5° Congresso da Rede Brasileira de Tecnologia de Biodiesel
8º Congresso Brasileiro de Plantas Oleaginosas, Óleos, Gorduras e Biodiesel
Estratégias eficazes e sustentáveis para a preservação de biodiesel
Debora Fumie Takahashi, Especialista em Biocidas da Dow Microbial Control, unidade de negócios para biocidas
da Dow ([email protected])
Palavras Chave: Biodiesel, contaminação microbiana, biocidas.
1 - Introdução
Combustíveis hidrocarbonetos como diesel,
gasolina e biodiesel são susceptíveis a contaminação por
uma variedade de microrganismos que utilizam
hidrocarbonetos bem como por organismos oportunistas
que pode sobreviver num ambiente criado pelos primeiros
colonizadores1-3. A presença de água nos sistemas de
armazenamento de combustíveis é essencial para o
crescimento de contaminação microbiana, e a degradação
do combustível pode gerar mais água. A água e
microrganismos podem ser introduzidos nos sistemas de
combustíveis e tanques de estocagem através de variadas
formas, e boas medidas de manutenção, drenagem da água,
e monitoramento frequente são tres importantes maneiras
de prevenir a contaminação microbiana.
Soluções práticas e efetivas são necessárias para assegurar
que o combustível esteja protegido contra a contaminação
microbiana, uma solução efetiva é aplicar um programa
apropriado de biocidas, além de uma boa manutenção e
monitoramento microbiano. Quando biocidas são utilizados
é essencial a seleção do ativo e dose adequados,
dependendo do tipo de combustível a ser tratado,
quantidade de água, nível de contaminação e tempo
disponível para o tratamento. Neste trabalho são
apresentados biocides selecionados para uma variedade de
concentrações de água e cenários de contaminação de um
biodiesel.
2 - Material e Métodos
Biocidas selecionados de diferentes classes
químicas foram avaliados quanto a eficácia em misturas de
biodiesel-água.
Foram
avaliados
cloro
metil
isotiazolinona/metil isotiazolinona (CMIT/MIT a 1,5% ai)
em concentrações de 100 a 400 ppm, nitro butil
morfolina/nitro trimetileno dimorfolina (NBM a 86% ai)
em concentrações de 125 a 1000 ppm e Glutaraldeído (GA
a 50% ai) em dosagens de 500 a 3000 ppm.
Teste de desafio de bacteria e fungos
O teste de preservação foi utilizado para a avaliação de
ação bactericida e fungicida de biocidas individuais e em
combinações de biocidas, dosados em amostras de
combustível. Os biocidas foram dosados em amostras de
biodiesel/água antes da inoculação de microrganismos. O
teste foi iniciado no dia 0 pela inoculação de amostras
preservadas e não preservadas (amostra controle) com
5x106 UFC/ml de Pseudomonas aeruginosa (ATCC 33988)
e 5x105 UFC/ml de espécie de fungos como Hormoconis
resinae (ATCC 20495) e Yarrowia tropicalis
(anteriormente chamado Candida tropicalis) (ATCC
18138) como descrito na ASTM E1259 intitulado Práticas
Padrão de Avaliação de Antimicrobianos em Combustíveis
Líquidos fervente abaixo 390oC 4. Cada amostra contendo
uma taxa de 10:1 de combustível para água para simular a
pior condição de teste ou amostras contendo uma taxa de
200:1 de combustível a água para a condição de 0,5% de
água. Após a adição dos microorganismos as amostras
foram agitadas vigorosamente por 30 segundos. As
amostras foram incubadas a temperatura ambiente durante o
teste (aproximadamente 25oC).
Amostras para a contagem de microorganismos viáveis
foram coletadas após 1, 4 e 24 horas da inoculação, e nos
dias 2, 7, 14, 21 e 28. As amostras foram removidas de cada
frasco através de um “swab” passando através de camada
de óleo para a camada de água. As amostras foram estriadas
em Triptic Soy Agar (TSA) e em Sabouraud Dextrose Agar
(SDA) para determinar quantidade de bactérias e fungos
respectivamente. As placas foram incubadas por 48 e 96
horas a 30oC antes de serem avaliadas quanto ao nível de
contaminação.
