplicação de nanoparticulas (NPs) ao processo de biorremediação. Esta dissertação aborda estes temas em dois capitulos. O capitulo 1 discorre acerca das duas áreas, biorremediação e nanobiorremediação, e sobre o potencial de aplicação no tratamento ambiental usando nanofabricas, microrganismos vivos capazes de produzir nanoparticulas. O artigo possui como principal conclusão de que a produção de nanoparticulas com nanofábricas è vantajosa à nanobiorremediação em detrimento às alternativas quimicas, porém há necessidade de se elucidar o mecanismo celular adotado pelo microrganismo na produção de nanoparticulas em larga escala e sua utilização como nanofabrica na biorremediação. O capitulo 2 apresenta um artigo experimental com o principal objetivo de avaliar metodologias para o acompanhamento da nanobioremediação de petróleo por bactéria Bacillus subtilis e nanoparticulas metálicas de ferro (Oxido de ferro III) e zinco (Oxido de Zinco). A metodologia proposta neste capitulo se dividiu em: proposta de delineamento experimental, para definição das principais variáveis a serem otimizadas; padronização da metodologia de inoculação, através da determinação da linearidade da densidade óptica (DO); e avaliação da metodologia de análise gravimétrica aplicada à determinação da remoção do petróleo em nanobiorremediação, A nanobiorremediação proposta neste trabalho fez uso das nanoparticulas de FeO, e ZnO em pó adquiridas comercialmente com a ação biorremediadora da bactéria Bacillus subtilis, sem técnicas de imobilização em meio mineral contaminado com petróleo cru. Os resultados obtidos indicam que o método gravimétrico para avaliação da quantidade mássica de petróleo residual ao longo do tempo de degradação não foi bem-sucedido, devido a presença de água em determinadas amostras pós extração ou a interação da amostra com os sais utilizados como dissecantes: Reitera-se como diferencial de hipótese trazida pela presente pesquisa a importancia de dissertar sobre a otimização da nanobioremediação na degradação do poluente petróleo, uma vez que a nanobioremediação é uma estratégia de tratamento nova, e as metodologias de análise aplicadas para a biorremediação não necessariamente são aplicáveis a técnica devido ao impacto das NPs, tendo a necessidade de serem reavaliadas. Oil contamination in soils and aquatic environments is a world-wide problem when extracting and manipulating petrol origins mainly due to the presence of persistent and toxic organic pollutants that can impact the environment for decades. Even with the action of biological treatments, such as bioremediation, some limitations are found to fully remediate such contaminated areas, such as the adaptation time of bioremediation microorganisms and the deep retention of compounds like the Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs). These factors indicate the need for new methodologies that improve the efficiencies of bioremediation. Nanobioremediation, an innovative technique that combines fundamentals of nanotechnology. with the application of nanoparticles (NPS), to the bioremediation process, is one strategy for filling the gaps of bioremediation This dissertation addresses these issues in two chapters Chapter I discusses bioremediation and nanobioremediation, and the potential application in environmental treatment using nanofactories, living microorganisms capable of producing nanoparticles. The main conclusion of the article is that the production of nanoparticles with nanofactories is advantageous to nanobioremediation over chemical alternatives, but there is a need to elucidate the cellular mechanism adopted by the microorganism in the production of nanoparticles, especially if said production can be on a larger scale and the use of nanofactories in bioremediation. Chapter 2 presents an experimental article with the main objective of evaluating methodologies for monitoring the nanobioremediation of petroleum by Bacillus subtilis bacteria and metallic iron and zinc nanoparticles. The methodology proposed in this chapter was divided into the experimental design, to define the main variables to be optimized. standardization of inoculation methodology, through the determination of optical density (OD) linearity; and evaluation of the gravimetric analysis methodology applied to the determination of oil removal in nanobioremediation. The nanobioremediation evaluated in this work made use of FeO and ZnO nanoparticles in powder purchased commercially with the bioremediation action of the bacteria Bacilles subtilis, without immobilization techniques in mineral medium contaminated with crude oil. The results obtained indicate that the gravimetric method to evaluate the mass amount of residual oil over the degradation time was not successful, due to the presence of water in certain samples after extraction or the interaction of the sample with the salts used as desiccants. As a differential hypothesis brought by the present research, the importance of discussing the optimization of nanobioremediation in the degradation of petroleum pollutants is reiterated, since nanobioremediation is a new treatment strategy, and the analysis methodologies applied to bioremediation are not necessarily applicable to the technique due to the impact of the NPs, having the need to be reassessed.

