Melo, L. F.

Pinheiro, Maria Manuela

Vieira, M. J.

Universidade do Minho: RepositoriUM

· BR. 9 EFEITO DA PRESENCA DE PARTlCULAS DE CAULJNO NA FORMACAo DE Fil.MES BIOLOGICOS POR PSEUDO.MONAS FLUORESCENS INTRODUc;.Ao M. JolJD vtetra. Luis de Melo, M. Manuela Ptnhet:ro Unlverstda.de do Mfnho • C.Q.P.A./INIC • 4700 BRAGA A fonna~ de tllmes biol6glcos (estruturas compostas por microrganismoe. pollmeros extracelulares por eles produzldos e por 4gua) em equipamento industrtal ~ um fen6meno frequente e. nalguns casos 1ndesej4vel (por exemplo, em permutadores de calor. onde provocam wn aumento da rests~ncia A. transferencia de calor) Kem e Seaton desenvolveram um modelo matem4tico considerando que a fo~ de um deplieito (neste caso um biotllme) resulta da compet1¢o entre dots fen6menos opostos e simultaneos - a deposl¢o e a remo¢o. 0 processo pode ser descrtto em tennos de restst~ncia ~rmica (R~ por (1) em que 0d e 0r sao os fluxos de deposicllo e remo¢o. respecttvamente. medldos em termos de resis~ncia t!rmlca por unidade de tempo e t ~ o tempo. Assume-se que a depostca.o ~ constante ao longo do tempo. mas o fluxo de remocllo awnenta com a espessura do dep6sito -0rs13Rf (2) em que 13 ~ uma constante de proporclonalidade. Integrando (1) em ordem ao tempo, obtem-se Rf = Rt (1 - exp (-13t)) (3) -onde Rf ~ a rests~ncia termica mAx1ma do dep6stto e -0d • 13 Rf (4) A fonnacio de um btotllme engloba dots processos paralelos: - transporte de microrganismos e a sua adesao a superflcie. transporte de nutrtentes para o biofilme, cresctmento dos mlcrorganlsmoe e produ¢o dos produtos extracelulares. Neste trabalho estudou-se a fonnacao dos blofllmes produztdos por uma suspensa.o aquosa da bacteria Pseudomonas jluorescens e por uma suspensa.o mista desta bac~ria e partlculaa de caulino. Aquela bacteria e as parttculas de argila sao comuns nas c\guas naturals utillzadas em circuitos de arrefectmento industrials. METODOS EXPERIMENTAIS Os· filmes biol6gicos foram formados em placas de alumtnlo, tncorporadas nas paredes de duas • condutas de geometrta semi-ctrcular, onde ctrculava uma suspensao bacteriana C~ac~rias • 6 x 107 celulas/ml) allmentada constantemente com nutrtentes (glicose 5%, peptona 2.5 % e extracto de levedura 1.25 % p/p), de modo a que a concentra¢o de glicose seja 0.03 g/l na suspensao. Nos ensaios com suspensao mista bact~rias/caullno. ha uma altmentacao de caultno em suspensao aquosa, obtendo-se uma concentraca.o de partlculas de 100 ppm, mantendo-se todas as condtcoes referidas anteriormente. 0 crcsctmento do filme btol6gtco fol acompanhado atraves da determinac4o da sua resist~ncia tennlca ao longo do tempo, com base em medicees de temperaturas no fluido e na parede da conduta. Foram efectuados ensaios com a suspensao ctrculando a dtferentes velocidades Centre 0.3 e 0.9 m/s), em regime turbulento. Para avaliar a tmport:Ancia de cada um dos processos no fen6meno global, retiraram-se nutrtentes da suspens4o aquosa. depots de obttdo um biofilme perfeltamente estabelecldo, mantendo-se untcamente o transporte e a adesAo de microrganlsmos ao biofilme. Detenntnaram-se curvas de cresctmento da Pseud.omonas jlu.orescens, em batch, para uma concentracao de gllcose de 5g/l (mantendo-se a peptona e o extracto de levedura nas percentagens