BR102014019073A2 - processo para obtenção de nanopartículas de cobre a partir de rhodotorula mucilaginosa, uso de rhodotorula mucilaginosa e nanopartículas de cobre - Google Patents

Abstract

processo para obtenção de nanopartículas de cobre a partir de rhodotorula mucilaginosa, uso de rhodotorula mucilaginosa e nanopartículas de cobre. este invento refere-se a um processo para obtenção de nanopartículas de cobre de rhodotorula mucilaginosa. este invento refere-se ao uso da biomassa morta de rhodotorula mucilaginosa, para realizaçâo de biorremediação de águas residuais e para produção de nanopartículas de cobre em escala industrial. neste invento é desenvolvida uma estratégia sintética para a biossíntese e remoção de nanopartículas de cobre que é rápido, de baixo custo, ecologicamente correto e facilmente dimensionável, utilizando como agente de redução a levedura rhodotorula mucilaginosa.

Description

"PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE NANOPARTÍCULAS DE COBRE A PARTIR DE RHODOTORULA MUCILAGINOSA, USO DE RHODOTORULA MUCILAGINOSA E NANOPARTÍCULAS DE COBRE" CAMPO DA INVENÇÃO [001] Este invento refere-se a um processo para obtenção de nanopartículas de cobre de Rhodotorula mucilagínosa. [002] Este invento refere-se ao uso da biomassa morta de Rhodotorula mucilaginosa, para realização de biorremediação de águas residuais contendo cobre, a fim de produzir nanopartículas de cobre. O invento permite a produção de nanopartículas de cobre em escala industrial.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [003] Metais pesados são os maiores contaminantes de rios e efluentes industriais. Por ser um elemento muito reativo e bioacumulativo em organismos vivos, metais pesados tem recebido atenção especial, uma vez que alguns são extremamente tóxicos até mesmo em quantidades muito baixas, como, por exemplo, cromo, cádmio e mercúrio. O uso de fungos e leveduras para a remoção ou redução desses poluentes é uma alternativa ambientalmente adequada, uma vez que o impacto ambiental causado por esses tipos de remediação é pequeno. [004] Recentemente, a síntese de nanopartículas foi demonstrada por vários meios físicos e químicos. Mas, a importância da síntese biológica está sendo giobalmente enfatizada atualmente devido ao fato de que métodos químicos são tóxicos e de capital intensivo, não sustentáveis e possuem baixa produtividade. [Singh AV, Patil R, Anand A, Milani P, Gade WN (2010) Biological synthesis of copper oxide nanopaticles using Escherichia coli. CurrNanosci 6: 365-369]. Nanopartículas de cobre têm sido de grande interesse recentemente, devido às suas propriedades físicas e químicas únicas e baixo custo de preparação. [005] Além disso, as nanopartículas de cobre têm potencial uso industrial, como sensores de gás, processos catalíticos, supercondutores de alta temperatura, células solares e assim por diante [Li Y, Liang J, Tao Z, Chen J (2007) CuO particles and plates: Synthesis and gas-sensor application. Mater Res Bull 43: 2380-2385; Guo Z, Liang X, Pereira T, Scaffaro R, Hahn HT (2007) CuO nanoparticle filled vinyl-ester resin nanocomposites: Fabrication, characterization and property analysis. Compos Sei Tech 67: 2036-2044], [006] Novas alternativas para a síntese de nanopartículas metálicas através de bactérias, fungos, leveduras e plantas estão sendo exploradas atualmente [Bharde AA, Parikh RY, Baidakova M, Jouen S, Hannoyer B, Enoki T, et al. (2008) Bacteria-mediated precursor-dependent biosynthesis of super paramagnetic iron oxide and iron sulfide nanoparticles. Langmuir 24: 5787-5794; Lang C, Schüler D, Faivre D (2007) Synthesis of magnetite nanoparticles for bio-and nanotechnology: genetic engineering and biomimeties of bactéria! magnetosomes. MacromolBiosci 7: 144-151], Águas residuais de mineração de cobre contêm, muitas vezes, uma alta concentração deste metal tóxico gerado durante a extração, beneficiamento e transformação de metais. Nos últimos anos, a biorremediação, através da biossorção de metais tóxicos como o cobre tem recebido muita atenção não apenas como uma novidade científica, mas também devido às suas potenciais aplicações industriais. Esta nova abordagem é competitiva, eficaz e barata [Volesky B (2001) Detoxification of metal bearing efffuents: biosorption for the next century. Hydrometallurgy 59: 203-216], Neste contexto, os fungos tem sido utilizados em processos de biorremediação, uma vez que são um grupo versátil, que pode adaptar-se e crescer sob diversas condições extremas de pH, temperatura e a disponibilidade de nutrientes, assim como a concentrações elevadas de metais [Anand P, Isar J, Saran S, Saxena RK (2006) Bioaccumulation of copper by Trichoderma viride. Bioresource Technol 97: 1018-1025], Consequentemente, tem havido um interesse considerável no desenvolvimento de métodos de biossíntese para a preparação de nanopartículas de cobre como uma alternativa aos métodos físicos e químicos. [007] A revisão da literatura de estudos anteriores revelou que poucos artigos foram publicados sobre a biossíntese de nanopartículas de cobre [Varshney R, Bhadauria S, Gaur MS (2012) A review: Biological synthesís of silver and copper nanoparticles. Nano Biomed Eng4: 99-106] and none of the studies used theyeast Rhodotorula mucilaginosa {R. mucilaginosa). Além disso, a maioria dos estudos sobre a biossíntese de nanopartícuias de cobre focou-se apenas na fase de biorredução e ignorou a fase de biossorção, importante no processo. [008] Estudando com o objetivo a ampliar o escopo de sistemas biológicos para a biossíntese de nanomateriais metálicos e biorremediação de águas residuais, a utilização da levedura R. mucilaginosa é explorada pela primeira vez, para a captação e a redução de íons de cobre para nanopartícuias de cobre. Assim, a biorremediação e síntese verde de nanopartícuias de cobre, foi alcançada neste estudo utilizando biomassa morta de R. mucilaginosa.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [009] A Figura 1 mostra os estudos de biossorção em lotes. Influência dos fatores físico-químicos sobre a biomassa viva e morta de R. mucilaginosa. (A) Efeito da quantidade de biossorvente. (B) Efeito de pH. (C) Efeito de temperatura. (D) Efeito de tempo de contato. (E) Efeito de taxa de agitação. (F) Efeito de concentração inicial de cobre. [0010] A Figura 2 mostra modelos de isotermas de Biossorção e cinética de biossorção de R. mucilaginosa. Gráficos de Langmuir para a biomassa (A) viva e (B) morta. Pseudo modelos de segunda ordem para a biomassa (C) viva e (D) morta. [0011] A Figura 3 mostra micrográficos TEM de R. mucilaginosa sections. (A) antes do contato com o íon metálico mostrando a parede celular, membrana citoplasmática e citoplasma sem o metal, e (B) depois do contato com o íon metálico de cobre mostrando as nanopartícuias (seta mais escura) acumuladas dentro da célula e na parede celular (seta mais clara). [0012] Figura 4 mostra a biomassa Morta de R. mucilaginosa analizada por SEM-EDS. (A) controle (sem cobre) e (B) biomassa exposta ao cobre. [0013] Figura 5 mostra os espectros EDS gravados de biomassa morta de R. mucilaginosa. (A) antes da exposição à solução de cobre e (B) depois da exposição ao cobre. [0014] Figura 6 mostra os espectros FTIR de biomassa morta de R. mucilaginosa. (A) antes e (B) depois da saturação com íons de cobre.

