Para reduzir a geração de resíduos, aumentar a velocidade de obtenção de dados e analisar a melhoria da qualidade dos resultados dos ensaios de avaliação de biodegradabilidade, o Laboratório de Biotecnologia Industrial do Núcleo de Bionanomanufatura do IPT realizou um projeto interno capaz de fazer a transposição da metodologia convencional de monitoramento (medida indireta do gás carbônico evoluído em sistema aberto, por titulometria) para uma metodologia com monitoramento automatizado da concentração de CO2 em sistema semiaberto.
O termo ‘biodegradabilidade’ é alvo de diferentes definições: segundo o Manual de Testes para Avaliação da Ecotoxicidade de Agentes Químicos editado pelo Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis, o Ibama, esta é a propriedade de uma substância orgânica ser metabolizada, ou seja, consumida por micro-organismos presentes no meio ambiente, levando à formação de dióxido de carbono, água e biomassa.
Outro termo cada dia mais usado e objeto de discussões é ‘prontamente biodegradável’, que é empregado como classificatório para substâncias que atingem mais de 60% de biodegradação (medida pela evolução de gás carbônico) em um período de até 28 dias em determinadas condições – no entanto, até mesmo materiais que não chegaram a este índice de 60% podem ser \’biodegradáveis\’ em outras condições ou outro período de tempo.
Ensaio de biodegradabilidade acoplado ao analisador de gases (Micro-Oxymax) para monitoramento da evolução de gás carbônico
“Apesar da tendência de aumento da demanda por produtos biodegradáveis como parte da ideia do consumo responsável, são poucas as instituições no Brasil que fazem estes testes por conta dos custos, da demanda ainda em crescimento e possivelmente da falta de capacitação”, explica a bióloga e pesquisadora-assistente Débora do Carmo Linhares, que coordenou o projeto no IPT. “Existe uma série de ensaios para avaliar a propriedade de uma substância orgânica ser metabolizada, e o teste de ‘biodegradabilidade imediata’ pela norma OECD 301B:1992 (Ready Biodegradability) é o mais comum desta categoria, porque pode ser usado para uma ampla gama de materiais hidrossolúveis ou pouco hidrossolúveis”.
A avaliação da biodegradabilidade imediata pela OECD 301B:1992 deve ser feita em condições similares (tanto quanto possível) às do meio ambiente, e devem ser limitadas as oportunidades de ocorrer seleção e adaptação microbiana. O princípio geral dos testes é a incubação de uma quantidade pequena de inóculo (suspensão microbiana) contendo uma variedade de micro-organismos aeróbios em água e sais minerais, a uma temperatura de 20 a 25ºC. Quantidades dos produtos a serem testados – detergentes, cosméticos, óleos lubrificantes, géis etc. – são adicionadas ao meio, e servem como fonte de carbono e energia. A biodegradação é medida então indiretamente pelo parâmetro da produção de gás carbônico a partir da metabolização do material adicionado ao teste.
MONTAGEM DO ENSAIO – Para cada ensaio no IPT, quatro condições em duas réplicas (dois frascos) foram executadas em laboratório. A condição denominada ‘branco’ (solução de sais e inóculo microbiano) é importante porque os valores obtidos de liberação do gás carbônico ao longo do tempo são referentes ao que pode ser mensurado a partir da matéria orgânica presente no próprio inóculo; a condição de padrão biodegradável (solução de sais, glicose e inóculo microbiano) é o controle positivo do ensaio, e na condição de teste é adicionada uma massa da amostra de maneira que a quantidade de carbono seja a mesma presente na condição de padrão biodegradável. A quarta e última, o controle de inibição, foi feita com a adição tanto da substância padrão quanto da substância a ser testada, obtendo-se ao final o dobro da concentração de carbono.
O inóculo para os ensaios executados no IPT foi composto por uma suspensão aquosa rica em micro-organismos do ambiente, com concentração microbiana acima de 1×105 UFC/mL, ou ‘Unidade Formadora de Colônias por mililitro’, e foi preparado a partir de 350 gramas de solo de jardim (coletado no IPT ou na raia da Universidade de São Paulo) em um litro de água proveniente das mesmas áreas.
Para a montagem no sistema convencional, a qualidade do ar de entrada no sistema foi controlada para eliminar a presença de gás carbônico; na saída de ar do sistema, foram instalados frascos contendo uma solução de hidróxido de bário para realizar a coleta do CO2 produzido ao longo do tempo. As determinações de gás carbônico foram realizadas por titulometria em diversos momentos do ensaio.
Para o sistema automatizado, a calibração e a montagem acoplada ao analisador de gases Micro-Oxymax, adquirido durante o programa de modernização do IPT e equipado com um sensor infravermelho para mensuração do gás carbônico, foram feitas conforme as instruções do fabricante. As medidas de CO2 foram registradas pelo equipamento em intervalos regulares de cerca de quatro horas.
Seis ensaios foram considerados válidos no período de 14 meses dedicado ao projeto para a coleta de dados e a elaboração do relatório final: dois deles utilizaram somente o analisador de gases Micro-Oxymax e o padrão biodegradável; dois ensaios comparativos entre os sistemas tradicional e automatizado usaram também apenas o padrão biodegradável, e mais dois ensaios comparativos nos dois sistemas empregaram diferentes concentrações de padrão biodegradável e amostra.
“Os dois primeiros ensaios, por exemplo, tiveram o objetivo de verificar a reprodutibilidade e a melhor configuração do analisador de gases, sem a necessidade de preparar todo o sistema convencional de avaliação de biodegradabilidade – eles foram realizados apenas com o analisador de gases e utilizando glicose como padrão biodegradável em diferentes concentrações”, explica Debora.
As duas formas de monitoramento da evolução de gás carbônico foram equivalentes em relação aos resultados, mas do ponto de vista operacional o uso do analisador de gases foi vantajoso por conta da redução da carga horária operacional necessária ao monitoramento e, como consequência, a diminuição da exposição dos funcionários a produtos perigosos. Os resultados indicaram que a transposição da metodologia é vantajosa do ponto de vista técnico, mas a pesquisadora chama a atenção para a dependência de uma rede elétrica estável, para evitar problemas como repetição de ensaios longos, perda de prazos e danos em equipamentos.
