Search

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.

Uma rede ad hoc móvel (MANET) corresponde a um grupo de dispositivos móveis que se comunicam entre si e sem qualquer infraestrutura de suporte. A topologia da rede não é estruturada, os dispositivos são nós da rede que atuam como terminais e roteadores. O roteamento na MANET é extremamente desafiador devido à mobilidade dos nós e aos recursos limitados de largura de banda e energia. Atualmente, as principais tendências mostram que as MANETs ocupam cada vez mais espaço no mercado doméstico e corporativo com o crescimento do número de usuários e de novas aplicações. Assim como diversos sistemas foram inspirados no comportamento de insetos sociais (formigas, abelhas, entre outros), as colônias de fungos também demonstram potencial de bioinspiração por exibirem comportamento e capacidade para auto-organização de redes naturais adaptativas, robustas, resilientes e eficientes no transporte de nutrientes. A fundamentação teórica na área de fungos foi obtida através de pesquisa exploratória, priorizando pesquisas que tratam do crescimento e da formação de redes fúngicas, e os processos envolvidos na produção e transporte de nutrientes, assim como das aplicações conhecidas dos fungos na área tecnológica. Desta forma, uma comparação entre rede fúngica e uma rede de comunicação é obtida. Muitas espécies de fungos formam redes de filamentos a partir da germinação de esporos, que se estendem para a formação de redes de hifas, cujo crescimento e sobrevivência são baseados na dinâmica de absorção, reciclagem e transporte de nutrientes. Os filamentos (ou hifas) podem ser comparados a enlaces, suas pontas e as ramificações são os nós, e o micélio a totalidade da rede.Baseado nestes conceitos, esta tese apresenta uma proposta para o desenvolvimento de um protocolo de roteamento bioinspirado para redes MANETs baseado na dinâmica das colônias de fungos, denominado de HyphaNet. O protocolo desenvolvido é do tipo on-demand e multipath. O HyphaNet mostra-se promissor e testes de desempenho (atraso médio, taxas de transmissão e de entrega, e sobrecarga de roteamento) realizados com base no simulador NS-2, em cenários de baixo tráfego do tipo CBR/UDP, apresentam resultados superiores ao protocolo clássico AODV e resultados semelhantes ao protocolo SARA, baseado em formigas. A mobile ad hoc network (MANET) corresponds to a group of mobile devices that communicate with each other and without any supporting infrastructure. The network topology is not structured, the devices are network nodes that act as terminals and routers. MANET routing is extremely challenging due to node mobility and limited bandwidth and power resources. Major trends currently show that MANETs are taking up more and more space in the domestic and corporate market with the growth in the number of users and new applications. As diverse systems have been inspired by the behavior of social insects (ants, bees, among others), fungal colonies also demonstrate the potential of bioinspiration because they exhibit behavior and capacity for selforganization of adaptive, robust, resilient and efficient transport networks of nutrients. Theoretical foundations in the area of fungi were obtained through exploratory research, prioritizing research that deals with the growth and formation of fungal networks, and the processes involved in the production and transport of nutrients, as well as the applications of fungi that already exist in the technological area. In this way, a comparison between a fungal network and a communication network is obtained. Filaments (or hyphae) can be compared to links, their tips and branches are the nodes and the mycelium the entire network. Many species of fungi form filament networks from the germination of spores, which extend into the formation of hyphae networks, whose growth and survival are based on the dynamics of absorption, recycling and transport of nutrients. Based on these concepts, this thesis presents a proposal for the development of a bioinspired routing protocol for MANET networks based on the dynamics of fungal colonies, called HyphaNet. The protocol developed is of the type on-demand and multipath. HyphaNet is promising and performance tests (average delay, transmission and delivery rates and overhead) performed based on the NS-2 simulator, in low traffic scenarios of the CBR / UDP type, present results superior to those of the classic AODV protocol and results similar to the SARA protocol, based on ants.