RESUMO DA INVENÇÃO [0015] Este invento refere-se a um processo para a obtenção de nanopartículas de cobre a partir de Rhodotorula mucilaginosa, [0016] Este invento refere-se ao uso de biomassa morta de Rhodotorula mucilaginosa para realização de biorremediação de águas residuais e para produção em escala industrial de nanopartículas de cobre.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0017] Um sistema biológico para a biossíntese de nanopartículas e absorção do cobre a partir de águas residuais que utiliza a biomassa morta de R. mucilaginosa foi analisado e descrito pela primeira vez. [0018] Neste invento é explorada pela primeira vez a biossíntese e a absorção intracelular de nanopartículas de cobre a partir de águas residuais que utiliza a biomassa morta da levedura R. mucilaginosa. [0019] Neste invento é desenvolvida uma estratégia de síntese para a biossíntese e remoção de nanopartículas de cobre que é rápida e de baixo custo, favorável ao ambiente e facilmente expansível, utilizando como agente de redução a levedura R. mucilaginosa. [0020] Este invento refere-se a um processo para a obtenção de nanopartículas de cobre a partir R. mucilaginosa que compreende as seguintes etapas: a. Isolamento do fungo R. mucilaginosa; b. Determinação da tolerância ao cobre do fungo isolado na etapa a; c. Preparação de uma solução estoque de cobre; d. Adição do referido fungo isolado ao meio de cultura de caldo YEPD, resultando numa biomassa viva; e. Submeter a biomassa viva à autoclave, resultando em uma biomassa morta; e f. Determinação da retenção de nanopartículas de cobre na biomassa viva e morta. [0021] A determinação da retenção de cobre por biossorção do fungo isolado é realizada por adição de cada uma das biomassas (vivas e mortas) em uma solução de produto de cobre item [0020] etapa c; [0022] A biossorção de cobre na biomassa morta e viva do fungo foi realizada em função de: concentrações iniciais de metal (25-600 mg L'1), pH (2-6), temperatura (20-60Χ), agitação (50-250 rpm), volume inóculo (0,05-0,75 g) e tempo de contato (5-360 min). [0023] O desenvolvimento do invento será ilustrado pelos exemplos não exaustivos a seguir.