Com o intuito de comparar a eficácia dos biocidas testados,
a quantidade relativa de microorganismos viáveis nas
amostras combustível:água tratados foram avaliadas usando
um semi-quantitativo sistemas de notas. Após o período de
incubação, as placas foram examinadas visualmente e as
colonias de viáveis contadas com o objetivo de enumerar de
0 a 4. Neste sistema de notas, 0 ou 1 indica nenhum ou
pouco microorganismo (<10 colonias), 2 ou 3 indica que o
biocida tinha reduzido o número de contaminantes na
ordem de 1 a 2 (de 10 a 300 de colonias) e nota 4 que indica
que pouco ou nenhuma redução ocorreu (>300 colonias).
Neste estudo, notas de 0 a 1 foram considerados como
efetivos no controle dos microorganismos contaminantes.
3 - Resultados e Discussão
A eficácia dos biocides foram avaliados contra
bacteria, fungos e leveduras nos seguintes combustíveis –
Biodiesel 100% (B100) metil ester de soja (SME) com 10%
de água e biodiesel (B100) de metil ester de coco (CME)
com 0,5% de água. Os biocidas foram dosados nas
concentrações específicas, e a redução de microrganismos,
velocidade do efeito biocida e a duração do efeito para cada
biocida foi avaliado. Estudos preliminares foram
conduzidos para simular o pior caso de contaminação de
água de uma variedade de fontes, incluindo co-produtos
metabólicos de bactérias e fungos.
GA foi rapidamente efetivo contra bactéria, leveduras e
fungos com a completa descontaminação em 1 hora de
contato com 250 ppm para bactéria e leveduras e 1500 ppm
para fungos (Tabela 1A). CMIT/MIT foram eficazes dentro
de 24 horas contra bactéria e fungo a 3.0 ppm (Tabela 1B).
Contaminação por levedura e fungos não foram detectados
após 1 hora após a inoculação quando tratado com 6.0 ppm
CMIT/MIT.
SALVADOR - BAHIA
16 a 19 DE ABRIL DE 2012
5° Congresso da Rede Brasileira de Tecnologia de Biodiesel
8º Congresso Brasileiro de Plantas Oleaginosas, Óleos, Gorduras e Biodiesel
Tabela 1A. Classificação de notas das placas de cultivo de
biodiesel B100 metil ester de soja (SME) tratado com
Glutaraldeído (GA).
Biocida ppm
GA
Organismo
Bacteria
Leveduras
1500 ppm Fungos
Bacteria
Leveduras
1000 ppm Fungos
Bacteria
Leveduras
500
Fungos
Bacteria
Leveduras
250
Fungos
Classificação em notas
1 hora 4 horas 24 horas 2 dias 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
4
2
2
2
4
4
4
4
Tabela 1B. Classificação de notas das placas de cultivo de
biodiesel B100 metil ester de soja (SME) tratado com
clorometil isotiazolinona/metil isotiazolinona (CMIT/MIT).
Biocida
ppm
CMIT/MIT
6.0
4.5
3.0
Organismo
Classificação em notas
1 hora 4 horas 24 horas 2 dias 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias
Bacteria
4
4
0
0
0
0
0
0
Leveduras
0
0
0
0
0
0
0
0
Fungos
0
0
0
0
0
0
0
0
Bacteria
4
4
0
0
0
0
0
0
Leveduras
0
0
0
0
0
0
0
0
Fungos
1
0
0
0
0
0
0
0
Bacteria
4
4
0
0
0
0
0
0
Leveduras
2
0
0
0
0
0
0
0
Fungos
2
1
0
0
0
0
0
0
Tabela 1C. Classificação de notas das placas de cultivo de
biodiesel B100 metil ester de soja (SME) tratado com
morfolina/dimorfolina (NBM)
Biocida
ppm
NBM
860
645
430
Organismo
Classificação em notas
1 hora 4 horas 24 horas 2 dias 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias
Bacteria
4
4
0
0
0
0
0
0
Leveduras
1
1
0
0
0
0
0
0
Fungos
4
4
2
2
2
2
2
2
Bacteria
4
4
0
0
0
0
0
0
Leveduras
1
0
0
0
0
0
0
0
Fungos
4
4
2
2
2
2
2
4
Bacteria
4
4
0
0
0
0
0
0
Leveduras
1
0
0
0
0
0
0
0
Fungos
4
4
2
2
2
2
2
4
A mistura morfolina/dimorfolina (NBM) foi eficaz contra
bactéria e leveduras em 24 horas a 430 ppm (Tabela 1C).
