Isolamento da bactéria desnitrificante aeróbica Stutzerimonas stutzeri e sua aplicação no tratamento de águas residuais da coqueria

Por que limpar a água das fábricas é importante

A fabricação de aço e outras indústrias pesadas usam fornos especiais para transformar carvão em coque, um combustível que mantém os altos-fornos em operação. No processo, essas instalações geram águas residuais escuras e carregadas de produtos químicos. Essa água contém níveis elevados de compostos nitrogenados e poluentes orgânicos persistentes que podem provocar florescimentos tóxicos de algas, envenenar peixes e contaminar água potável. O estudo por trás deste artigo investiga como uma bactéria encontrada naturalmente — isolada nas próprias águas residuais da coqueria — pode ser aproveitada como uma ferramenta viva para remover nitrogênio perigoso e poluição orgânica desse efluente difícil de tratar.

Um tipo de água residual particularmente difícil

As águas residuais da coqueria estão entre os efluentes industriais mais poluídos. Contêm nitrogênio em várias formas — como nitrato, nitrito e amônia — junto com compostos orgânicos complexos, alguns cancerígenos. Quando liberado sem tratamento, esse nitrogênio alimenta o crescimento explosivo de algas e plantas aquáticas, levando a crises de oxigênio que sufocam peixes e outras formas de vida. Em humanos, o excesso de nitrato pode prejudicar o transporte de oxigênio no sangue de bebês e contribuir para a formação de compostos relacionados ao câncer. Por causa dessa combinação de salinidade, nitrogênio e compostos orgânicos tóxicos, as águas residuais da coqueria são mais difíceis de tratar do que o esgoto urbano típico, e sobrecarregam as estações de tratamento convencionais.

Encontrando um microrganismo auxiliar no próprio resíduo

Os pesquisadores coletaram água de uma zona de baixo oxigênio em uma coqueria e cultivaram os micróbios residentes em condições que favoreciam os capazes de remover nitrato. Após uma série cuidadosa de diluições e etapas de purificação, isolaram várias cepas bacterianas e usaram o sequenciamento do gene 16S rRNA para identificar a mais promissora. Essa cepa, denominada Stutzerimonas stutzeri KA1, pertence a um grupo já conhecido por converter nitrato em gás nitrogênio inofensivo. A equipe então comparou quão bem diferentes cepas reduziam os níveis de nitrato em um meio laboratorial controlado. KA1 destacou-se por reduzir rapidamente as concentrações de nitrato em condições aquecidas e com agitação suave, apontando-a como candidata principal para uso industrial.

Testando o que essa bactéria suporta

Para avaliar como a KA1 poderia se comportar em sistemas reais de tratamento, os cientistas variaram um fator por vez: o tipo de fonte de carbono, a relação carbono/nitrogênio, o nível de oxigênio e a acidez ou alcalinidade (pH). Eles descobriram que fontes de carbono simples e facilmente degradáveis funcionaram melhor, com acetato de sódio permitindo que a KA1 removesse quase todo o nitrato em cerca de 40 horas. Uma relação carbono/nitrogênio intermediária proporcionou a remoção mais rápida; carbono insuficiente deixou as bactérias famintas, enquanto excesso não trouxe ganhos adicionais. Surpreendentemente, a KA1 continuou atuando em uma ampla faixa de oxigênio dissolvido — da anóxia até condições totalmente aeradas — sugerindo que ela pode continuar desnitrificando mesmo quando ar é borbulhado nos tanques. Também manteve quase remoção completa de nitrato em pH de 6 a 10, um intervalo amplo que cobre muitas águas residuais reais. Essas características apontam para um microrganismo robusto que tolera condições variáveis sem perder eficácia.

Do frasco a um reator funcional

A equipe então passou de frascos pequenos para sistemas de tratamento em miniatura chamados reatores em batelada sequencial, que imitam os ciclos de plantas reais. Todos os reatores receberam lodo ativado, a mistura usual de micróbios usada em tratamento, mas apenas dois foram “bioaumentados” com adição de KA1. Ao longo de ciclos operacionais repetidos, todos os reatores removeram algum nitrato inicialmente, mostrando que os micróbios nativos já eram ativos. Porém, com o tempo, o reator não augmentado perdeu desempenho, enquanto os reatores enriquecidos com KA1 continuaram a melhorar e eventualmente alcançaram uma remoção de nitrato claramente superior, mesmo em condições salinas que frequentemente inibem outras bactérias. O estudo também acompanhou a demanda química de oxigênio (DQO), uma medida ampla de poluição orgânica, e constatou que os sistemas tratados com KA1 degradaram esses orgânicos mais rapidamente que os controles, levando os níveis de DQO a zero mais depressa.

O que isso significa para indústrias mais limpas

Para não especialistas, a mensagem principal é que os pesquisadores encontraram e testaram uma bactéria “limpadora” resistente que prospera justamente na água severa que se destina a tratar. Stutzerimonas stutzeri KA1 consegue remover quase todo o nitrato em uma faixa realista de oxigênio, sal e pH, ao mesmo tempo em que ajuda a eliminar outros poluentes orgânicos. Quando adicionada a sistemas de tratamento padrão, ela potencializa tanto a remoção de nitrogênio quanto da DQO além do que a comunidade microbiana existente consegue sozinha. Por atuar de forma eficiente e tolerar condições adversas, a KA1 pode tornar mais barato e mais fácil para siderúrgicas e coquerias cumprirem normas ambientais, reduzindo a carga da poluição hídrica por nitrogênio e ajudando a proteger rios, lagos e ecossistemas costeiros a jusante.

Citação: Naseer, K., Ashfaq, K., Shamim, A. et al. Isolation of aerobic denitrifying bacteria Stutzerimonas stutzeri and its application in coking wastewater treatment. Sci Rep 16, 8717 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43338-6

Palavras-chave: águas residuais da coqueria, desnitrificação aeróbica, Stutzerimonas stutzeri, bioaumento, remoção de nitrogênio