Breve resumo dos testes e resultados [0024] A investigação de equilíbrio e cinética da biossorção de cobre sobre a biomassa viva e morta de levedura foi realizada em função da concentração inicial de metal, pH, temperatura, agitação e volume de inoculo. [0025] O intervalo de capacidade de biossorção de cobre foi observado para a biomassa morta, concluído em 60 min de contato, em pH 5,0, temperatura de 30°C, em velocidade de agitação de 150 rpm com uma biossorção máxima de cobre de 20-35 mg g"1. [0026] Os dados de equilíbrio foram melhor descritos usando a isoterma Langmuir e a análise cinética indicou o modelo de pseudo-segunda ordem. A dimensão média, morfologia e localização das nanopartículas biossintetizados pela levedura foram determinadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EED) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). [0027] A forma das nanopartículas encontrada foi essencialmente esférica, com uma dimensão média de 5-25 nm e sintetizado intracelularmente. O estudo da espectroscopia de infravermelho transformada de Fourier (FTiR) com refletância total atenuada (ATR) demonstrou que as diferenças observadas nos espectros de biomassa morta após o contato com o cobre são muito sutis, uma vez que quase todas as nanopartículas de cobre foram internalizadas e algumas das nanopartículas ligadas extracelularmente, provavelmente, através de grupos carboxila, cuja frequência vibratória mostrou uma ligeira variação. [0028] Esses estudos demonstram que a biomassa morta de R. mucilaginosa oferece uma opção econômica e tecnicamente viável para biorremediação de águas residuais e para produção em escala industrial de nanopartículas de cobre. 1. Crescimento e manutenção do organismo [0029] R. mucilaginosa foi isolada de água coletada de uma lagoa de resíduos de cobre da mina de Sossego, localizada em Canãa dos Carajás, Pará, região da Amazônia Brasileira (latitude 06° 26' S e longitude 50° 4' W). R. mucilaginosa foi mantida e ativada em meio de ágar YEPD (10 g de extrato de levedura L"1, 20 g de peptona L1, 20 g de glicose L1 e 20 g de ágar L-1) compostos de meio foram obtidos de Oxoid (Inglaterra) [Machado MD, Soares EV, Soares HMVM (2010) Removal of heavy metais using a brewer's yeast strain of Saccharomyces cerevisiae: Chemical Speciation as a tool in the prediction and improving of treatment efficiency of real electropiating effluents. J Hazard Mater 180: 347-353]. 2. Concentração inibitória mínima em meio de ágar [0030] A tolerância ao cobre da levedura isolada foi determinada como a concentração inibitória mínima (CIM) pelo método de placa de ponto. Placas de meio de Agar YEPD contendo diferentes concentrações de cobre (50 to 3000 mg L_1) foram preparadas e inóculos da levedura testada foram distribuídos em pontos sobre as placas de metal e controle (placa sem metal) [Ahmad I, Ansari Ml, Aqil F (2006) Biosorption of Ni, Cr and Cd by metal tolerante Aspergillus niger and Penicillium sp using single and multi-metal solution. Indian J Exp Biol 44: 73-76], As placas foram incubadas a 25°C por pelo menos 5 dias. A CIM é definida como a concentração mais baixa de metal que inibe crescimento visível do isolado. 3. Determinação da retenção de nanopartículas pelo biossorvente 3.1. Preparação das soluções de adsorsão [0031] Todos os produtos químicos utilizados neste estudo eram de grau analítico e foram utilizados sem purificação adicional. Todas as diluições foram preparadas em água duplamente deionizada (condutividade Milli-Q Miiiipore 18.2 Qcm_1). A solução estoque de cobre foi preparada dissolvendo CUCI2.2H2O {Cario Erba, ltaly) em água duplamente deionizada. As soluções de trabalho foram preparadas pela diluição desta solução estoque. 3.2. Preparação da biomassa [0032] A biomassa fúngica foi preparada no caldo YEPD (10 g de extrato levedura L"1, 20 g de peptona L1, 20 g de glicose L'1) e incubada a 25°C por 5 dias, a 150 rpm. Depois da incubação, as pastilhas foram colhidas e lavadas com água duas vezes deionizada, isso para a biomassa viva. Para a preparação de biomassa morta, uma quantidade apropriada de biomassa viva foi autoclavada [Salvadori MR, Ando RA, do Nascimento CAO, Corrêa B (2014) Intracellular biosynthesis and removal of copper nanoparticles by dead biomass of yeast isolated from the wastewater of a mine in the Brazilian Amazônia. Pios One 9: 1-9]. 3.3. Estudos dos efeitos dos fatores físico-químicos sobre a eficiência de adsorção de nanopartículas de cobre pelo biossorvente [0033] O pH (2-6), a temperatura (20-60°C), o tempo de contato (5-360 min), a concentração inicial de cobre (25-600 mg L*1) e a taxa de agitação (50-250 rpm) na remoção de cobre foram analisados. Tais experimentos foram otimizados em termos de pH, temperatura, concentração de metais, o tempo de contato, a taxa de agitação desejada e da dose biossorvente (0,05-0,75 g) usando 45 ml de 100 mg L'1 de uma solução de teste em frascos de plástico Cu (II). [0034] Diversas concentrações (25-600 mg g'1) de cobre (II) foram preparadas pela diluição adequada da solução estoque de cobre (II). O pH foi ajustado com HCI ou NaOH. A dose desejada de biomassa foi então adicionada e o conteúdo do frasco foi agitado pelo tempo de contato desejado em um agitador de movimento alternativo eletricamente termostático sob a taxa de agitação exigida. Após agitação, a solução Cu (II) foi separada da biomassa porfiltração a vácuo através de uma membrana Millipore. A concentração de metal no filtrado foi determinada por um espectrofotômetro de absorção atômica com chama (EAA). A eficiência da remoção de metal (R) foi calculada usando a seguinte equação: R= (Ci-Ce)/Ci.lOO onde Q e Ce são as concentrações inicial e de equilíbrio, respectivamente. A capacidade de absorção de metal, qe, foi calculada usando a seguinte equação: qe = V(Ci - Ce)/M onde qe(mg g'1) é a capacidade de biossorção do biossorvente a qualquer momento, M (g) é a dose de biomassa e V (L) é o volume da solução. 3.4. Modelos isotérmicos de biossorção [0035] A biossorção foi analisada pela técnica de equilíbrio em lotes usando as seguintes concentrações de sorvente de 25-600 mg L1. Os dados de equilíbrio foram ajustados usando os modelos de isotermas de Freundlich e Langmuir [Volesky B (2003) Biosorption process simulation tools. Hydrometallurgy 71: 179-190]. O modelo línearizado de isoterma de Langmuir é: Ce/qe = l/(qm.b) + Ce/qm onde qm é a capacidade de sorção de em monocamada do sorvente (mg g"1) eb é a constante de sorção de Langmuir (L mg"1). O modelo línearizado de isoterma de Freundlich é: lnqe = InKF + l/n.lnCe onde Kf é uma constante que relaciona a capacidade biossorção 1/n está relacionada com a intensidade de adsorção de adsorvente. 3.5. Cinética de Biossorção [0036] Os resultados da cinética de taxa de biossorção de Cu (II) foram analisados usando os modelos de pseudo-primeira ordem e de pseudo-segunda-ordem. O modelo de pseudo-primeira ordem linear pode ser representado pela seguinte equação [Lagergren S (1898) About the theory of so called adsorption of soluble substances. Kung Sven Veten Hand 24: 1-39]: log(qe - qt) = logqe - Ki/2.303.t onde, qe (mg g"1) e qt(mg g'1) são as quantidades de metal adsorvido no adsorvente no tempo de equilíbrio e em qualquer momento t, respectivamente, e Ki (min-1) é a constante de velocidade do processo de adsorção de pseudo-primeira ordem. O modelo de pseudo-segunda ordem linear pode ser representado pela seguinte equação [Ho YS, Mckay G (1999) Pseudo-second-order model for sorption process. Process Biochem 34: 451-465]: t/qt = 1/K2.qe2+ t/qe onde K2 (g mg 1 min-1) é a constante de equilíbrio da taxa de pseudo-segunda-ordem. 4. Biossíntese de nanopartículas de cobre metálico por R. mucilaginosa [0037] Neste estudo foi utilizada apenas a biomassa morta de R. mucilaginosa que mostrou uma alta capacidade de adsorção de íons de cobre metálico em relação a biomassa viva. A biossíntese de nanopartículas de cobre por biomassa morta de R. mucilaginosa foi investigada utilizando as dados do modelo de equilíbrio com uma concentração de 100 mg L'1 de solução de cobre (II).

4.1. Observação TEM [0038] A análise por microscopia eletrônica de transmissão (MET) foi usada para determinação da dimensão, forma e localização das nanopartículas de cobre no biossorvente, onde cortes uitra-finos das amostras foram observados num microscópio eletrônico de transmissão (JEOL-1010).

4.2. Análise SEM-EED [0039] A análise de pequenos fragmentos de material biológico, antes e depois da formação de nanopartículas de cobre, foi realizada em tampas de pino e, em seguida, revestidos com ouro sob vácuo, e foram examinados por SEM emum JEOL 6460 LV equipado com um espectrômetro de energia dispersiva (EED).

4.3. Análise FTIR-ATR [0040] A espectroscopia vibracional Infravermelho (FT1R) foi usada para identificar os grupos funcionais presentes na biomassa e para avaliar as variações espectrais causadas pela presença de nanopartículas de cobre. Os espectros de absorção de infravermelho foram obtidos num espectrômetro de modelo Bruker ALPHA interferométrico. As amostras foram colocadas diretamente no compartimento de amostra, utilizando um acessório de refletância total atenuada de única reflexão (ATR com diamante de platina e cristal). Oitenta espectros foram acumulados para cada amostra, utilizando a resolução espectral de 4 cm'1. [0041] R. mucilaginosa, isolada de mina de cobre, foi submetida a concentração inibitória mínima (CIM) a diferentes concentrações de cobre (50-3000 mg L1) e os resultados indicaram que R. mucilaginosa exibiu elevada tolerância ao cobre (2000 mg L-1). 4.4. Influência de fatores físico-químicos na biossorção [0042] Esta investigação mostrou que a remoção de cobre por biomassa de R. mucilaginosa foi influenciada por fatores físico-químicos como a dosagem de biomassa, pH, temperatura, tempo de contato, taxa de agitação e concentração de íons do metal. A dose bíossorvente é um parâmetro importante uma vez que determina a capacidade de um bíossorvente para uma dada concentração inicial de metais. [0043] Conforme mostrado na Figura 1 (A) a remoção do cobre por biomassa morta e viva por R. mucilaginosa registrou um aumento com o aumento da concentração de biomassa e atingiu saturação a 0.75 g L1. A remoção percentual de cobre por biomassa morta foi maior do que por biomassa viva Figura 1 (A). A biomassa morta para remoção de Cu (II) oferece vantagens: o sistema de remoção de metal não é submetido a toxicidade e não necessita de meios de crescimento ou de nutrientes. A remoção máxima de cobre foi observada a um pH de 5,0 para os dois tipos de biomassa, conforme mostrado na Figura 1B. A um menor valor de pH, a parede celular de R. mucilaginosa torna-se carregada positivamente e é responsável pela redução da capacidade biossorção. Já em pH mais elevado (pH 5), a superfície da parede da célula torna-se mais negativamente carregada e, consequentemente, a biossorção de Cu (II) na R. mucilaginosa é elevada, devido à atração entre a biomassa e o íon metálico com carga positiva. [0044] A remoção máxima de cobre foi observada a 30°C para os dois tipos de biomassa (Figura 1C). O efeito da temperatura sobre a biossorção do metal sugere uma interação entre o metal e os ligantes na parede da célula. Observou-se que o gráfico (Figura 1D) segue a cinética sigmoide que é característica de reação enzimática de catalise para ambos os tipos de biomassa. A cinética de formação de nanopartículas de cobre para a biomassa morta mostrou que mais de 90% das partículas formaram-se dentro dos 60 minutos da reação, o que sugere que a formação de nanopartículas de cobre é exponencial. A ótima remoção de cobre foi observada a uma velocidade de agitação de 150 rpm para os dois tipos de biomassa (Figura ΙΕ). A velocidades altas de agitação, ocorrem fenômenos de vórtices e a suspensão se torna não mais homogênea, um fato que prejudica a remoção de metais [Liu YG, Fan T, Zeng GM, Li X, Tong Q, et ai. (2006) Removal of cadmium and zinc ions from aqueous solution by living Aspergillus niger. Trans Nonferrous Met Soc China 16: 681-686]. [0045] A porcentagem de adsorção de cobre diminuiu com o aumento da concentração de metal (25-600mg L"1) para os dois tipos de biomassa, conforme mostrado na Figura 1F. 4.5. Sorção isotérmica e modelos de cinética [0046] Os modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich foram usados para ajustar os dados de biossorção e para determinar a capacidade de biossorção. A isotérmica de Langmuir para biossorção de Cu (II) obtida dos dois tipos de biomassa de R. mucilaginosa é mostrado na Figura 2A e na Figura 2B. As constantes isotérmicas, capacidade de carga máxima estimada pelos modelos de Langmuir e Freundlich e os coeficientes de regressão são apresentados na Tabela 1. O modelo de Langmuir melhor descreveu as isotermas de biossorção de Cu (II) do que o modelo de Freundlich. A taxa máxima de adsorção de Cu (I!) por R. mucilaginosa (26.2 mg g1) observada neste estudo foi semelhante ou superior às taxas de adsorção reportados para outros biossorventes conhecidos, como Pleurotus pulmonaris, Schizophyllum comuna, Penicillium spp, Rhizopus arrhizus, Trichoderma viride, Pichia stipitis, Pycnoporussanguineus com taxas de adsorção de 6,2, 1,52, 15,08, 19,0, 19,6, 15,85 e 2,76 mg g'1, respectivamente [Veit MT, Tavares CRG, Gomes-da-Costa SM, Guedes TA (2005) Adsorption isotherms of copper (li) for two species of dead fungi biomasses. Process Biochem 40: 3303-3308; Du A, Cao L, Zhang R, Pan R (2009) Effects of a copper-resistant fungus on copper adsorption and Chemical forms in soils. Water Air Soil Poli 201: 99-107; Rome L, Gadd DM (1987) Copper adsorption by Rhizopus arrhizus, Cladosporium resinae and Penicillium italicum. Appl Microbiol Biotechnol 26: 84-90; Kumar BN, Seshadri N, Ramana DKV, Seshaiah K, Reddy AVR (2011) Equilibrium, Thermodynamic and Kinetic studies on Trichoderma viride biomass as biosorbent for the removal of Cu (II) from water. Separ Sei Technol 46: 997-1004 Yilmazer P, Saracoglu N (2009) Bioaccumulation and biosorption of copper (II) and chromium (III) from aqueous Solutions by Pichia sf/pt/syeast. J Chem Technol Biot 84: 604-610; Yahaya YA, Matdom M, Bhatia S (2008) Biosorption of copper (II) onto immobilized celis of Pycnoporus sanguineus from aqueous solution: Equilibrium and Kinetic studies. J Hazard Mater 161:189-195]. [0047] A comparação com biosorventes de origem bacteriana demonstrara que a taxa de adsorção de cobre (II) de R. mucilaginosa é comparável com a de Bacillus subtilis IAM 1026 (20.8 mg g'1) [Nakajima A, Yasuda M, Yokoyama H, Ohya-Nishiguchi H, Kamada H (2001) Copper sorption by chemically treated Mlcrococcus luteus celis. World J Microb Biot 17:343-347] e comparada com algas a levedura R.mucilaginous também mostrou uma elevada taxa de adsorção de íons metálicos maior que das algas Cladophorasppand Fucusvesiculosus (14.28 and 23.4 mg g1) [Elmacy A, Yonar T, Õzengin N (2007) Biosorption characteristics of copper (II), chromium (III), nickel (II) and iead (II) from aqueous Solutions by Chara sp and Cladophoro sp. Water Environ Res 79:1000-1005; Grimm A, Zanzi R, Bjõrnbom E, Cukierman AL (2008) Comparison of different types of biomasses of copper biosorption. Bioresource Technol 99: 2559-2565]. As cinéticas de biossorção de Cu (II) em ambos os tipos de biomassa de R. mucilaginosa foram analisadas utilizando os modelos de pseudo-primeira ordem e de pseudo-segunda-ordem. Todas as constantes e os coeficientes de regressão são apresentados na Tabela 2. Neste estudo, a biossorção por R. mucilaginosa foi melhor descrita utilizando um modelo de cinética de pseudo-segunda-ordem, como mostrado na Figura 2C e na Figura 2D. A cinética de adsorção é típica para a adsorção de metais bivalentes em biosorventes [Reddad Z, Gerent C, Andres Y, LeCloirec P (2002) Adsorption of several metal ions onto a low-cost biosorbents: kinetic and equilibrium studies. Environ Sei Technol 36: 2067-2073]. 4.6. Biossíntese de nanopartículas de cobre [0048] O estudo dos mecanismos envolvidos na formação de nanopartículas por sistemas biológicos é importante para a determinação de métodos ainda mais confiáveis e reprodutíveis para a sua biossíntese. Para compreensão da formação de nanopartículas em biomassa fúngica, foi examinada uma fração da biomassa morta por TEM. A localização das nanopartículas em R. mucilaginosa foi investigada e a fotografia de microscopia eletrônica demonstrou que a maioria das nanopartículas foram encontradas dentro da célula e estava ausente no controle. A alteração ultraestrutural como encolhimento do material citoplasmático foi observa dano controle e biomassa impregnada com cobre devido ao processo de esterilização em autoclave (Figura 3A e 3B). A forma e dimensão das nanopartículas são duas das características mais importantes que controlam as propriedades químicas, físicas, ópticas e eletrônicas dos materiais nanoscópicos [Alivisatos AP (1996) Perspectives on the physical chemistry of semiconductor nanocrystals. J Phys Chem 100: 13226-13239; Aizpurua J, Hanarp P, Sutherland DS, Kâll M, Bryant GW, et al. (2003) Optical properties of gold nanorings. Phys Rev Lett 90: 57401-57404], [0049] Neste estudo nanopartículas de cobre apresentaram um diâmetro médio de 10,5 nm (Figura 3B). A presença de nanopartículas de cobre foi confirmada pela medição do contorno da mancha por SEM-EED. Micrografias SEM registradas antes e depois da biossorção de Cu (il) pela biomassa fúngica foi apresentada na Figura 4A e Figura 4B, respectivamente. Observou-se que uma modificação da superfície ocorreu pelo aumento da irregularidade, após a ligação de nanopartículas de cobre sobre a superfície da biomassa de fungos. Espectros de EES registrados na região examinada da levedura mostram sinais de cobre (Figura 5A e Figura 5B) para a levedura. [0050] Neste estudo, FT- IR revelou que as diferenças observadas nos espectros de biomassa morta após o contato com o cobre são muito sutis, uma vez que quase todas as nanopartículas de cobre foram internalizadas e poucas das nanopartículas ligadas extracelularmente, provavelmente através de grupos carboxila, cuja frequência vibracionai mostrou uma pequena variação, As bandas a 1744 e 1057 cm'1 foram transferidas para 1742 e 1059 cm'1, respectivamente (Figura 6). Coforme mencionado anteriormente, nanopartículas de cobre foram encontradas acumuladas dentro da célula da levedura R. muciíaginosa, provavelmente, o processo de redução no interior da célula foi realizado por proteínas e enzimas presentes no citoplasma. [Sanghi R, Verma P (2009) Biomimetic synthesis and characterization of protein capped silver nanoparticles. Bioresource Technol 100: 501-504], No entanto, o tipo de proteína envolvido nas interações com nanopartículas de cobre que foi estudada permanece a ser determinado. Tal compreensão pode levar a um processo sustentável mais eficiente para a produção de nanopartículas de cobre.

