Degradação fotocatalítica (TiO2/LED UV-A) de antibióticos β-lactâmicos (amoxicilina e cefadroxila) em efluente hospitalar simulado

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Costa, Pedro Henrique da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: antimicrobial activity; AOP; atividade antimicrobiana; fotocatálise heterogênea; heterogeneous photocatalysis; MSR; optimization; otimização; POA; RSM
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-14012025-165656/

O objetivo deste estudo foi otimizar a degradação de dois antibióticos, amoxicilina (AMO) e cefadroxila (CFX), em efluente hospitalar simulado (EHS), utilizando-se como fotocatalisador o TiO2 P25, em um fotorreator com LEDs UV-A centrados em 365 nm. Otimizou-se a degradação (metodologia de superfícies de resposta), variando-se a intensidade luminosa e a dose de fotocatalisador. Foi utilizada a função desejabilidade global como variável-resposta para a degradação simultânea dos fármacos. Após a verificação da significância dos fatores (planejamento fatorial 22, 95% de confiança), foram realizados experimentos no caminho de máxima inclinação, sendo as condições ótimas: 90% de intensidade luminosa (aproximadamente 2,5 W) e 1,5 g L-1 de TiO2. Nessas condições, com concentrações iniciais dos fármacos de 5,0 mg L-1, após 1 h de irradiação, obteve-se, aproximadamente, 29 e 38% de degradação da AMO e da CFX, respectivamente (kAMO = 4,3x10-3 min-1 e kCFX = 6,7x103 min-1, R2 > 0,99), ou seja, foram necessárias 18 h para a remoção de ambos os fármacos. A demanda química de oxigênio, carbono orgânico dissolvido e, por consequência, o número de oxidação médio do carbono (+ 2,5) se mantiveram constantes, indicando que não houve mineralização significativa dos compostos orgânicos presentes. Após a remoção dos fármacos, avaliou-se a inativação biológica do tratado. Primeiramente, determinou-se a ecotoxicidade, usando-se como organismo-teste a Brassica juncea (mostarda). Não houve inibição da germinação das sementes, indicando que os produtos de degradação formados não geraram ecotoxicidade adicional no meio. Em segundo lugar, mediu-se a atividade antimicrobiana, usando-se a bactéria Staphylo-coccus aureus como organismo-teste. Não houve a formação do halo de inibição, indicando a remoção da atividade antimicrobiana inicialmente presente. Por fim, realizaram-se degradações com a adição de sequestrantes de radicais/vacâncias. Tanto os radicais hidroxila e superóxido quanto as vacâncias participaram da degradação. No caso da AMO, o sequestro dos radicais, em média, reduziu a degradação em 62%. No da CFX, os radicais superóxido e as vacâncias tiveram um papel predominante, ambos causando, em média, 93% de diminuição na degradação. Em suma, demonstrou-se ser possível remover os antibióticos testados de um meio reacional complexo com LEDs UV-A, evitando-se a formação de genes resistentes a antibióticos e de produtos de degradação ecotóxicos.