Remediação sequencial biosorptiva-degradativa de azul de metileno em solo e águas residuais poluídas por uma biomassa recém-isolada de Bacillus safensis SMAH: otimização, cinéticas, isotermas e avaliações termodinâmicas

Por que é importante limpar solos tingidos

Corantes sintéticos vibrantes tornam nossas roupas e artigos de couro mais atraentes, mas quando essas cores vazam para o solo e a água, podem persistir por anos e prejudicar organismos vivos. Um dos corantes mais comuns, o azul de metileno, é amplamente usado na indústria têxtil e no curtume. Este estudo explora uma abordagem inspirada na natureza para remover esse corante persistente do solo poluído e degradá‑lo, usando uma cepa bacteriana recém‑descoberta e inofensiva em vez de produtos químicos caros ou máquinas com alto consumo de energia.

Encontrando um microrganismo útil

Os pesquisadores começaram a busca em locais já expostos a grandes quantidades de corante — águas residuais de curtumes, lodo, restos de couro e um lago próximo. Dessas fontes isolaram dezesseis cepas bacterianas diferentes e testaram o desempenho de cada uma na remoção do azul de metileno a partir de um meio líquido. Uma cepa destacou‑se: removeu cerca de 97% do corante em apenas 24 horas. A análise genética mostrou que essa cepa pertence à espécie Bacillus safensis. A equipe então cultivou grandes quantidades desse microrganismo, secou suavemente as células para preservar sua química de superfície e utilizou o material bacteriano resultante — denominado BS‑SMAH‑B — como agente de limpeza reutilizável.

Como o material bacteriano retém o corante

Para entender por que o BS‑SMAH‑B funciona tão bem, os cientistas examinaram sua superfície com várias técnicas de imagem e análise. Imagens de microscopia eletrônica revelaram uma textura rugosa e porosa com muitas cavidades minúsculas, que juntas oferecem grande área para o corante aderir. Análises químicas mostraram que a superfície bacteriana é rica em carbono, oxigênio e nitrogênio, organizados em grupos funcionais comuns como ácidos, álcoois e aminas. Esses grupos carregam cargas negativas em condições ambientais normais, enquanto o azul de metileno tem carga positiva. Essa diferença de carga ajuda a atrair o corante da solução do solo para a superfície bacteriana, de forma semelhante à eletricidade estática fazendo a poeira grudar em um pano. Medidas da carga de superfície confirmaram isso: a biomassa apresentou potencial elétrico claramente negativo, favorecendo a atração das moléculas de corante carregadas positivamente.

Do solo colorido para um terreno mais limpo

Após caracterizar o material, a equipe testou o BS‑SMAH‑B em solo deliberadamente contaminado com azul de metileno. No laboratório, investigaram como acidez, dose de biomassa, temperatura, teor de sal e tempo de contato afetavam o desempenho. As melhores condições foram ligeiramente alcalinas (por volta de pH 9), com biomassa suficiente para fornecer muitos sítios de ligação e aquecimento moderado, o que aumentou a remoção do corante. Nestas condições otimizadas, o sistema absorveu o corante rapidamente no início e depois desacelerou à medida que a superfície bacteriana se saturava. Modelos matemáticos dessa evolução temporal indicaram que a etapa chave envolve a formação de ligações químicas fortes entre o corante e a superfície bacteriana, em vez de apenas aderência fraca. Importante: quando a mesma abordagem foi aplicada a solos poluídos reais retirados de áreas de curtumes — onde outras substâncias competem por espaço nas superfícies — o material bacteriano ainda removeu até cerca de 82% do corante em apenas uma hora.

O que acontece com o corante aprisionado

O estudo não se limitou à captura simples do corante. Evidências provenientes de espectros de absorção de luz e trabalhos anteriores com bactérias relacionadas sugerem que, uma vez que o azul de metileno está ligado à biomassa, enzimas produzidas pelos microrganismos começam a fragmentar as moléculas do corante. Com o tempo, a cor azul intensa desaparece e as grandes moléculas do corante são transformadas em fragmentos menores, muito menos nocivos, e eventualmente em formas inorgânicas simples e moléculas orgânicas curtas. Essa ação em duas etapas — rápida "biossorção" seguida por degradação biológica mais lenta — significa que o corante não é apenas ocultado, mas efetivamente desmontado, reduzindo o risco de que volte ao ambiente mais tarde.

Um caminho inspirado na natureza para solos mais seguros

Em termos simples, esta pesquisa mostra que uma cepa bacteriana natural pode agir como uma esponja inteligente para um corante industrial persistente: primeiro captura o azul de metileno do solo e depois ajuda a degradá‑lo. O material BS‑SMAH‑B é barato de produzir, opera sob condições amenas e evita o uso intenso de produtos químicos que podem gerar novos problemas de poluição. Embora sejam necessários testes adicionais fora do laboratório, esses resultados apontam para tratamentos práticos e de baixo custo que utilizam microrganismos vivos ou de biomassa para limpar solos coloridos em torno de curtumes e outras indústrias com alto uso de corantes, tornando a terra e a água mais seguras para as comunidades vizinhas.

Citação: Mahmoud, M.E., Moneer, A.A., Abouelkheir, S.S. et al. Sequential biosorptive-degradative remediation of methylene blue from polluted soil and wastewater by a newly isolated Bacillus safensis SMAH biomass: optimization, kinetics, isotherms and thermodynamics assessments. Sci Rep 16, 8496 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39057-7

Palavras-chave: biorremediação do solo, azul de metileno, biossorção bacteriana, poluição por corantes, limpeza ambiental