Tabela 1 - Constantes de adsorção de simulações com modelos de Langmuir e Freundlich.

Claims (5)

1. PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE NANOPARTÍCULAS DE COBRE, a partir de Rhodotorula mucilaginosa, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: a. Isolamento do fungo R. muciloginosa; b. Determinação da tolerância ao cobre do fungo isolado na etapa a; c. Preparação de uma solução estoque de cobre; d. Adição do referido fungo isolado ao meio de cultura de caldo YEPD, resultando numa biomassa viva; e. Submeter a biomassa viva à autoclave, resultando em uma biomassa morta; e f. Determinação da retenção de nanopartículas de cobre na biomassa viva e morta.

2. USO DE UM EXTRATO DE LEVEDURA, selecionado de extrato de Rhodotorula mucilaginosa, caracterizado pelo fato de ser na biorremediação de águas residuais.

3. USO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o extrato de Rhodotorula mucilaginosa é a massa morta de Rhodotorula mucilaginosa.

4. USO, de acordo com uma das reivindicações 2 a 3, caracterizado pelo fato de que é para a produção de nanopartículas de cobre.

5. NANOPARTÍCULA DE COBRE, caracterizada pelo fato de ser produzida a partir de uma levedura selecionada de Rhodotorula mucilaginosa durante uma biorremediação de águas residuais.