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Quim. Nova, Vol. 27, No. 1, 139-145, 2004

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*e-mail: mcerollemberg@uem.br

ALGAS: DA ECONOMIA NOS AMBIENTES AQUTICOS BIOREMEDIAO E QUMICA ANALTICA

Eliane Cristina Vidotti e Maria do Carmo E. Rollemberg*Departamento de Qumica, Universidade Estadual de Maring, Av. Colombo, 5790, 87020-900 Maring - PR

Recebido em 24/10/02; aceito em 11/7/03

ALGAE: FROM AQUATIC ENVIRONMENT ECONOMY TO BIOREMEDIATION AND ANALYTICAL CHEMISTRY. Algaeconstitute a large group of many different organisms, essentially aquatic and able to live in all systems giving them sufficientlight and humidity. Some algae species have been used in the evaluation or in the bioremediation of aquatic systems. More recentlyalgae have been suggested as interesting tools in the field of analytical chemistry. In this work the most important aspects relatedto the different uses of algae are presented with a brief discussion.

Keywords: algae; bioremediation; analytical chemistry.

INTRODUOou o que so algas?

Vivemos em um planeta coberto por grandes extenses de guas,doces ou marinhas, cuja herana obriga-nos a preservar. Nesta imen-sa soluo destacamos a diversidade de organismos, de certa for-ma relacionada diversidade das comunidades de algas. Cabe a es-tas a estabilidade dos ecossistemas naturais, pois um maior nmerode espcies equivalentes funcionalmente, mas com diferentes capa-cidades de tolerncia aos inmeros fatores ambientais, resiste me-lhor a alteraes no meio aqutico, inclusive a alteraes decorren-tes da atividade humana. Neste contexto, pela importncia que o temaapresenta sob a tica econmica neste novo milnio, e sendo o Bra-sil um pas-continente rico em recursos aquticos, apresentamos al-

guns aspectos relacionados s algas. Neste artigo, as interaes entrealgas e o ambiente, o uso destes organismos com o objetivo de resta-belecer sistemas aquticos, as aplicaes nos processos debiorremediao e na Qumica analtica, alm dos usos industriaisdas algas so destacados. Certamente, muitos outros deixaro de sermencionados, mas propomos o despertar de interesses pelo estudodestes organismos, sob suas mltiplas possibilidades.

Ao longo de todo a sua existncia o homem sempre manteverelaes prximas com o imenso mundo vivo, mas apenas a partir dosculo XX tornou-se possvel identificar e classificar os principaisgrupos de seres vivos existentes. Na Grcia antiga, rica em pensado-res e naturalistas, houve uma primeira tentativa de reunir os seresvivos segundo as semelhanas que apresentavam entre si, sendo re-conhecidos os grupos animal e vegetal. Mas foi com Charles Darwin(1809-1882) que o sistema de classificao dos seres vivos ganhouum enfoque evolutivo e as espcies passaram a ser classificadas deacordo com a origem ou a ancestralidade comum, isto , refletindorelaes evolutivas. Em 1969 R. H. Whittaker props um sistema declassificao das espcies em cinco reinos.

As algas so consideradas em trs diferentes reinos: monera,protista e plantae. As algas azuis ou cianobactrias, organismos doreino monera, so unicelulares, procariontes (ausncia de envoltrionuclear) e auttrofos (produzem seu prprio alimento); habitam v-rios ambientes, desde que haja umidade, e atuam como espciespioneiras por sua pequena exigncia nutricional, capacidade de rea-lizar fotossntese e aproveitar o nitrognio atmosfrico.

Os organismos do reino protista so unicelulares (embora extam formas pluricelulares de organizao simples), auttrofos hetertrofos (dependem de outros seres para se alimentarem), e sclulas apresentam envoltrio nuclear e organelas membranosas ganismos eucariontes); so organismos de grande simplicidadconstituem o primeiro grupo onde ocorrem mitocndriacloroplastos, retculo endoplasmtico e complexo de Golgi bem senvolvidos, apresentando, em geral, um nico ncleo. As algas ptencentes ao reino protista apresentam pigmentos clorofilcarotenos e xantofilas organizados em organelas denominadplastos, que permitem a fotossntese. Suas principais caracterstipodem assim ser apresentadas:- Filo Euglenophyta , composto por organismos denominados

euglenas, presentes quase que exclusivamente em guas docpossuem uma nica clula com uma pelcula externa de contuio protica. As euglenas podem ser hetertrofas ou auttroe estas apresentam muitos plastos contendo clorofilas a e bcarotenos, e armazenam leos e polissacardeos como reserv

- Filo Pyrrophyta , composto pelos organismos dinoflagelado(apresentam dois flagelos dispostos em sulcos perpendicularefitoplanctnicos e predominantemente marinhos. So organmos auttrofos que apresentam clorofilas a e c, carotenoperidinina (pigmento exclusivo do grupo), e armazenam amie leos como substncias de reserva; a presena de carotenode peridinina confere a tonalidade amarelada aos dinoflageladA reproduo exagerada de dinoflagelados no mar pode levarfenmeno conhecido como mar vermelha, denominao erelacionada mudana da cor da superfcie do mar, que se toamarela ou laranja; a superpopulao de dinoflagelados conme grande parte dos nutrientes disponveis e libera toxinas gua, capazes de envenenar ou matar outros animais.

