Produção de urease por Sporosarcina pasteurii ATCC 11859 em resposta a condições de crescimento e seu potencial para a estabilização de solos

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Moreno, Ariane Maria Rizzoli
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Sporosarcina pasteurii; Urease; Biomineralização; Estabilização de solo; Carbonato de cálcio; Microscopia eletrônica de varredura; Espectroscopia de raio X; Microbiologia
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/27931

O crescente consumo de materiais de construção, acelerado pelo crescimento populacional global e pela urbanização, resulta em efeitos negativos sobre o meio ambiente. Consequentemente, o desenvolvimento de alternativas sustentáveis e que propiciem o progresso da construção civil tornou-se uma demanda urgente. A bactéria Sporosarcina pasteurii ATCC 11859 é capaz de realizar a hidrólise de ureia e induzir, em presença de íons cálcio, a precipitação de carbonato de cálcio (CaCO 3), que funciona como um agente cimentante de partículas minerais. Este trabalho teve como objetivos (1) investigar os efeitos da concentração de ureia, pH, temperatura e tempo de cultivo sobre a produção e a cinética da enzima urease de S. pasteurii ATCC 11859, e (2) desenvolver um modelo experimental para aplicação do bio- grout, com a finalidade de aumentar sua estabilidade mecânica e reduzir sua permeabilidade. Para isso, avaliou-se o efeito de diferentes níveis de concentrações de ureia, pH, temperatura e tempo de cultivo sobre a produção da enzima urease por S. pasteurii ATCC 11859, bem como sobre a cinética aparente da enzima, a fim de se determinarem as condições ótimas de produção e aplicação da enzima. A cultura bacteriana obtida nas condições previamente estabelecidas como ótimas foi aplicada em um solo típico da região de Viçosa/MG, Brasil, com textura de areia fina a média (silto-argilosa) e pH ácido (5,14). Íons cálcio, na forma de cloreto de cálcio (CaCl 2), além de ureia, foram adicionados para propiciar a precipitação de CaCO 3 a partir da hidrólise da ureia por S. pasteurii ATCC 11859. As propriedades geotécnicas do solo foram avaliadas pelas análises de cisalhamento direto, resistência à compressão simples e permeabilidade. A formação de cristais de CaCO 3 sob forma de calcita foi confirmada por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia por energia dispersiva de raio X (MEV/EDS). A condição determinada como ótima para a produção da urease foi a combinação de pH 8,5, temperatura de 35 oC, 80 g L-1 de ureia e cultivo por 16 horas. A enzima urease apresentou atividade aparente máxima em pH 6,5, sendo que na faixa de pH 5,5 a 8,5, pelo menos 80% da atividade máxima foi mantida. A temperatura ótima para a atividade da enzima foi 45 oC. Os ensaios de cisalhamento direto e resistência à compressão simples mostraram que não houve ganho de resistência mecânica pelo solo. Esse fato foi atribuído à ocorrência da biocimentação somente no topo dos corpos de prova. O ensaio de permeabilidade apresentou resultados promissores, com redução da permeabilidade do solo em 99,56%. As imagens de MEV/EDS confirmaram a precipitação de calcita, pela ação biológica, apenas na camada superior do solo. Esse resultado sugere que a técnica de bio-grout otimizada no presente estudo pode ser aplicada para redução da permeabilidade de solos com textura de areia fina a média e pH ácido, atenuando processos de erosão marginal. Palavras-chave: Sporosarcina pasteurii. Bio-grout. MICP. Cimentação microbiologicamente induzida. Biocimentação. MEV/EDS.