Significante decréscimo em contaminação de fungos
(99,9%) foi observado 24 horas após a inoculação e após o
tratamento com 860 ppm de NBM, e o nível de eficácia
contra fungos foi mantido por 28 dias que durou o teste
(Tabela 1C).
Amostras contendo metil ester de côco (CME) na presença
de 0,5% de água foram protegidas contra a degradação
microbiana por GA, CMIT/MIT e NBM. O tratamento com
GA foi efetivo contra a contaminação bacteriana e fúngica
dentro de 1 horas com 1500 ppm e dentro de 4 horas com
1000 ppm (Tabela 2A). Bactéria e levedura não foram
detectadas dentro de 1 horas com 250 ppm de GA.
CMIT/MIT foi efetivo contra bacteria e fungo após 24
horas com a dosagem de 4.5 ppm (Tabela 2B). O efeito de
NBM contra fungos foi significantemente melhor contra
fungos na presença de 0,5% de água e B100 CME (Tabela
2C). Em comparação com B100 SME 10% de água (Tabela
1C). Não foi detectado contaminação por fungos após 14
dias com o tratamento de 215 ppm de NBM. Bacteria e
levedura foram eliminadas após 48 horas com a dosagem de
215 ppm.
Tabela 2A. Classificação de notas das placas de cultivo de
biodiesel B100 metil ester de Côco (CME) tratado com
Glutaraldeído (GA).
Biocida
GA
ppm
Organismo
Bacteria
Leveduras
1500 ppmFungos
Bacteria
Leveduras
1000 ppmFungos
Bacteria
Leveduras
500 Fungos
Bacteria
Leveduras
250 Fungos
Classificação em notas
1 hora 4 horas 24 horas 2 dias 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2
2
2
2
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3
3
3
2
1
0
0
0
Tabela 2B. Classificação de notas das placas de cultivo de
biodiesel B100 metil ester de côco (CME) tratado com
clorometil isotiazolinona/metil isotiazolinona (CMIT/MIT).
Biocida
ppm
CMIT/MIT
6.0
4.5
3.0
Organismo
Classificação em notas
1 hora 4 horas 24 horas 2 dias 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias
Bacteria
4
4
0
0
0
0
0
0
Leveduras
4
1
0
0
0
0
0
0
Fungos
4
4
0
0
0
0
0
0
Bacteria
4
4
0
0
0
0
0
0
Leveduras
4
1
0
0
0
0
0
0
Fungos
4
4
0
0
0
0
0
0
Bacteria
4
4
3
0
0
0
0
0
Leveduras
4
1
0
0
0
0
0
0
Fungos
4
4
1
0
0
0
0
0
Tabela 2C. Classificação de notas das placas de cultivo de
biodiesel B100 metil ester de côco (CME) tratado com
morfolina/dimorfolina (NBM).
Biocida
ppm
NBM
860
645
430
215
Organismo
Bacteria
Leveduras
Fungos
Bacteria
Leveduras
Fungos
Bacteria
Leveduras
Fungos
Bacteria
Leveduras
Fungos
Classificação em notas
1 hora 4 horas 24 horas 2 dias 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias
4
4
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
4
4
2
2
2
2
2
2
4
4
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
4
4
2
2
2
2
2
4
4
4
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
4
4
2
2
2
2
2
4
4
3
2
0
0
0
0
0
4
4
0
0
0
0
0
0
4
4
4
4
3
0
0
0
4 - Agradecimentos
Agradecimento a Seth Ridner por conduzir os
testes de laboratório e a a Beth Browne pelas análises e
dados apresentados neste trabalho. A Innospec Fuel
Specialties por prover as amostras de biodiesel CME e
SME.
5 - Bibliografia
1
Edmonds, P., and J. J. Cooney. 1967. Applied
Microbiology. 15:411-416.
2
Gaylarde, C. C., F. M. Bento, and J. Kelley. 1999.
Revista de Microbiologia. 30:01-10.
3
Hettige, G. E. G. and J. E. Sheridan. 1989.
International Biodeterioration. 25:299-309.
4
ASTM E1259-05 Standard Practice for Evaluation of
Antimicrobials in Liquid Fuels Boiling Below 390°C. West
Conshohocken, PA: ASTM, 2005.
SALVADOR - BAHIA
16 a 19 DE ABRIL DE 2012