Desenvolvimento de coquetéis fágicos inespecíficos para o controle de biofilme produzido por bactérias redutoras de sulfato

Abstract

A corrosão influenciada por microrganismos (CIM) representa um problema relevante na indústria do petróleo, estando diretamente associada à atividade de bactérias redutoras de sulfato (BRS), que formam biofilmes e produzem sulfeto de hidrogênio (HS), um composto tóxico e corrosivo. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo desenvolver e avaliar coquetéis fágicos inespecíficos como estratégia alternativa aos métodos convencionais para o controle de biofilmes formados por culturas mistas de BRS, como o uso de biocidas químicos. Inicialmente, bacteriófagos com alta performance lítica, previamente isolados, foram selecionados e utilizados na formulação de três coquetéis distintos, os quais foram avaliados em ensaios de prevenção e degradação de biofilmes em placas de 96 poços por meio da quantificação da biomassa utilizando a técnica cristal violeta. Com base nesses resultados, o coquetel mais eficiente foi selecionado para ensaios em sistema de tanques piloto, simulando condições industriais. Nessa etapa, o delineamento experimental foi direcionado exclusivamente para o controle de biofilmes previamente estabelecido, uma vez que, em ambientes industriais, essas estruturas já se encontram formadas. O experimento foi conduzido em tanques pilotos, ao longo de 28 dias, com aplicação do coquetel fágico nos dias 7, 14 e 21, após período inicial destinado à formação do biofilme em cupons de aço carbono. A eficácia do tratamento foi avaliada por meio do monitoramento do crescimento microbiano por densidade óptica medida a 600 nm (DO), produção de HS, quantificação de células viáveis por Número Mais Provável (NMP), análise molecular por Quantitative Real-Time (qPCR), atividade metabólica do biofilme (ATP), além de análises estruturais por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e perfilometria óptica, e avaliação da corrosão por perda de massa e taxa de corrosão dos cupons metálicos. Os resultados indicaram redução na biomassa do biofilme em placas de 96 poços, na atividade metabólica microbiana e na produção de HS nos sistemas tratados, além de menor intensidade de corrosão em comparação ao controle. As análises estruturais evidenciaram desorganização do biofilme no sistema tratado. Embora algumas variáveis não tenham apresentado diferença estatística significativa, os dados demonstram o potencial biotecnológico do uso de coquetéis fágicos inespecíficos como estratégiacomplementar no controle da CIM em sistemas industriais. Palavras-chave: sulfeto de hidrogênio; bacteriófagos; tanques pilotos; culturas mistas; biomassa aderida; corrosão influenciada por microrganismos.Microbiologically influenced corrosion (MIC) represents a significant problem in the oil industry and is directly associated with the activity of sulfate-reducing bacteria (SRB), which form biofilms and produce hydrogen sulfide (HS), a toxic and corrosive compound. In this context, the present study aimed to develop and evaluate non- specific phage cocktails as an alternative strategy to conventional methods, such as the use of chemical biocides, for the control of biofilms formed by mixed cultures of SRB. Initially, bacteriophages with high lytic performance, previously isolated, were selected and used to formulate three distinct cocktails, which were evaluated in prevention and degradation assays of biofilms in 96-well plates by quantifying biomass using the crystal violet staining method. Based on these results, the most effective cocktail was selected for experiments in a pilot-scale tank system simulating industrial conditions. At this stage, the experimental design focused exclusively on the control of pre-established biofilms, since in industrial environments these structures are already formed. The experiment was conducted over 28 days, with application of the phage cocktail on days 7, 14, and 21, following an initial period for biofilm formation. Treatment efficacy was assessed through monitoring microbial growth by optical density at 600 nm (OD), HS production, quantification of viable cells by the most probable number (MPN) method, molecular analysis by qPCR, biofilm metabolic activity (ATP), as well as structural analyses by scanning electron microscopy (SEM) and optical profilometry, and corrosion evaluation through mass loss and corrosion rate of metal coupons. The results indicated a reduction in biofilm biomass, microbial metabolic activity, and HS production in treated systems, in addition to a lower corrosion intensity compared to the control. Structural analyses revealed biofilm disorganization in the treated system. Although some variables did not show statistically significant differences, the data demonstrate the biotechnological potential of non-specific phage cocktails as a complementary strategy for the control of MIC in industrial systems. Keywords: sulfate-reducing bacteria; biofilm.; bacteriophages;microbiologically influenced corrosion; pilot-scale tanks.