Procariotos redutores de sulfato em amostras associadas a petróleo: diversidade e susceptibilidade a biocida químico

Abstract

Os Procariotos Redutores de Sulfato (PRS) compõem um grupo diversificado de microrganismos capazes de reduzir sulfato, produzindo sulfeto de hidrogênio (H2S), um gás tóxico e explosivo. Este grupo microbiano está associado à biocorrosão de superfícies metálicas, intensificada pela atividade bacteriana resultante da formação de biofilmes, causando prejuízos ambientais e econômicos em diversas indústrias, como a indústria petrolífera. Assim, a presença e atividade desses microrganismos é um problema relevante, tornando o monitoramento e controle populacional essencial. Para o controle microbiano, os biocidas são a principal estratégia. Esses produtos químicos são aplicados em protocolos preventivos ou corretivos, visando a eliminação de comunidades sésseis e planctônicas. Também é interessante prevenir a entrada e o desenvolvimento de PRS no sistema usando membranas de dessulfatação. O conhecimento da diversidade da comunidade, além do isolamento e identificação dos microrganismos que o compõem, é necessário para uma melhor caracterização do grupo e das comunidades em que está inserido. Portanto, este trabalho teve como objetivo analisar a diversidade de amostras de membranas de dessulfatação da água do mar, bem como o isolamento e identificação taxonômica de PRS dessas amostras, sendo ambas as análises direcionadas ao gene 16S rRNA. Além disso, foi avaliada a eficiência dos tratamentos corretivo e preventivo em comunidades planctônicas e sésseis de águas de produção. Para isso, o método do Número Mais Provável, recomendado pela NACE International, e métodos independentes de cultivo foram aplicados: PCR digital, citometria de fluxo, quantificação de ATP e titulação potenciométrica de sulfeto de hidrogênio. Na análise da diversidade da membrana de dessulfatação, 31 filos, 56 classes, 124 ordens, 188 famílias e 298 gêneros foram observados, com abundância variada entre as diferentes amostras, que também apresentaram diversidade e dominância variáveis. Foram obtidos 23 isolados pertencentes ao filo Bacteroidetes, Firmicutes e Proteobacteria. Assim, foi possível caracterizar a comunidades de membranas de dessulfatação, ainda sendo necessários mais estudos para caracterização dos isolados. Em relação ao monitoramento de comunidades de água de produção tratadas com THPS, um efeito prolongado foi observado para aplicação preventiva do químico, com o desenvolvimento da comunidade após o sétimo dia. Enquanto isso, no tratamento corretivo, foram observados efeitos pontuais de redução, principalmente entre os dias 5 e 7. Em geral, o tratamento preventivo apresentou maior eficiência, mas a ação química foi direcionada para a comunidade planctônica em ambos os tratamentos. Quanto às diferentes metodologias de monitoramento, foi possível perceber respostas mais uniformes e consistentes com o que se esperava na quantificação de atividade metabólica (ATP e sulfeto de hidrogênio). Assim, os resultados deste estudo seriam bem complementados com análises da diversidade e sucessão dessas comunidades, esclarecendo mudanças que ocorreram na comunidade durante os tratamentos. Quanto ao monitoramento, metodologias baseadas na atividade metabólica foram mais apropriadas para o propósito e seria interessante analisar conjuntos de amostras maiores para confirmar a aplicabilidade dessas técnicas. Palavras-chave: PRS. Monitoramento microbiológico. Membrana de dessulfatação. Água de produção.Sulfate Reducing Prokaryotes (SRP) comprises a diverse group of microorganisms capable of reducing sulfate, producing hydrogen sulfide (H2S), a toxic and explosive gas. This microbial group is associated with the biocorrosion of metallic surfaces, intensified by localized bacterial activity resulting from the formation of biofilms, causing environmental and economic damage to several industries, such as the oil industry. Thus, the presence and activity of these microorganisms is a relevant problem, making monitoring and population control essential. For microbial control, biocides are the main strategy. These chemicals are applied in preventive or corrective protocols, aiming at the elimination of planktonic and sessile communities. It is also interesting to prevent the entry and development of SRP in the system using desulfation membranes. The knowledge of the diversity of the community, in addition to the isolation and identification of microorganisms that compose it, is necessary for a better characterization of the group and the communities in which it is inserted. Therefore, this work aimed to analyze the diversity of seawater desulfation membrane samples‗, as well as the isolation and taxonomic identification of SRP from these samples, both analyses directed to the 16S rRNA gene. In addition, the efficiency of corrective and preventive chemical treatment in planktonic and sessile communities of production waters was evaluated. For this, the Most Probable Number method, recommended by NACE International, and cultivation-independent methods were applied: digital PCR, flow cytometry, ATP quantification and potentiometric titration of hydrogen sulfide. In the diversity analysis of the desulfation membrane, 31 phyla, 56 classes, 124 orders, 188 families and 298 genera were observed, with varied abundance among the different samples, which also presented variable diversity and dominance. Twenty-three isolates belonging to the phyla Bacteroidetes, Firmicutes and Proteobacteria were obtained. Thus, it was possible to characterize the desulfation membrane communities, requiring further studies to characterize the isolates. In the monitoring of production water communities treated with THPS, a prolonged effect was observed for preventive application of the chemical, with community development starting after the seventh day. Meanwhile, in the corrective treatment, punctual reduction effects were observed, mainly between days 5 and 7. In general, the preventive treatment showed greater efficiency, but the chemical action were directed to the planktonic community in both treatments. As for the different monitoring methodologies‗, it was possible to notice responses more uniform and consistent with what was expected in the quantification of metabolic activity (ATP and hydrogen sulfide). Thus, the results of this study would be well complemented with analysis of diversity and succession of these communities, clarifying the changes that occurred in the community during the treatments. As for monitoring, methodologies based on metabolic activity were more appropriate for the purpose, and it is interesting to analyze larger sample sets to confirm the applicability of these techniques. Keywords: SRP. Microbial monitoring. Desulfation membrane. Production water.