- FiloChrysophyta , composto pelas algas douradas e organismodenominados diatomceas; vivem em ambientes aquticos mnhos ou de gua doce, participando da composio dfitoplncton ou aderidas a um substrato em guas pouco profdas. So organismos auttrofos que apresentam clorofilas a e c,caroteno e xantofilas, armazenando leos como reserva. diatomceas so revestidas por uma parede celular formada pslica e, ao morrerem, contribuem para a formao do sedimedenominado terra de diatomceas, utilizado em indstrias.

No reino plantae so encontrados organismos pluricelulareucariontes e auttrofos, cujas principais caractersticas so:

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- Filo Chlorophyta , composto pelas algas verdes, extremamenteabundantes nos ambientes aquticos, onde um dos mais impor-tantes componentes do fitoplncton; as algas verdes so respon-sveis pela maior parte da produo de oxignio molecular dis-ponvel no planeta a partir da fotossntese. Habitando guas do-ces ou salgadas, solos midos ou troncos, estes organismos po-dem tambm estabelecer relaes de mutualismo com outros seresvivos, como os fungos, formando os liquens. As algas verdesacumulam amido no interior de suas clulas, e contm os pig-mentos clorofilas a e b, carotenos e xantofilas; a presena declorofilas a e b sustenta a idia de que as algas verdes tenhamsido as ancestrais das plantas, por serem estas possuidoras des-tes tipos de clorofila.

- Filo Rhodophyta , composto pelas algas vermelhas, quase queexclusivamente pluricelulares e marinhas (mais comuns em ma-res quentes), que vivem fixadas em um substrato; a principalcaracterstica a presena do pigmento ficoeritrina em suas c-lulas, responsvel pela colorao avermelhada destes organis-mos. As algas vermelhas possuem clorofilas a e d e carotenides,e armazenam amido como material de reserva.

- Filo Phaeophyta , composto pelas algas pardas, organismos

pluricelulares predominantemente marinhos (mais comuns emmares frios), vivendo fixados em um substrato ou flutuando, for-mando imensas florestas submersas. As algas pardas so as maio-res existentes, podendo atingir mais de 25 m. Nestes organismosso encontrados os pigmentos fucoxantina, clorofilas a e c ecarotenides e, como substncias de reserva, leos e polissaca-rdeo (laminarina).As algas so organismos capazes de ocupar todos os meios que

lhes ofeream luz e umidade suficientes, temporrias ou permanen-tes; assim, so encontradas em guas doces, na gua do mar, sobreos solos midos ou mesmo sobre a neve. Quer sejam uni oupluricelulares, as algas retiram todos os nutrientes que precisam domeio onde esto soluo ou umidade - e, portanto, so organismosfundamentalmente aquticos. Entretanto, apesar da simplicidadeaparente destes organismos, algumas algas possuem sistemas in-ternos que s so encontrados nos vegetais superiores1!

Algumas espcies de algas encontram uso na avaliao da quali-dade dos sistemas aquticos, para os quais, inclusive, j foi sugeridoum ndice de poluio baseado nos gneros de algas presentes:quanto menos diversificada a populao, maior a poluio do siste-ma2. Um outro aspecto est relacionado capacidade em retirar domeio aquoso elementos qumicos, o que sugere a utilizao de algu-mas espcies de algas na recuperao de sistemas aquticos, em es-pecial quanto presena de ons metlicos e de alguns compostosorgnicos. Finalmente, mais recentemente tem sido avaliado o usodas algas como reagentes qumicos, em processos de pr-concen-trao na qumica analtica.

Nos sistemas aquticos as algas incorporam energia solar embiomassa, produzem o oxignio que dissolvido na gua e usadopelos demais organismos aquticos, atuam na mineralizao e nociclo dos elementos qumicos, e servem como alimento para animaisherbvoros e onvoros. Ao morrerem, seus constituintes qumicossofrem transformaes nos sedimentos, so solubilizados e recicladosna gua. Estas diferentes funes desempenhadas pelas algas nossistemas aquticos dependem da temperatura, da intensidade da ra-diao solar, da concentrao de nutrientes na gua e da alimentaodos animais presentes no sistema. As alteraes naturais ouantropognicas no sistema aqutico podem alterar o balano destesfatores controladores, e causar mudanas na composio da comuni-dade de algas, nas taxas de produtividade, na biomassa e na qumicada gua. importante perceber que, tanto a inibio como a esti-mulao do crescimento dos organismos, so igualmente indesej-

veis, pois qualquer alterao na produtividade das algas ou na com-posio da comunidade, em relao ao usual para aquele sistema emparticular, pode ameaar todo o equilbrio do ecossistema3.

Como espcies representativas do nvel trfico inferior, as algasso organismos ecologicamente importantes, porque servem comofonte de alimento fundamental para outras espcies aquticas e ocu-pam, assim, uma posio nica entre os produtores primrios: soum elo importante na cadeia alimentar e essenciais economiados ambientes aquticos como alimento.

