Assessment of the effect of different bioremediation approaches on the soil microbiome of biofuel-affected areas
Kelly Johanna Hidalgo Martinez
TESE
Inglês
T/UNICAMP H53a
[Avaliação do efeito de diferentes abordagens de biorremediação sobre o microbioma de solos de áreas contaminadas com biocombustíveis]
Campinas, SP : [s.n.], 2023.
1 recurso online (247 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Valéria Maia Merzel
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Instituto de Biologia
Resumo: Em decorrência das crises climáticas e energéticas, bem como das implicações ambientais do consumo de combustíveis fósseis, o uso de biocombustíveis tem se expandido nas últimas décadas. No Brasil, o biodiesel é usado em mistura com o diesel (também conhecido como B12 – 12% Biodiesel / 88%...
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Resumo: Em decorrência das crises climáticas e energéticas, bem como das implicações ambientais do consumo de combustíveis fósseis, o uso de biocombustíveis tem se expandido nas últimas décadas. No Brasil, o biodiesel é usado em mistura com o diesel (também conhecido como B12 – 12% Biodiesel / 88% Diesel) e o etanol em mistura com gasolina (também conhecido como E27 – 27% etanol / 63% gasolina). O uso crescente de tais misturas aumenta o risco de contaminação de solos, águas superficiais e subterrâneas com biocombustíveis. Estudos prévios sugerem que a presença de biocombustíveis afeta as taxas e a dinâmica de biodegradação dos hidrocarbonetos do petróleo. No entanto, pouco se sabe sobre a composição, estrutura e potencial metabólico do microbioma de solos contaminados com essas misturas quando são submetidos a tratamentos de biorremediação. Este trabalho teve como objetivo caracterizar o microbioma de quatro áreas de solo contaminadas com diferentes misturas de biocombustíveis e combustíveis fósseis (p.e., biodiesel/ diesel ou etanol/ gasolina) e submetidas a diferentes tratamentos de biorremediação usando técnicas multi-ômicas como metataxonomia e metagenômica (abordagem centrada em genes e centrada em genomas). O estudo revelou claras diferenças entre a composição da comunidade microbiana, padrões de co-occurrência e perfis funcionais dependendo da mistura, bem como, antes e depois do tratamento de biorremediação. Os microbiomas associados aos solos contaminados com biodiesel se mostraram mais complexos e diversos. Os solos não submetidos a qualquer tratamento de biorremediação por um longe período de tempo foram mais resilientes às perturbações. Nossos resultados mostraram que as espécies-chave mais abundantes são degradadoras de hidrocarbonetos bem documentadas na literatura. Por outro lado, os resultados mostraram claramente o aumento da abundância dos genes de degradação de hidrocarbonetos após o tratamento de biorremediação. No entanto, se observou que os mesmos genes de degradação de hidrocarbonetos foram enriquecidos após o tratamento de biorremediação nas diferentes áreas, embora tenham sido afiliados a diferentes táxons. Em conjunto, os resultados obtidos contribuíram para expandir nossa compreensão dos efeitos das abordagens de biorremediação sobre o microbioma de solos impactados por biocombustíveis / combustíveis fósseis, fornecendo subsídios para definir o tratamento mais adequado e eficiente de acordo com o tipo de contaminação
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Abstract: As a result of climate and energetic crises, as well as the environmental implications of fossil fuel consumption, the use of biofuels has expanded in recent decades. In Brazil, biodiesel is used in blends with diesel (also known as B12 – 12% Biodiesel / 88% Diesel) and ethanol in blends...
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Abstract: As a result of climate and energetic crises, as well as the environmental implications of fossil fuel consumption, the use of biofuels has expanded in recent decades. In Brazil, biodiesel is used in blends with diesel (also known as B12 – 12% Biodiesel / 88% Diesel) and ethanol in blends with gasoline also named gasohol (also known as E27 – 27% ethanol / 63% gasoline). The growing use of such blends increases the risk of biofuel contamination in soil, surface water, and groundwater. Previous studies suggest that the presence of biofuels affects petroleum hydrocarbon degradation rates and dynamics. However, little is known about the microbial community composition, structure, and function in microbiomes of soil polluted with fuel blends followed by bioremediation treatments. This work aimed to characterize the microbiome of four soil areas contaminated with different blends of biofuels and fossil fuels (e.g., biodiesel/ diesel or ethanol/ gasoline) and submitted to different bioremediation treatments using multi-omics techniques such as metataxonomics and metagenomics (gene-centric and genome-centric approaches). The study revealed clear differences between the microbial community composition, co-occurrence patterns and functional profiles depending on the blend, as well as before and after the bioremediation treatment. The microbiome associated to soil contaminated with biodiesel was shown to be more complex and diverse. Soils not submitted to any bioremediation treatment for a long period of time were more resilient to perturbations. Our results showed that the more abundant keystone species are well known hydrocarbon degraders. On the other hand, the results clearly showed the increase of the abundance of hydrocarbon degradation genes after the bioremediation treatments. Nevertheless, it was observed that the same hydrocarbon degradation and associated genes were enriched after the bioremediation treatments in the different areas, although they were affiliated to different taxa. Altogether, these findings contribute to expand our understanding of the effects of bioremediation approaches over the microbiome in biofuel/ fossil fuel impacted soils, helping to define the most appropriate and efficient treatment according to the type of contamination
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Aberto
Oliveira, Valeria Maia de, 1966-
Orientador
Carazzolle, Marcelo Falsarella, 1975-
Avaliador
Silva, Cynthia Canêdo da, 1978-
Avaliador
Lacerda Júnior, Gileno Vieira, 1987-
Avaliador
Assessment of the effect of different bioremediation approaches on the soil microbiome of biofuel-affected areas
Kelly Johanna Hidalgo Martinez
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Kelly Johanna Hidalgo Martinez