JA referldas) na presenca de caultno (240 pm) e na sua aus~ncta 0 cresclmento bactertano fol acompanhado por leituras de denstdade 6ptica. BR. 9 Os coeftcientes respirat6rios, para os ensaios batch refertdos. foram determinados 12 horas apes a inoculat;ao (fase exponenctal de crescimento). cessando a agttat;a.o e o arejamento e medindo o demscimo da concentrat;ao de oxigenio dissoMdo com o tempo. RESULTADOS E DISCUSSAO As Figuras 1 e 2 sao exemplos tipicos da evolut;ao da resistencia t:Crmica dos biofllmes CRr) com o tempo, antes e deoots de se ter retirado os nutrtentes da suspensao. Por ajuste das equat;Oes (3) e (4) a estes dados, obtiveram-se os valores dos tluxos de deposlcao (0d) em fun¢o da velocidade da suspensao. IO -I -'! 40 -0 10 20 t , •••• , Figura 1 - Curva tlpica da evolut;ao da reststencia termlca dos biofllmes. com o tempo, com retlrada de nu~entes em t = tm• suspensao com bacterias i' .. :;i '! = .. rr 20 o a· 0 111 '1"8al 20 Figura 2 - Curva tlptca da evoluca.o da reststencta termica dos blofllmes. com o tempo. com retlrada de nutrtentes em t :a tm• suspensao com bacterias/ /caulino No caso da suspensa.o bactertas/caullno, os valores de Rre de 0d sa.o. em geral. um pouco matores do que no caso da suspensao simples de bacterias, para velocidades de suspensao analogas. Tal podera dever-se, em parte, ao facto de o caullno ter uma conductlvidade termica menor do que a de um btoftlme simples (a deste e semelhante a da Agua). embora a frac~ de partlculas no fllme nao seja elevada. Por outro lado vertflca-se que o efetto da retirada de nutrtentes demora mats tempo a fazer-se sentlr no caso do ststema bactertas/caulino, em condlt;l>es hidrodtnamtc~ se~elhantes (ver Tabela 1). Podera, entao, conclutr-se que as partlculas de caulino no interior do fllme biol6gtco funcionam tambem como "reservat6rios" de nutrientes que as bacterias utlllzam mesmo depots de estes terem sido "retirados do fluido ctrculante. €. aliAs, conhectda a boa capacidade de adsort;ao dos materials argilosos tal como o caulino, o que lhes permite "transportar'' para o btofllme as moleculas de substrata. Tabela 1 - Tlpo de ensaio (bacterias B, bacterias/caulino B + C) velocidade u, tluxo de deposit;ao 0d• resistencia termica maxima Rf°°, tempo em que se suprtme os nutrientes fro· tempo em que se verifica a queda da curva de sujamento to e 4t = to -fro u 0d Rf°° 1rn to 4t Tipo de ensaio (m/s) (m2 K/Ws) (m2K/W) (dias) (dias) x 108 x 104 B 0.34 3.1 42 7.5 9.5 2.0 B +C 0.35 3.4 34 7.0 9.5 2.5 B 0.52 1.5 31 7.5 8.5 1.0 B +C 0.59 1.4 25.5 1.S 10 2.S B 0.71 0.99 27 7.0 8.0 1.0 B +C 0.72 1.2 21.S 1.S 9.S 2.0 B +C 0.93 0.63 18 7.5 10 2.5 Estas conslderat;l>es sao, atnda. confirmadas pelos segutntes dados experimentats adicionats: a) taxa especiflca de crescimento da bacteria, a pH 6.2: 0.115 h-1, na ausencia de caulino 0.339 h-1, na presenca de 240 ppm de caulino. b) quoctente dos coeficlentes respirat6rtos entre o sistema bactertas/caulino e bacterias= 4.6 que mostram uma tntensiflcai;ao da actlvidade btol6glca na present;a de caultno. • Trabalho subsldiado pela J.N.I.C.T, projecto 87509 . 

Efeito da presença de partículas de caulino na formação de filmes biológicos por Pseudomonas fluorescens

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