Assim como os outros vegetais aquticos e terrestres, pouco oumuito evoludos, as algas necessitam de gua, luz, gs carbnico eminerais para o crescimento e a manuteno da vida. Cada organis-mo possui um modo especial de atender s suas necessidades, mas,apesar da grande variao de cor, tamanho, forma e tipo de reprodu-o, todas as algas tm em comum o fato de produzirem seu prprioalimento atravs da fotossntese, pois todas possuem clorofila. Asalgas retiram do meio o que necessitam atravs de toda a superfciedo corpo e, portanto, no necessitam de tecidos especiais para trans-porte dos nutrientes no interior das suas clulas. Mas a vida no am-biente aqutico apresenta algumas dificuldades, como a penetraoda luz, j que a partir de uma certa profundidade no h luz suficien-

te para a fotossntese; a escassez de minerais, tornando o meio mui-tas vezes limitante em relao a um mineral; ou ainda a presena dogs carbnico, que no circula de modo to simples quanto na at-mosfera4.

A VIDA EM SOCIEDADEou as relaes entre algas e ambiente

Os organismos aquticos influenciam a concentrao de muitassubstncias diretamente por captao metablica, transformao,armazenamento e liberao sendo, portanto, importante conhecer ainterao entre os organismos e o ambiente para melhor compreen-so da qumica de um habitat aqutico. Os processos primordiais soa fotossntese e a respirao; como resultado da fotossntese so pro-duzidas ligaes ricas em energia, que alteram o equilbrio termo-dinmico. Pela respirao so catalisados processos redox e o equi-lbrio restaurado. O balano entre fotossntese e respirao res-ponsvel pelo controle da concentrao de oxignio na gua e estesdois processos so importantes na purificao das guas naturais;distrbios temporais ou localizados deste estado estacionrio levama alteraes biolgicas e qumicas que refletem poluio5.

As comunidades de algas so controladas por muitos fatoresambientais, biticos e abiticos, os quais podem, por sua vez, serafetados por espcies qumicas estranhas ao meio (contaminantes),produzindo mudanas na estrutura e no funcionamento da comuni-dade. As algas podem sofrer efeitos diretos, em curtos tempos, etambm, efeitos indiretos, sendo estes resultantes dos efeitos diretossobre outros organismos no meio. Alguns exemplos podem ser apre-

sentados, evidenciando a ntima relao entre uma comunidade dealgas e o ambiente em que se encontram.Interaes algas macrfitas: h muita discusso sobre o papeldas macrfitas (espcies de vegetais adaptados ao ambiente aqu-tico ao longo do seu processo evolutivo), mas uma hiptese pa-rece ser que elas absorvem N e P inorgnicos dissolvidos, com-petindo com as algas pelos nutrientes. O impacto direto doscontaminantes sobre as macrfitas pode produzir efeitos diver-sos sobre a comunidade de algas. A morte das macrfitas pode,em certas condies, potencializar um aumento dos nutrientesinorgnicos no sistema, mas estudos realizados com herbicidas6(eliminando as macrfitas) indicaram que este aumento nas quan-tidades de nitrognio e de fsforo disponveis para as algas socorre aps uma grave desoxigenao da gua. Outros estudosmostraram que, com o aumento do nvel de iluminao, associa-

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do ao aumento nos nveis de nutrientes, pode ocorrer um cresci-mento da populao de algas6.Interaes algas zooplancton: as algas so o alimento principalpara os invertebrados aquticos, e isso pode afetar a populaode duas maneiras distintas: uma taxa de alimentao moderadapode estimular o crescimento e a produo de algas, aumentan-do a velocidade de reciclagem de nutrientes; uma grande taxade alimentao reduz a abundncia de algas.Interaes algas substncias orgnicas: compostos organo-clorados agem diretamente sobre as algas inibindo a fotossntese;compostos organofosforados so ainda mais txicos na inibioda fotossntese das algas, mas, sendo menos persistentes no am-biente, no representam uma ameaa crnica para as comunida-des de algas, a menos que continuamente introduzidos no siste-ma aqutico. Herbicidas diminuem a biossntese de lipdeos nasalgas e os lipdeos so elementos estruturais da membrana ce-lular e de vrias organelas, controlando o movimento de subs-tncias para o interior das clulas.Interaes algas ons metlicos: ons de metais divalentes (Cu,Cd, Hg, Pb, Zn,...) podem reduzir a fotossntese causando danoestrutural aos cloroplastos; quantidades traos de cobre, por exem-

plo, acima da capacidade de complexao do meio, inibem porcompleto a fixao de N, reduzindo o processo de eutrofizao.Entretanto, este processo torna-se favorecido devido ao aumentodo consumo de oxignio decorrente da biodegradao das algasmortas.Interaes algas luz: o fitoplancton necessita da energia solarpara a fotossntese; entretanto, muitas espcies no toleram n-veis mais elevados de luz (UV ou VIS), sendo rapidamente afe-tadas pela ao da radiao e, a fim de evitar o excesso de radia-o, algumas espcies migram na coluna dgua6.Estas interaes, que variam entre espcies diferentes, podem

resultar em mudanas nas espcies dominantes de algas em um sis-tema aqutico particular, afetando todo o ecossistema. Experimen-tando essa ntima interao com o ambiente que lhes mantm a vidae no qual exercem funes decisivas, as algas surgem como elemen-tos-chaves nos estudos ambientais. A diversidade de organismos emum sistema aqutico est relacionada diversidade das comunida-des de algas, a qual favorece a estabilidade do ecossistema j que ummaior nmero de espcies funcionalmente equivalentes, mas comcapacidades de tolerncia a fatores ambientais diferentes, resistemelhor s alteraes do meio, inclusive aquelas causadas pela ativi-dade humana7.

