Potencial Uso de Algas para Biorremediação de Metais Pesados, Uma Revisão Crítica

abstrato

As algas têm várias aplicações industriais que podem reduzir o custo da coprodução de biocombustíveis. Entre estes aplicações de coprodução, a biorremediação ambiental e de efluentes são cada vez mais importantes.

A poluição por metais pesados e suas implicações para a saúde pública e o meio ambiente levaram a um aumento

interesse em desenvolver abordagens de biotecnologia ambiental. Revisamos o potencial de biossorção de algas e / ou neutralização dos efeitos tóxicos dos íons de metais pesados, principalmente com foco em seus estrutura, pré-tratamento, modificação, bem como potencial aplicação de engenharia genética no desempenho de biossorção. Avaliamos o pré-tratamento, a imobilização e os fatores que afetam a capacidade de biossorção, como concentração inicial de íons metálicos, concentração de biomassa, pH inicial, tempo,temperatura e interferência de íons multi-metal e introduzir ferramentas moleculares para desenvolver cepas de algas modificadas maior capacidade de biossorção e seletividade. Concluímos que a consideração desses parâmetros pode levar ao desenvolvimento de micro e macroalgas de baixo custo com alto potencial de biorremediação.

1. Introdução

A presença de íons de metais pesados como chumbo, cobre, cádmio,zinco e níquel como contaminantes comuns em efluentes industriais leva à poluição do meio ambiente natural (O'Connell et al., 2008; Tsekova et al., 2010). Nutrientes residuais e íons de metais pesados em As águas residuais domésticas e agro-industriais também são responsáveis a poluição dos rios, lagos e mares (Bashan e Bashan, 2010). Biosorção e acumulação de iões de metais pesados em cadeias alimentares aquáticas podem passar para os seres humanos causando grande saúde problemas (Sridhara Chary et al., 2008). Íons de metais pesados, mesmo em baixas concentrações podem ser tóxicas para os seres humanos. Por exemplo, o chumbo é altamente tóxico e pode causar danos ao sistema nervoso, rins, e perturbação do metabolismo da vitamina D, especialmente em crianças (ATDR, 2007). Compostos de níquel são conhecidos por serem carcinogênicos (ATDR, 2005), e a exposição a longo prazo ao cádmio está associada com danos nos rins, perda mineral óssea, aumento do risco de fraturas e redução da função pulmonar (ATDR, 2012). Explorando meios inovadores para tratar efetivamente as águas residuais podem proteger ainda mais os recursos globais de água doce e os ecossistemas aquáticos. Mais de cinco décadas de pesquisa sobre o tratamento de águas residuais e A biotecnologia ambiental tem um papel potencialmente valioso tanto na remediação e pesquisa de poluição industrial (Oswald, 2003; Hoffmann, 1998).

Para reduzir o custo do tratamento, a recuperação de metais preciosos como ouro e prata de águas processadas, e extração de radionuclídeos como o urânio de soluções aquosas, podem ter alguns benefícios econômicos (Wang e Chen, 2009). No entanto, tratar águas residuais contendo metais pesados é um dos principais desafio. As principais abordagens físico-químicas para remover iões metálicos de águas residuais incluem precipitação química (Charerntanyarak, 1999), troca iônica (Dabrowski et al., 2004), eletrocinética (Yuan e Weng, 2006), processamento de membrana (Qdais e Moussa, 2004) e adsorção (Lee et al., 2012; Goharshadi e Moghaddam, 2015). Os altos custos dos produtos químicos em escala industrial e remoção incompleta dos íons de metais pesados estão entre os principais fatores limitantes no desenvolvimento de abordagens físico-químicas. Além disso, regras cada vez mais rigorosas restrições à descarga de efluentes no meio ambiente exigem o uso de métodos alternativos. Biossorção de íons de metais pesados em águas residuais que usam algas podem oferecer uma água ecologicamente mais segura, mais barata e mais barata.meios mais eficientes para remover íons de metal das águas residuais.

De fato, as algas podem ser usadas para sorção de metais tóxicos e radioativos (Pohl e Schimmack, 2006), e também para recuperar preciosos íons metálicos como ouro e prata (Darnall et al., 1986; Mata et al.,2009a). Contudo, para atingir o nível desejado de tratamento com

sistemas vivos de algas é necessário conhecer o máximo de autotróficos produção, exigindo uma cultura de algas detalhada fisiológica caracterização.

A biossorção de íons de metais pesados por vários mecanismos tais como troca iônica, formação de complexos e interação eletrostática ocorrem na micro-escala (Mata et al., 2008; Demirbas, 2008). Entre esses mecanismos, a troca iônica é a mais mecanismo importante na biossorção de íons de metais pesados

biomassa de algas (Michalak e Chojnacka, 2010; Mehta et al., 2002a).

Neste artigo de revisão, focamos na biorremediação de íons de metais pesados usando biomassa de algas para tratar águas residuais e avaliaram criticamente os locais potenciais de pesquisas futuras e aplicação. Também apresentamos melhorias na capacidade de biossorção de biossorventes e revisamos os parâmetros efetivos na biossorção de íons de metais pesados específicos por algas.biomassa (Uzunoglu et al., 2014; Das e outros, 2015; Yaqub et al., 2012?). Também discutimos diferentes abordagens que podem ser usadas para reduzir o custo do cultivo de algas, ligando a produção de biomassa com o tratamento de águas residuais, a fim de cultivar algas em águas residuais. para tratamento biológico de águas residuais e produção simultânea de biocombustível (Lyon et al., 2015).

2. Águas Residuais Industriais

De acordo com as estatísticas globais, a distribuição do uso da água é22% na indústria, 8% no mercado interno e 70% na agricultura (UNESCO,2003). Uma grande fração desta água é descarregada no meio ambiente como efluente. Por exemplo, na Alemanha, 1534,6 milhões de m3águas residuais foi gerada em 2010 (Eurostat e os dados estatísticos, 2011). Portanto, é necessário ter uma abordagem moderna para tratar os efluentes industriais.

A eliminação desses enormes volumes de efluentes em águas superficiais principais implicações para o meio ambiente e as fontes de água doce autoridades forçadas a regulamentar normas para a descarga de águas residuais (IW). A composição inicial do IW determina em grande parte os requisitos técnicos e econômicos para o tratamento satisfazer critérios de descarga regulamentados.

A composição dos IWWs é tão diversa quanto as fontes e

sites de IWWs. Águas residuais industriais contêm principalmente metais pesados bem como toxinas orgânicas e surfactantes.