Antibióticos na produção de etanol combustível: análise, dispersão no meio ambiente e efeitos na biodigestão da vinhaça - Silva, Josiel José da [UNESP] (2021)
A vinhaça é um resíduo líquido proveniente da produção de etanol combustível a partir da cana-de-açúcar. Este resíduo tem sido utilizado há mais de 4 décadas na fertirrigação dos solos dos canaviais, sendo um aporte de água e nutrientes. Apesar da importância agronômica e econômica desta prática, a fertirrigação pode ser uma fonte de contaminantes para o meio ambiente, especialmente com relação à antibióticos, os quais são utilizados no processo de produção do etanol. Desta forma, o objetivo deste trabalho é avaliar possíveis riscos associados à prática da fertirrigação, do ponto de vista da dispersão de contaminantes orgânicos no meio ambiente, com maior foco em antibióticos, e avaliar o impacto da presença de antibióticos na biodigestão anaeróbia da vinhaça. Para isso, três distintas abordagens foram adotadas, sendo: i) desenvolvimento de método LC-MS/MS para a análise de antibióticos (monensina, penicilina G, virginiamicina M1, virginiamicina S1, tetraciclina e eritromicina) em vinhaça, sendo avaliadas as técnicas SPE, SALLE e SPE on-line para o preparo de amostras. ii) Análise de amostras de vinhaça, solo e água subterrânea de áreas fertirrigadas com vinhaça, por dois métodos. O primeiro, baseado em LC-MS/MS para a determinação de 32 antibióticos de múltiplas classes, sendo avaliadas as técnicas de extração QuEChERS e ELP para as amostras de solo. O segundo, baseado em análise de investigação de compostos suspeitos (Suspect Screening) empregando estratégias avançadas com base LC-HRMS para avaliar a presença de 7811 contaminantes, incluindo pesticidas, produtos farmacêuticos e uma ampla gama de produtos químicos industriais, entre outras substâncias. iii) Avaliação da inibição da produção de metano na biodigestão anaeróbia da vinhaça contaminada com diferentes concentrações dos antibióticos monensina, penicilina G e tetraciclina empregando reator em batelada (500 mL). Como resultado, foi verificado que as técnicas SPE, SALLE e SPE on-line mostraram-se adequadas para a extração da maioria dos analitos na vinhaça. Além disso, com o método SPE on-line-LC-MS/MS desenvolvido, foi verificado que a monensina é capaz de resistir ao processo de produção de etanol e foi detectada em uma amostra de vinhaça na concentração de 14,3 ng mL-1. Nas análises LC-MS/MS para múltiplas classes de antibióticos não foram detectados contaminantes adicionais, sendo que as técnicas de extração QuEChERS e ELP alcançaram desempenho semelhante, com pontos positivos específicos para cada caso. As análises por LC-HRMS permitiram a identificação por tentativa de 19 contaminantes de preocupação ambiental na vinhaça, 12 no solo e 25 na água subterrânea de áreas fertirrigadas. Porém, nenhum destes compostos estão diretamente ligados à vinhaça, sendo que os resultados mostraram a existência de outras fontes potenciais de contaminação para as amostras analisadas, principalmente associadas à atividade agrícola moderna. Os estudos de biodigestão permitiram verificar que os antibióticos estudados são capazes de inibir parcialmente a produção de metano nas concentrações de 0,5 ppm para a monensina, 1,0 ppm para a tetraciclina e 0,01 ppm para a penicilina. Estes resultados indicam que a vinhaça contaminada com antibióticos pode comprometer a eficiência da produção de biogás por biodigestão anaeróbia.