QUEBRA NOZES ou as algas como indicadores biolgicos

Deus nos deu as nozes mas ns temos que quebr-las...

Uma das principais finalidades da ecotoxicologia avaliar osriscos ecolgicos o que, pela complexidade e diversidade dos siste-mas naturais, ainda uma tarefa difcil. Um novo paradigma e tam-bm desafio da ecotoxicologia a identificao de alvos ecolgi-cos elementos ou sinais-chaves que traduzam os processos decontrole e suas alteraes no ecossistema em risco. Embora estesalvos possam diferir entre os ecossistemas, uma vez identificados,a condio de normalidade pode ser avaliada por qualquer tipo deresposta biolgica, seja ao nvel bioqumico celular, orgnico, depopulaes ou de comunidades. Um outro paradigma a mudanana abordagem dos problemas ecolgicos, que antes visavam reparardanos e/ou restaurar vida abordagem reativa, e hoje visam, sobre-tudo, proteger/preservar o ecossistema abordagem pr-ativa. Nes-ta tica de preservao, e por estarem relacionados s respostas pri-mrias das clulas aos impactos recebidos do meio, os biomarcadores

(bioqumicos e fisiolgicos) so vistos como instrumentos eficiende preveno, desde que as alteraes bioqumicas, fisiolgicascomportamentais sejam respostas ainda no observveis no norgnico caso contrrio, a sobrevivncia do organismo, ou da pulao inteira, pode j estar comprometida. A alterao ouerradicao das comunidades de plantas aquticas pode resultarhabitats modificados que, em ltimo grau, podem gerar um impamaior nos nveis trficos superiores que os efeitos em si das substcias potencialmente txicas8.

A utilidade das algas como organismos testes tem por base sciclo de vida curto, facilitando os estudos de exposio com vrgeraes, alm das altas taxas de crescimento, da facilidade em mter culturas e da capacidade de crescer em meios sintticos bem finidos. A origem dos bioensaios com algas atribuda ao trabado Prof. Martinus Beijerinck (1890), primeiro a obter uma cultpura de algas imprescindvel para os mtodos de bioensaios. Dde ento, grandes avanos tm ocorrido no desenvolvimento de mos de cultura apropriados, de mtodos de isolamento e cultura espcies, bem como na elaborao de modelos. Os ensaios comgas so fonte de informaes quantitativas importantes sobre a dponibilidade das substncias qumicas, nutrientes ou substnc

potencialmente txicas e seus efeitos nos ecossistemas. intersante observar que a informao total obtida nos ensaios com alsupera o significado da soma de todos os dados parciais sobre a abdncia relativa dos componentes individuais do sistema aqutiuma vez que a anlise qumica informa a concentrao das substcias presentes, mas no fornece conhecimento de sua influnciagua, meio de crescimento para os diferentes organismos. Os enos com algas abrem a possibilidade de uma combinao de medifsicas, qumicas e biolgicas, que resulta em informaes importtes. Foi sugerido que, a partir de testes de toxicidade com algassubstncias qumicas fossem classificadas quanto sua toxicidaambiental, auxiliando na avaliao do risco ambiental para os simas naturais2.

importante perceber que a aplicao das algas como indicares ecolgicos diversificada, tanto em tipo de habitat, quanto parmetros ecolgicos e nenhum bioensaio simples, sozinho, poser usado como padro, uma vez que cada situao real apreseseus prprios problemas individuais (parece claro que testes padnizados para guas doces no se apliquem gua do mar, ou qconcluses obtidas em culturas de laboratrio, em meio simples, sejam extrapoladas para testesin situ... ).

As algas so diretamente afetadas pelos efluentes qumicos domsticos, contendo os nutrientes principais N e P; na presenaexcesso desses nutrientes, ocorre um rpido crescimento e multicao e, nestas condies, pode haver um deslocamento da popuo, dominao por uma(s) espcie(s) e/ou florao de algas, cones estas que indicam deteriorao na qualidade da gua. Os en

os com algas so, ento, teis na determinao da disponibilidabiolgica de N e P, na avaliao da sensibilidade a mudanas carga de N e P, e na avaliao do impacto ambiental das descargasefluentes8.

Os testes com algas permitem identificar materiais que afetamcrescimento, avaliar a disponibilidade biolgica de nutrientes e terminar curvas dose-resposta para as substncias limitantes do ccimento. Monoculturas crescidas em condies especficas de laratrio so usadas nestes estudos; exposies de curta durao dem ser usadas e, pelo curto ciclo de vida, estes testes podem considerados como de exposio crnica, podendo avaliar os efesobre vrias geraes. Diversos efeitos podem ser observados ncondies experimentais utilizadas, desde a estimulao at a ino e assim, o significado ecolgico de um teste com algas monstrado pela continuao da resposta aps a remoo da subst

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cia potencialmente txica. Bioensaios que avaliam o crescimentopopulacional aps a exposio da alga a determinado poluente du-rante alguns dias, ou a inibio da fotossntese aps um breve conta-to no so suficientes para avaliar a adaptao biolgica, e s umaresposta a longo prazo pode ser ecologicamente realista para reco-mendar medidas protetoras. Isto , no lugar da preocupao quanto natureza mecnica da adaptao, mais importante conhecer at queponto a adaptao pode alterar o fitoplancton como alimento para osnveis superiores. A tolerncia apresentada por algumas espcies dealgas a concentraes mais elevadas de algumas substncias poten-cialmente txicas bastante significativa para a acumulao na algae para o comprometimento da cadeia alimentar pela transfernciaaos nveis trficos superiores.

