Avaliação do acoplamento de processos fotocatalíticos solares e processo de adsorção para amitigação de fármacos em efluente hospitalar - Flora, Alexandre Della (2022)
A presença de contaminantes de interesse emergente no meio ambiente vem aumentando nos últimos anos devido ao amplo uso de fármacos, produtos de higiene pessoal, agrotóxicos, retardantes de chamas, organoclorados e organobromados, entre outros. Nesse sentido, especial atenção tem sido dada aos fármacos, uma vez que tais compostos, quando presentes nos diferentes compartimentos ambientais, podem causar efeitos adversos variados e, até mesmo, gerar ou ampliar a resistência bacteriana em organismos aquáticos e nos seres humanos. Além disso, as estações de tratamentos de efluentes geralmente empregam tratamentos biológicos. Tais sistemas não foram projetados para o tratamento de fármacos. Isso porque estes contaminantes não são biodegradáveis e, em muitos casos, podem ser tóxicos ou inibir o consórcio de microrganismos que constitui os diferentes processos biológicos convencionalmente empregados nos sistemas de tratamento convencionais. Assim, surge a necessidade de realizar novos estudos que avaliem o emprego de diferentes tecnologias de tratamentos para a degradação e remoção desses contaminantes de interesse emergente. Dentre os tratamentos mais promissores para o tratamento de efluentes e águas residuais complexas pode-se destacar os Processos Avançados de Oxidação (AOPs), em especial o processo Fenton e foto-Fenton em pH próximo da neutralidade. Por sua vez, técnicas cromatográficas acopladas à espectrometria de massas de alta resolução são uma alternativa instrumental válida para o monitoramento dos contaminantes de interesse emergente e, também, para poder realizar a identificação de produtos de transformação (TPs). Quando combinadas a modelagem in silico, por métodos de relações quantitativas entre a estrutura e atividade ((Q)SAR), ajudam na tomada de decisão sobre quais os contaminantes e TPs de maior risco ambiental e até que ponto os tratamentos avaliados devem perdurar. Por sua vez, quando os AOPs têm sua aplicação limitada por diferentes fatores, os processos de adsorção, em especial, os tratamentos que empregam carvão ativo produzido através de biomassas, se apresentam como uma alternativa interessante para, mediante um sistema de tratamentos alternativos acoplados, viabilizara remoção de diferentes contaminantes ou TPs recalcitrantes/tóxicos gerados nos processos de AOPs. Considerando essas questões, a presente tese está dividida em três capítulos, detalhados a seguir. O Capítulo 1 apresenta o estudo individualizado da Flutamida via degradação por processo foto-Fenton solar (SPF). O fármaco selecionado para estudo é utilizado no tratamento do câncer da próstata. As identificações dos TPs foram realizadas por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada ao analisador de massas híbrido quadrupolo-tempo de voo. Ainda, associadas às ferramentas de predições in silico, foram preditos parâmetros de ecotoxicidade desses TPs. Na condição otimizada do processo foto-Fenton solar, um total de 13 TPs nunca antes relatados na literatura científica atual, foram preditos e os resultados da avaliação in sílico indicam que tais TPs são persistentes, mutagênicos e carcinogênicos, além de não serem biodegradáveis. O Capítulo 2 apresenta o tratamento de um efluente hospitalar contaminado com a Flutamida. Nesse estudo, priorizou-se a identificação dos TPs no efluente, utilizando análise não-alvo (non-target screening) por meio de uma base de dados construída especificamente para identificação dos TPs da Flutamida, e a remoção da Flutamida e seus TPs por combinação de processos solar foto-Fenton e de adsorção utilizando carvão ativo. Ainda, foi otimizado o processo de adsorção para remoção dos analitos em estudo. O acople dos processos permitiu remover com segurança a grande maioria dos TPs, com altas taxas de remoção. Contudo, para os TPs que apresentam abertura do anel aromático, taxas inferiores foram obtidas em decorrência de serem TPs com uma polaridade maior. O Capítulo 3 é o estudo do tratamento de um efluente hospitalar real fortificado com uma mistura de 9 compostos farmacêuticos (cloranfenicol, fluconazol, flutamida, furosemida, gemfibrozil, ibuprofeno, losartana, nimesulida e paracetamol) de diferentes classes. Inicialmente foram comparadas quatro abordagens de degradação por foto-Fenton solar. Ao mesmo tempo, os TPs gerados por essas diferentes abordagens foram identificados mediante o uso de uma base de dados especialmente construída que continha informações de 127 TPs provenientes dos 9 fármacos selecionados. As diferentes abordagens geraram um total de 38 TPs, sendo que duas novas estruturas foram pospostas para os TPs de nimesulida. Ainda, ao realizar a combinação de processos, altas taxas de remoção foram alcançadas para os fármacos e TPs, exceto no caso de TPs que apresentam uma polaridade maior. Ao longo dos diferentes estudos realizados, estratégias para a degradação dos compostos farmacêuticos aliadas à remoção dos TPs foram propostas. Adicionalmente, novas estruturas de TPs, que nunca haviam sido identificados e publicados, foram divulgadas por meio dos estudos que compõe essa Tese, evidenciando que o presente trabalho apresenta relevância na temática de remoção de fármacos e TPs presentes em efluentes hospitalares.