A intensificação da industrialização resultou na demanda por novas tecnologias e processos que contribuam para a remediação dos diferentes tipos de contaminantes gerados. No que diz respeito aos efluentes aquosos, o processo de adsorção tem se mostrado promissor e a busca por materiais adsorventes eficazes cresceu no ambiente científico. A obtenção de materiais à base de silicona, e sua funcionalização com o grupo amino para a formação de filmes sobre grãos de magnetita, bem como sua caracterização, propriedades de adsorção e dessorção são os objetos de estudo deste trabalho. O processo de condensação catalisada foi utilizado para a preparação de rede polimérica a partir dos reagentes precursores poli(dimetilsiloxano) (PDMS) e o 3-aminopropiltrimetoxisilano (APTMS). A adição de magnetita foi estudada devido às suas propriedades magnéticas, com o objetivo de facilitar a separação do adsorvente. Três proporções foram estudadas variando em PDMS:APTMS, 1:1, 1:0,5 e 1:0,25 m/m, PNM1, PNM0,5 e PNM0,25, respectivamente. Pela análise dos espectros de Infravermelho observou-se a presença das bandas características para a identificação da rede formada, caracterizando a formação do filme funcionalizado com amino recobrindo a magnetita. A difração de raios-x de pó indicou a estabilidade da fase cristalina da magnetita após a formação de rede. A análise termogravimétrica foi utilizada para verificar a estabilidade térmica dos materiais, que foi aproximadamente 300°C. Condições experimentais como pH, tempo e concentração foram estudados. O pH 5 e o tempo de 36 h mostraram ser parâmetros adequados para máxima eficiência de adsorção. Estudos cinéticos indicaram que os materiais PNM1 e PNM0,25 seguem o mecanismo de quimissorção e o PNM0,5, de pseudo-segunda ordem. As capacidades de adsorção foram de 0,56, 0,44 e 0,41 mmol g-¹ para PNM1, PNM0,5 e PNM0,25, respectivamente, nas condições otimizadas. O modelo de adsorção proposto por Sips é o que melhor se adéqua ao processo de adsorção nos três materiais. Estudos de adsorção mostraram que o material pode adsorver outros metais além do Cu(II), como Cd(II) (0,40, 0,20 e 0,29 mmol g-¹) e Pb(II) (0,42, 0,25 e 0,34 mmol g-¹) para as proporções PNM1, PNM0,5 e PNM0,25, respectivamente. A reutilização dos três materiais foi possível para dois ciclos de adsorção-dessorção, mas apenas um com elevada eficiência. The intensification of industrialization resulted in a search for new technologies and processes that contribute to the remediation of different types of contaminants generated. With respect to aqueous effluent, the adsorption process is a promising technique and the search for effective adsorbent materials grown in the scientific field. The preparation of films from silicon-based materials functionalized with the amino group on particles of magnetite, its characterization and adsorption properties are the objects of study of this work. The catalyzed condensation procedure was used for preparing polymer network from precursor reagents poly(dimethylsiloxane) (PDMS) and 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS). The addition of magnetite was studied due to their magnetic properties with the objective of facilitate the removal of the absorbent. Three proportions were studied changing PDMS:APTMS, 1:1, 1:0.5 and 1:0.25 w/w, PNM1, PNM0.5 and PNM0.25, respectively. After the analysis of the Infrared spectra can be observed the presence of characteristic peaks of the network, characterizing the film formation recovering the magnetite. The x-ray diffraction powder indicated the stability of the crystalline phase of magnetite after network formation. Thermogravimetric analysis was used to verify the thermal stability of the materials, which was about 300°C. Experimental conditions for adsorption experiments were studied. Solution pH 5 and time of contact of 36 hours had showed to be adequate control parameters for maximum adsorption efficiency. Kinetic studies indicated that PNM1 and PNM0.25 follow chemisorptions mechanism and PNM0.5 follows pseudo-second order model. Adsorption capacities were of 0.56, 0.44 and 0.41 mmol g-¹ for PNM1, PNM0.5 and PNM0.25, respectively, on optimized conditions. The adsorption model proposed by Sips generates the best fit to adsorption process occurring on the three materials. Adsorption studies have showed that the material can adsorb another metals as Cd(II) (0.40, 0.20 e 0.29 mmol g-¹) e Pb(II) (0.42, 0.25 e 0.34 mmol g-¹) for PNM1, PNM0.5 and PNM0.25, respectively. Material reuse is possible for two cycles of adsorption-desorption, but just for one with an adequate efficiency. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES