Tecnologia de desnitrificação aeróbica

O mecanismo de desnitrificação é o seguinte: a teoria inicial postula que a capacidade de -aquisição de elétrons do oxigênio dissolvido impede a transferência de elétrons para nitrato ou nitrito, inibindo assim a desnitrificação. No entanto, estudos recentes mostraram que coexistem sistemas enzimáticos desnitrificantes bacterianos e sistemas respiratórios aeróbicos. Embora o nitrogênio nitrato seja reduzido, o oxigênio dissolvido também é reduzido; o oxigênio não é um fator direto que inibe a atividade ou produção de enzimas desnitrificantes. A falta de nitrogênio nitrato ou oxigênio dissolvido reduz o crescimento bacteriano e as taxas de desnitrificação.

Na década de 1980, Robertson et al. relataram a existência de bactérias desnitrificantes aeróbicas e sistemas de enzimas desnitrificantes aeróbicas, e confirmaram a existência de *Thiosphaera pantotropha* (agora renomeada como *Desnitrificações Paracoccus*). Durante o crescimento, a taxa de crescimento é maior quando O2 e NO3 coexistem do que quando qualquer um deles está presente sozinho. Um crescente corpo de pesquisas demonstrou a existência de desnitrificação aeróbica em bactérias e identificou algumas bactérias que exibem altas taxas de desnitrificação em condições aeróbicas.

① Via respiratória de bactérias desnitrificantes aeróbicas

Na via respiratória hipotética das bactérias desnitrificantes aeróbicas, tanto o nitrogênio nitrato quanto o oxigênio podem atuar como aceitadores finais de elétrons. Os elétrons podem ser transferidos do substrato de matéria orgânica reduzida para o oxigênio e também para o nitrogênio nitrato, nitrogênio nitrito e óxido nitroso, reduzindo-os adequadamente.

② Processo de desnitrificação e enzimas catalíticas

O processo de desnitrificação de bactérias desnitrificantes aeróbicas envolve quatro etapas de redução: catalisada pela nitrato redutase, nitrito redutase, óxido nítrico redutase e óxido nitroso redutase, respectivamente.

Nitrato redutase: Reduz nitrato a nitrito;

Nitrito redutase: as bactérias desnitrificantes aeróbicas possuem principalmente dois tipos de nitrito redutase: uma é o citocromo (Cd) e a outra é uma enzima solúvel-contendo cobre. Reduz o nitrito a óxido nítrico (NO);

Óxido nítrico redutase: Reduz o óxido nítrico a óxido nitroso;

Óxido nítrico redutase: A redutase do óxido nitroso de bactérias desnitrificantes aeróbicas é uma proteína-contendo cobre localizada no periplasma. Sob condições contendo-oxigênio, a redutase do óxido nitroso nas células desnitrificantes de Paracoccus está ativa, capaz de reduzir simultaneamente os gases NO e NO2 a N2.

③ Tipos e fontes de bactérias desnitrificantes aeróbicas

Bactérias desnitrificantes aeróbicas são encontradas principalmente em gêneros como *Pseudomonas*, *Alcaligenes*, *Paracoccus* e *Bacillus*. São um tipo de bactéria desnitrificante heterotrófica que é aeróbica ou aeróbica facultativa e utiliza carbono orgânico como fonte de energia.

① Princípios que refletem as diferenças dos produtos

Geralmente, o principal produto da desnitrificação aeróbica é o N₂O, enquanto a desnitrificação anaeróbica produz principalmente N₂ e pequenas quantidades de N₂O e NO. Isto reflete as diferenças potenciais na atividade dos sistemas enzimáticos desnitrificantes e nas vias de transporte de elétrons sob condições aeróbicas e anaeróbicas, levando a diferentes produtos finais.

② Princípios de Nitrificação e Desnitrificação Simultâneas

Bactérias desnitrificantes aeróbicas podem realizar a desnitrificação em condições aeróbicas, permitindo que ela ocorra simultaneamente à nitrificação. Isto rompe com a noção tradicional de que a nitrificação requer processos aeróbicos e a desnitrificação requer processos anaeróbicos. Isto provavelmente ocorre porque as bactérias desnitrificantes aeróbicas possuem sistemas enzimáticos e vias metabólicas únicas, permitindo-lhes realizar efetivamente reações de desnitrificação em ambientes aeróbicos.

③ Princípio de conversão direta do nitrogênio amoniacal

Bactérias desnitrificantes aeróbicas podem converter diretamente o nitrogênio amoniacal em produtos gasosos sob condições aeróbicas. Isso indica que eles possuem um mecanismo metabólico único capaz de completar uma série de conversões de nitrogênio amoniacal em ambientes aeróbicos, evitando o complexo processo de primeiro sofrer nitrificação e depois desnitrificação.

④ Princípio do aceitador de elétrons e consumo de oxigênio

No processo de desnitrificação de bactérias desnitrificantes aeróbicas, tanto o nitrato quanto o oxigênio podem atuar como aceitadores finais de elétrons. Ao remover o nitrogênio nitrato, o oxigênio também é consumido. Isso demonstra que sua cadeia respiratória de transporte de elétrons pode transferir elétrons de maneira flexível para diferentes aceitadores com base na presença de nitrato, nitrogênio e oxigênio no ambiente, conseguindo a remoção de nitrogênio e o consumo de oxigênio.

A base teórica da desnitrificação aeróbica é relativamente clara, mas até agora não foram observadas aplicações práticas de engenharia e faltam pesquisas experimentais relacionadas. Se você encontrar produtos relevantes, poderá experimentá-los, mas só pagará se forem eficazes. Não se deixe enganar por algumas empresas ambientais.

Se a tecnologia de desnitrificação aeróbica puder ser implementada com sucesso em projetos de tratamento de água, será um grande impulso para a tecnologia de tratamento biológico na indústria de proteção ambiental, tornando desnecessária a recirculação do líquido de nitrificação.