Alguns exemplos do uso de espcies de algas como bioindica-dores no Brasil podem ser apresentados9:

amostras da gua da bacia da Pampulha, Belo Horizonte, MG,foram avaliadas frente a algaSelenastrum capricornutum , comtestes de 96 h de exposio; os estudos realizados pelo Centro deRecursos Hdricos e Ecologia Aplicada da Escola de Engenhariade So Carlos - USP mostraram efeito de inibio do crescimen-to da biomassa em relao ao controle, indicando toxicidade da

gua esta espcie em todos os pontos de amostragem (princi-pais tributrios da lagoa da Pampulha, responsveis pela entradade efluentes industriais, e na prpria lagoa). Apenas um dos pontosde amostragem, prximo ao aterro sanitrio de BH apresentoutoxicidade aguda para Daphnia similis (organismo tambm uti-lizado como bioindicador), com 100% de mortalidade.Culturas de diferentes espcies em amostras de guas da Baa daGuanabara, RJ, mostraram uma significativa reduo nas taxasde crescimento das algas; a predominncia das espciesUlva

fasciata e Enteromorpha compressa , indicadoras de poluioorgnica, foi observada no inventrio da flora de algas na praiada Boa Viagem, Niteri, RJ. Os resultados apontaram uma pro-funda alterao nas comunidades de algas da Baa ao longo dasltimas trs dcadas, em decorrncia dos efeitos deletrios dasua gua. Esse trabalho desenvolvido pela UFRJ, com apoio doFundo Mundial para Natureza, serve como fonte de dados nomonitoramento da recuperao da Baa.Amostras de gua e gua intersticial de sedimento de diferentespontos de amostragem do Reservatrio de Salto Grande, Ameri-cana, SP, foram avaliados pelo Centro de Recursos Hdricos eEcologia Aplicada da Escola de Engenharia de So Carlos - USPquanto toxicidade frente algaSelenastrum capricornutum ,sendo o crescimento obtido aps 96 h de exposio o parmetroutilizado; os resultados indicaram um efeito txico agudo nascondies de teste para o organismo considerado.Apesar dos resultados positivos evidenciados nos estudos reali-

zados, e anteriormente citados, no so ainda encontrados na litera-

tura trabalhos desenvolvidos nesta rea da pesquisa com algas. Ostestes de toxicidade envolvendo algas, sob diferentes condies fsi-cas, qumicas e biolgicas, devem ainda ser melhorados em muitasreas, com o objetivo de se desenvolver mtodos mais sensveis, debaixo custo, ecologicamente realistas e exeqveis na prtica, o quepossibilitar uma melhor avaliao dos riscos de substncias poten-cialmente txicas, nas comunidades de algas nos sistemas aquticos.Estes testes podero ser utilizados como ferramentas para definirzonas de impacto de rejeitos industriais, bem como identificar res-duos ambientais ou, ainda, auxiliar no desenvolvimento de produ-tos/processos com o objetivo de evitar a contaminao ambiental.

Deus nos deu as nozes mas ns temos que quebr-las : o usoexperimental de culturas de algas oferece excelente auxlio para que-brar os problemas relacionados interao entre biota e ambiente nasguas naturais. A atividade humana crescente e os problemas ambientais

dela resultantes esto fornecendo muitas nozes para quebrar, e o usodas algas mostra-as como eficazes quebra-nozes...

Os dois pesos de uma mesma medidaou bioacumulao ebioremediao

A distribuio dos elementos qumicos apresenta peculiaridadesnos sistemas biolgicos j que estes, claramente, concentram algunselementos, enquanto rejeitam outros, e alguns desses processos soacompanhados de variao de energia. Entretanto, havendo ou noenvolvimento de energia, stios de seletividade so necessrios emalgumas etapas da captao, e esta seletividade deve ser tratada inde-pendentemente de um controle cintico (energia envolvida). Ou seja,a biologia observa regras que so convencionais na anlise inorgnica:evitar interferncia de um segundo elemento, considerar as concen-traes relativas e as constantes de ligao dos ons livres nos meiosconsiderados. Os sistemas biolgicos devem ter, portanto, uma varie-dade de ligantes, em diferentes regies do corpo, para concentrar eseparar elementos inorgnicos10.

Bioacumulao o nome genrico do processo de captao ereteno de uma substncia (contaminante) por um organismo a par-

tir de qualquer fonte (gua, sedimento, outro organismo), via qual-quer rota (dieta, pele), e se constitui em efeito nocivo quando induzresposta biolgica adversa. O termo bioacumulao tem sido aplica-do quando organismos vivos esto envolvidos, e biosoro o termomais adotado para o uso de organismos mortos11.

O processo de bioacumulao varia grandemente entre os dife-rentes organismos, e particularmente importante nos nveis trficosinferiores; devido a processos metablicos e alimentao, resultaem enormes fatores de concentrao. Os invertebrados tm uma ca-pacidade particularmente alta de concentrar metais e outros materi-ais encontrados no seu ambiente ao filtrarem o plncton, durante aalimentao. Como os metais podem formar complexos estveis comcompostos orgnicos, h uma tendncia em serem fixados nos teci-dos, e no excretados, o que se traduz em elevada meia vida biolgi-ca e isto talvez seja um dos maiores problemas apresentados pelosmetais com relao aos seus efeitos sobre os organismos aquticos,associado transferncia na cadeia alimentar. Alguns grandes aci-dentes ecolgicos decorreram de processos de bioacumulao Hgacumulado em peixes em Minamata (Japo) e a doena de Itai-itai,identificada como conseqncia da introduo de Cd na gua, e acu-mulada nas espcies comestveis (Japo).

A bioacumulao por algas desempenha trs funes de impor-tncia ecolgica significativa:

nos organismos, a bioacumulao reflete-se na alterao da con-centrao do contaminante no seu stio de ao. Assim, a exten-so com que ocorre a bioacumulao em um organismo (avalia-da por meio da determinao do nvel do contaminante no orga-

nismo) pode ser utilizada como um parmetro til em uma ava-liao ecotoxicolgica dos sistemas naturais.A bioacumulao de uma substncia potencialmente txica podetorn-la, ao menos temporariamente, indisponvel para outrosorganismos; ao ocorrer a acumulao de uma espcie contami-nante por um determinado organismo (p. ex. algas), este conta-minante torna-se presente no sistema aqutico em menor con-centrao; portanto, para os demais organismos (p. ex. peixes,invertebrados) a ocorrncia da bioacumulao pelas algas impli-ca em maior resistncia ao impacto txico. Nesta tica, as algaspodem ser consideradas espcies protetoras no ambiente aqu-tico, pois contribuem para diminuir a frao do contaminantedisponvel para os demais organismos. importante observarque a toxicidade de uma substncia est relacionada a vrios fa-tores, como organismos expostos, concentrao da substncia

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no meio e tempo de exposio; assim, uma substncia txica emdeterminadas condies, pode no ser em condies distintas e,por esta razo, fala-se de substncia potencialmente txica.A bioacumulao de compostos orgnicos persistentes ou demetais pode ser um fator importante no transporte fsico da subs-tncia potencialmente txica e na acumulao na cadeia alimen-tar pelos organismos consumidores superiores onde inclui-seo homem12. A biomagnificao, processo pelo qual espcies po-tencialmente txicas so introduzidas nos organismos superio-res, resultando na sua acumulao, um outro aspecto impor-tante nos estudos ecotoxicolgicos.Apesar de j ter sido mostrado o grande potencial a ser explora-

do quanto capacidade das algas de limpar os sistemas aquticos(especialmente porque os meios convencionais fsicos e qumicos deremoo de poluentes dissolvidos so, em geral, dispendiosos seaplicados na remoo de espcies em pequenas concentraes), esteprocesso, denominado bioremediao, apenas h pouco tempo pas-sou a ser considerado de fato13-16. A bioremediao vem evoluindocomo uma tecnologia efetiva para o tratamento e a remoo decontaminantes de natureza inorgnica17-20ou orgnica21,22. A avalia-o de guas contaminadas com poluentes orgnicos, utilizando

filamentos de cianobactrias, por exemplo, mostrou a habilidadenatural destes microrganismos na degradao de pesticidas alifticosclorados e de outros poluentes23. O uso das algas na recuperao deefluentes contendo espcies metlicas apresenta vantagens, como obaixo custo da operao e a elevada eficincia na remoo doscontaminantes de efluentes muito diludos, mas necessrio conhe-cer o comportamento do microorganismo particular, as caractersti-cas do sistema aqutico e da interao contaminante - alga para ava-liar a eficcia do seu uso como ferramenta na recuperao doecossistema. A avaliao do processo de bioremediao obedece aalguns critrios e, primeiramente, preciso considerar a eficinciada remoo da(s) espcie(s) metlica(s). A possibilidade de recupe-rar o metal de forma economicamente vivel e ecologicamente acei-tvel, sem resduos indesejveis, um outro aspecto importante. Fi-nalmente, deve ser considerada a rapidez de todo o processo deremediao do sistema aqutico24,25.

As ferramentas analticasou o uso das algas na Qumica Analticade metais traos

A captao de ons metlicos pelas algas decorre da ligao dosons aos diferentes grupos funcionais das clulas dos organismos. Ainterao de superfcie alga on metlico pode ser generalizadapela equao:

SH + Mm+ SM(m-1)++ H+ ( S : grupo ligante de superfcie)

Williams26

e Wood e Wang27

desenvolveram modelos para ainterao on metlico alga de qualquer processo bitico, onde asuperfcie dos organismos desempenha um papel predominante nasligaes aos metais. As algas interagem com os ons presentes emsoluo atravs de processos que compreendem dois estgios. O pri-meiro provavelmente passivo, envolve adsoro ou troca inica nasuperfcie celular e ocorre pouco tempo depois do contato entre oorganismo e o on metlico; a etapa seguinte ativa, lenta e relacio-nada atividade metablica. Organismos vivos ou mortos podemcaptar ons metlicos em soluo, mas no havendo atividade biol-gica para as clulas mortas, a captao ocorre independentemente dometabolismo e s a etapa inicial, envolvendo processos de superf-cie, deve ser considerada. Na parede celular encontram-se os princi-pais stios de captao, os quais incluem amina, amida, imidazol,hidrxido, carboxilato, fosfato, tiol, tioter, entre outros28,29.

Gardea-Torresdey e colaboradores estudaram cinco espciesalgas e monitoraram a adsoro de metais antes e depois esterificao dos grupos carboxlicos. Os resultados sugerem quegrupos carboxlicos esto envolvidos na captao de ons Cu e mas no so responsveis pela reteno de Au30.

A capacidade demonstrada pelas algas de diferentes espciescaptar e acumular ons metlicos depende do organismo proprmente dito e das espcies metlicas consideradas; entretanto, portante observar que as superfcies das clulas das algas aprestam, em geral, grande afinidade pelos ons metlicos, mesmo na psena de quantidades bem maiores de ons clcio ou magnsiespcies estas bastante comuns em guas naturais. O desempendas algas como sorventes biolgicos depende, ainda, da quantidde biomassa, do pH da soluo e da cintica da reao, alm de tros fatores, como a competio pelos stios de ligao31-33.

Esta elevada afinidade apresentada pelas algas em relao aons de diferentes metais, aliada ao baixo custo da produo biomassa, despertou o interesse do seu uso em Qumica Analticaelementos traos. Diversos procedimentos analticos envolvendpr-concentrao de ons metlicos de solues aquosas tm savaliados e propostos, utilizando microorganismos livres ou imo

lizados como material sorvente. Nestes casos, as clulas vivas dem ser utilizadas em diferentes mtodos.Um procedimento geral requer a mistura de uma soluo anal

ca contendo ons metlicos com uma massa de 5 a 10 mg de micorganismos, agitao e separao do sobrenadante, seguida da deminao, que inclui ou no uma etapa de dessoro; em geral, uza-se a espectrometria de absoro atmica na determinao dos metlicos de interesse34-37.

Holcombe e colaboradores descreveram uma srie de estudpara pr-concentrar quantidades ultra-traos de Cd, Cu, Co e Ni usdo biomassas de algas (Stichococcus-bacillares ) liofilizadas, sendoalcanada elevada eficincia. Uma vantagem no uso das algas processo de pr-concentrao que a presena de ons de metalcalinos e alcalinos terrosos no afeta a adsoro de outros ometlicos34.

A alga Spirulina foi aplicada na separao e pr-concentraoSe(IV) e Se(VI) em guas e sedimentos de rios, sendo a determio, por espectrometria de absoro atmica com atomizaeletrotrmica, realizada na suspenso do microorganismo aps o pcesso de pr-concentrao38.

Quando os biosorventes so imobilizados, tal como nos procsos com resinas de troca inica, a remoo dos metais envolve contato convencional slido-lquido e um processo de separaEntretanto, diferentes mtodos de imobilizao esto sendo usade forma semelhante a um aprisionamento fsico dos microorganismem materiais polimricos, ou imobilizao covalente em uma supfcie slida. O uso de poliacrilamida, slica gel, resinas de po

tilenoimina tem sido citado para imobilizar algas, bactrias e leduras33.Com o objetivo de melhorar as caractersticas analticas do p

cedimento, biomassas de algas tm sido, tambm, utilizadas em temas em fluxo. Neste caso, a grande afinidade entre algas e metlicos soma-se eficincia dos sistemas em linha, o que melha velocidade analtica e aumenta a preciso do processo39-42.

A eluio dos metais com cidos minerais proposta em muiprocedimentos; entretanto, para que no haja destruio da biomaa concentrao da soluo cida (HNO3, HCl) usada na liberaodos metais retidos na superfcie celular deve ser baixa. Em algucasos, para que a recuperao das espcies metlicas seja compla adio de um agente complexante necessria. Por exemploutilizao de cianeto para realizar a eluio de Hg(II) e HCl pmetilmercrio foi aplicada com sucesso a amostras de guas do ma43.

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A capacidade apresentada pelas algas de remover rapidamenteda soluo os ons metlicos presentes sugere, ainda, o uso dabiomassa na anlise voltamtrica, como componente de eletrodosmodificados. A proposta dos eletrodos modificados aumentar aseletividade e a sensibilidade do procedimento eletroanaltico, fa-zendo uso de uma superfcie capaz de pr-concentrar a espcie deinteresse na soluo. Com uma escolha adequada das condies ana-lticas pode ser possvel otimizar as propriedades de ligao do ele-trodo modificado e, portanto, sua resposta voltamtrica28,44.

As fontes de matria-primaou o uso industrial das algas

Cerca de 4 milhes de toneladas de algas so colhidas, anual-mente, em todo o mundo, sendo os principais produtores os chinesese japoneses, seguidos pelos norte-americanos e noruegueses. As al-gas permitem obter produtos de baixo custo e em quantidades ines-gotveis e delas tm sido obtidos produtos imprescindveis para avida do homem moderno, com valores que ultrapassam alguns bi-lhes de dlares anuais45.

