Vamos descrever primeiro um experimento de pressão osmótica: utilize uma membrana semipermeável para separar duas soluções salinas de concentrações diferentes. As moléculas de água da solução salina de baixa concentração passarão pela membrana semipermeável para a solução salina de alta concentração, e as moléculas de água da solução salina de alta concentração também passarão pela membrana semipermeável para a solução salina de baixa concentração, porém em menor número, fazendo com que o nível do líquido no lado da solução salina de alta concentração suba. Quando a diferença de altura entre os níveis dos líquidos em ambos os lados gerar pressão suficiente para impedir o fluxo de água, a osmose cessará. Nesse momento, a pressão gerada pela diferença de altura entre os níveis dos líquidos em ambos os lados é a pressão osmótica. De modo geral, quanto maior a concentração de sal, maior a pressão osmótica.
A situação dos microrganismos em soluções aquosas salinas é semelhante ao experimento de pressão osmótica. A unidade estrutural dos microrganismos são as células, e a parede celular é equivalente a uma membrana semipermeável. Quando a concentração de íons cloreto é menor ou igual a 2000 mg/L, a pressão osmótica que a parede celular pode suportar é de 0,5 a 1,0 atmosferas. Mesmo que a parede celular e a membrana citoplasmática possuam certa resistência e elasticidade, a pressão osmótica que a parede celular pode suportar não será superior a 5-6 atmosferas. No entanto, quando a concentração de íons cloreto na solução aquosa ultrapassa 5000 mg/L, a pressão osmótica aumenta para cerca de 10-30 atmosferas. Sob uma pressão osmótica tão elevada, uma grande quantidade de moléculas de água presentes no microrganismo penetra na solução extracelular, causando desidratação celular e plasmólise, e, em casos graves, o microrganismo morre. No dia a dia, as pessoas usam sal (cloreto de sódio) para conservar vegetais e peixes, esterilizar e preservar alimentos, o que é uma aplicação desse princípio.
Dados de experiência em engenharia mostram que, quando a concentração de íons cloreto em águas residuais é superior a 2000 mg/L, a atividade dos microrganismos é inibida e a taxa de remoção de DQO (Demanda Química de Oxigênio) cai significativamente; quando a concentração de íons cloreto em águas residuais é superior a 8000 mg/L, ocorre a expansão do volume do lodo, a formação de uma grande quantidade de espuma na superfície da água e a morte dos microrganismos.
Contudo, após longo período de domesticação, os microrganismos adaptam-se gradualmente ao crescimento e à reprodução em água com alta concentração de sal. Atualmente, alguns pesquisadores já domesticaram microrganismos capazes de se adaptar a concentrações de íons cloreto ou sulfato acima de 10.000 mg/L. No entanto, o princípio da pressão osmótica nos ensina que a concentração de sal no fluido celular de microrganismos adaptados ao crescimento e à reprodução em água com alta concentração de sal é muito alta. Quando a concentração de sal na água residual é baixa ou muito baixa, um grande número de moléculas de água presentes na água residual penetra nos microrganismos, causando o inchaço das células microbianas e, em casos graves, a ruptura e a morte. Portanto, os microrganismos domesticados por um longo período e capazes de se adaptar gradualmente ao crescimento e à reprodução em água com alta concentração de sal necessitam que a concentração de sal no efluente bioquímico seja sempre mantida em um nível relativamente alto, sem flutuações, caso contrário, os microrganismos morrerão em grande número.
Data da publicação: 28/02/2025