12.5.1 Biodegradação
Porque os componentes do biodiesel são mais facilmente biodegradáveis do que os combustíveis fósseis, eles podem ser degradados rapidamente em ambientes aquáticos (Zhang et al., 1998). Em geral, embora a relação direta do grau de insaturação dos ésteres de ácidos graxos e a degradação do biodiesel ainda não seja clara, um alto grau de insaturação torna o biodiesel quimicamente menos estável, de modo que a oxidação e subsequente degradação é mais favorável (DeMello et al., 2007). A taxa de biodegradação de ésteres ácidos graxos com diferentes números de carbono também não tem regras consistentes (Miller e Mudge, 1997; DeMello et al., 2007), e alguns pesquisadores relataram que a água contaminada com biodiesel degradou substancialmente em 2 dias (Prince et al., 2008).
Para biodiesel e misturas de diesel, as taxas de biodegradação de ésteres ácidos graxos e hidrocarbonetos diesel foram comparadas, e a contribuição do biodiesel para a biodegradação do diesel também foi comparada. Foram sugeridas várias conclusões. Alguns pesquisadores descobriram que a presença do biodiesel não acelera a biodegradação dos hidrocarbonetos (DeMello et al., 2007; Owsianiak et al., 2009; Corseuil et al., 2011). Por exemplo, a degradação de benzeno e tolueno em condições anóxicas e hipóxicas foi prejudicada pela presença de biodiesel (Corseuil et al., 2011). Os autores inferiram que a viscosidade relativamente elevada do biodiesel limitou o potencial de migração dos hidrocarbonetos alvo, resultando no seu processo de atenuação natural relativamente lento. DeMello et al. (2007) também descobriram que os FAMEs foram degradados aproximadamente na mesma taxa que os n-alcanos, e mais rapidamente que outros componentes de hidrocarbonetos com microcosmos aeróbicos de água do mar; os resíduos extraídos desses diferentes microcosmos eram indetectáveis dentro de semanas na água. Alguns pesquisadores (Prince et al., 2008) descobriram que a degradação de FAMEs e hidrocarbonetos diesel em B20 foi extremamente rápida, e a biodegradação de meia-vida de FAMEs em misturas de B20 estava na mesma faixa que a dos alcanos. A biodegradação das frações alifáticas e aromáticas de hidrocarbonetos em microcosmos de areia saturada com misturas diesel/biodiesel foram avaliadas recentemente (Lisiecki et al., 2014). Verificou-se que as extensões de biodegradação tanto de hidrocarbonetos alifáticos quanto aromáticos não foram influenciadas pela adição de biodiesel, independentemente da concentração de biodiesel. Portanto, os autores afirmaram que a mistura com biodiesel não impactou na biodegradação a longo prazo de frações específicas de óleo diesel.
No entanto, alguns pesquisadores relataram a biodegradação facilitada dos hidrocarbonetos quando FAMEs estavam presentes, indicando que o biodiesel afeta a biodegradação no caminho da transformação cometabólica dos hidrocarbonetos (Zhang et al., 1998; Mudge e Pereira, 1999; Pasqualino et al., 2006). A contribuição do biodiesel para a biodegradação do diesel sugere que a presença do biodiesel poderia facilitar a biodegradação de alguns hidrocarbonetos de petróleo devido à promoção do crescimento microbiano (Miller e Mudge, 1997; Mudge e Pereira, 1999), e também o aumento da solubilidade dos hidrocarbonetos do alcatrão de carvão e da biodisponibilidade (emulsão) (Taylor e Jones, 2001), especialmente quando o teor de biodiesel era maior (Pasqualino et al., 2006). A conclusão é que a transformação dos hidrocarbonetos pode ser responsável pelo aumento da biodegradação geral da mistura na presença de biodiesel. Com base nesse fenômeno, o biodiesel tem sido utilizado como solvente biológico para a remediação de locais contaminados por petróleo bruto (Taylor e Jones, 2001; Fernádez-Álvarez et al., 2007). Por exemplo, o biodiesel poderia ser utilizado para a limpeza das linhas costeiras contaminadas com resíduos de petróleo bruto após o derrame de petróleo do petroleiro Prestige, não só dissolvendo resíduos de petróleo das rochas, mas também aumentando a biodegradação de alguns hidrocarbonetos residuais. Recentemente, foi utilizado um sistema simulado para investigar o efeito e mecanismo do biodiesel na remoção de petróleo das linhas de costa (Xia et al., 2015). Eles descobriram que a aplicação do biodiesel em seixos contaminados por petróleo bruto era eficaz para destacar o óleo residual de seixos, quando os degradadores de hidrocarbonetos estavam ausentes. A reposição de biodiesel ou nutrientes aumentou a quantidade de degradadores de petróleo e a atividade microbiana na água do mar e diminuiu a meia-vida da biodegradação do óleo.
Para entender a biodegradabilidade das misturas de biodiesel/diesel em climas frios, foi investigado o efeito da temperatura na degradação do diesel de aquecimento, do biodiesel puro de peixe e das misturas de biodiesel por microorganismos naturais em areia contaminada do interior do Alasca (Horel and Schiewer, 2011). Constatou-se que o biodiesel e suas misturas mostraram maior biodegradabilidade do que o diesel puro; as taxas de biodegradação aumentaram com a temperatura e a porcentagem de biodiesel; e a fase de defasagem foi menor a 20°C do que a 5°C. Recentemente, os mesmos pesquisadores (Horel e Schiewer, 2014) também estudaram a influência de inóculos com exposição prévia a hidrocarbonetos nas taxas de biodegradação de diesel, diesel sintético e peixe-biodiesel no solo. Eles descobriram que diferentes inóculos não tiveram um efeito pronunciado no atraso ou constantes exponenciais da taxa de fase. O principal benefício de fornecer um inóculo específico foi encurtar a fase de defasagem. No entanto, o efeito do inóculo tornou-se menor após o pico da respiração diária. Em conclusão, as comunidades microbianas indígenas foram capazes de degradar contaminantes no solo, e a adição de inóculos específicos não foi necessária. A biodegradabilidade do biodiesel e suas misturas com diesel no solo foi examinada por microorganismos indígenas em experimentos com microcosmos florestais no solo (Silva et al., 2012). Neste estudo, observou-se que o biodiesel é mais biodegradável do que o diesel em solo contaminado. O maior nível de biodiesel nas misturas favoreceu a decomposição biológica do diesel. B20 e B100 foram particularmente bem degradados pelos micróbios do solo; B50, entretanto, embora melhor degradado que o diesel puro, foi inferior às outras duas misturas. Apesar de degradado, o biodiesel puro afetou negativamente a diversidade da comunidade microbiana, tanto na contagem heterotrófica quanto no número de faixas. Da mesma forma, o consórcio bacteriano selecionado, juntamente com macronutrientes adicionados ao sistema, provou ser eficaz na aceleração da biodegradação do biodiesel puro em um oxisol, e a presença de biodiesel aumentou a biodegradação do diesel de petróleo (Meyer et al., 2014).