A morte das diatomceas (crisfitas) contribui para a formaode um sedimento denominado terra de diatomceas, utilizado na

fabricao de filtros, produtos abrasivos, cremes dentais, lixas parapolimentos finos ou na indstria de cosmticos.Muitas rodofceas so utilizadas comercialmente como alimento

para homens e para o gado, na extrao do agar utilizado na fabrica-o de gomas, laxantes ou, ainda, como meio de cultura para bact-rias. Outro aspecto de interesse econmico a extrao da carrage-nana, um hidrocolide usado na produo de alimentos, principal-mente nas indstrias de laticnios (iogurtes, flans, sorvetes,achocolatados) e embutidos (salsichas, presuntos), na fabricao degelatinas e gelias, e como espessante em sopas e molhos. A carrage-nana usada, tambm, como emulsificante e estabilizante; sua apli-cao substitui o amido e a gordura na preparao de certos produ-tos alimentcios, com a vantagem de no ser energtica, no ter chei-ro, cor nem sabor46. Tambm so encontradas diversas aplicaesem indstrias no alimentcias (tintas, txteis, perfumes) e farma-cuticas (produtos anticoagulantes e antiinflamatrios)45.

As algas pardas so utilizadas na alimentao humana e tambmcomo fertilizantes, sendo importante fonte de cidos algnicos, cujaspropriedades coloidais so aproveitadas, por exemplo, na farmaco-logia em pomadas e suspenses.

Algumas algas verdes e cianofceas apresentam, ainda, proprie-dades larvicidas47.

No Brasil, a regio costeira compreendida entre o estado do Ceare o norte do estado do Rio de Janeiro abriga a flora algal maisdiversificada do pas. No tocante explorao de espcies com finscomerciais, a atividade de maior porte corresponde coleta de algasvermelhas (Gracilaria e Hypnea ) no litoral do nordeste, principal-

mente na costa entre os estados do Cear e da Paraba. A coleta daGracilaria vem sendo feita desde a dcada de 60, por arrancamentomanual ou atravs de mergulho livre, para fins de exportao e tam-bm para processamento no prprio pas, na produo do agar. J a

Hypnea tem sido exportada como matria prima ou j processada paraa indstria de carragenana; neste caso, a biomassa coletada em algasarribadas nas praias, e no diretamente nos locais de crescimento.

Entre o estado do Esprito Santo e a regio de Bzios, RJ, umacaracterstica marcante a presena de vasta rea coberta por fundosde algas calcrias, com teor em carbonatos superior a 90%, esten-dendo-se por vrias dezenas de metros de profundidade e aflorandonas mars baixas. Este banco de algas calcrias tem despertado inte-resse e vem sendo explorado para a produo de adubos e aditivosde raes48.

CONCLUSOou o passado a firmar o presente e a premissa dofuturo

geralmente aceito que a vida no planeta teve incio no mar e,at cerca de 450 milhes de anos atrs, todas as plantas eram plantasmarinhas. Nos 400 milhes de anos que se seguiram, houve a evolu-o da flora terrestre cuja histria, normalmente, contada em ter-mos do desenvolvimento, na morfologia e na reproduo que tornouas plantas menos dependentes da presena de gua livre. Entretanto,neste processo as plantas perderam sua capacidade de viver no mar!Entre as atuais brifitas, pteridfitos e gimnospermas no h umanica espcie marinha e, entre os angiospermas com mais de 200000espcies adaptadas a quase todos os habitats terrestres e de guasdoces h apenas um pequeno grupo de espcies marinhas. Portan-to, o mar permanece, tal como no perodo pr-devoniano, a provn-cia das algas, e cerca de 90% da flora marinha pertence a algumgrupo de algas. Neste grupo diversificado de organismos merecedestaque:- importncia bio-histrica: neste grupo h organismos, com ori-

gem h mais de 3 bilhes de anos, que so responsveis pelaestruturao da atmosfera terrestre tal como a conhecemos, pos-

sibilitando a vida sobre a superfcie da Terra de todos os seresvivos aerbicos49;- importncia ecolgica: as algas so produtores primrios que

sustentam a vida nos mares e oceanos desempenhando, assim,um papel ecolgico fundamental na manuteno destes ecos-sistemas e

- importncia econmica: grande variedade de espcies de algasencontram uso bastante diversificado em vrios pases no mun-do, da indstria alimentcia de medicamentos, da cosmtica agriculturaEntretanto, preciso potencializar os recursos cientficos, tecno-

lgicos e financeiros, coordenando os esforos nas reas ligadas utilizao das algas e pesquisa bsica, para que as propriedadesdestes organismos possam ser plenamente aproveitadas, priorizandoa qualidade da vida humana e respeitando os ecossistemas.

AGRADECIMENTOS

Estas palavras so fruto da convivncia de M. C. Rollembergcom a Prof. Dr. M. L. S. S. Gonalves (Instituto Superior Tcnico,Lisboa, Portugal), uma devotada e incansvel observadora da vida edas suas manifestaes.

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