Degradação de antirretrovirais utilizando processos oxidativos avançados homogêneos e heterogêneos em reator fotolítico de bancada

Abstract

O crescimento populacional e a industrialização têm levado a uma contaminação cada vez maior dos recursos hídricos por vários tipos de contaminantes, como os fármacos. Dentre as classes de fármacos, os antirretrovirais lamivudina e zidovudina, destacam-se em virtude do perigo que causam ao meio ambiente. Logo, faz-se necessário propor tratamentos como os processos oxidativos avançados (POA) para degradar estes compostos. Para tal, foi projetado e construído um reator de bancada com radiação combinada (UV-C, UV-A e sunlight), com custos totais de R$ 1.736,58, e custo operacional de R$ 0,39 por hora. Essa mistura de fármacos foi tratada frente aos POA de fotoperoxidação (FP), foto-Fenton (FF) e posteriormente por fotocatálise heterogênea, em meio aquoso (MA) e efluente sintético (ES), sendo analisados via espectrofotometria de ultravioleta/visível. Para os POA homogêneos os ensaios em meio aquoso não demostraram degradação destes contaminantes sob as irradiações UV-A e sunlight. Nos ensaios com irradiação combinada só foram obtidas degradações nos POA envolvendo radiação UV-C, que conduziu aos melhores resultados quando aplicada isoladamente. As melhores condições operacionais do processo foram obtidas para [H2O2] de 600 mg‧L-1 e [Fe], quando aplicável, de 0,5 mg‧L-1, as quais também foram usadas para degradar o ES. Para tal, não foi observada diferença significativa na degradação dos fármacos após 180 min para os POA FP e FF nas duas matrizes estudadas, sendo obtidas degradações médias de 90,53 e 89,32% para MA e de 88,69 e 85,79% para ES, respectivamente. A variação da altura dentro do reator também foi estudada (12 e 36 cm de distância para luz), não sendo verificada influência desse parâmetro após 180 min de tratamento. Os ensaios para fotocatálise heterogênea foram realizados com placas de latão calcinadas a 500°C e recobertas com os dois tipos de TiO2 ((A) e (B)), tendo mostrado uma maior eficiência para as placas recobertas com razão de 0,6 mg.cm-2, e sob irradiação UV-C, atingindo uma degradação respectiva de 70,83% e 60,40% em MA e de 37,81% e 37,29% em ES, após 300 min. Nas melhores condições operacionais encontradas para as duas matrizes foi realizado um estudo cinético para os três POA. Observou-se que para os processos homogêneos os modelos cinéticos de Chan e Chu e He et al. , se adequaram bem, com coeficientes de regressão linear (R2) > 0,93. Além disso, constatou-se que o processo FF apresenta uma maior taxa de degradação tanto em MA quanto em ES, com taxa de decaimento maior nos primeiros 60 min de tratamento. Verificou-se ainda que as capacidades oxidativas para ambos os POA estudados são semelhantes, com degradações entre 88,8 e 92,5% após 180 min. Já para a fotocatálise heterogênea, o modelo de pseudo-primeira ordem de adequou bem, com (R2) ≥ 0,97. A eficiência dos POA também foi determinada via cromatografia líquida de alta eficiência, obtendo-se degradações maiores que 96% para os processos homogêneos e na faixa de 75% para a fotocatálise heterogênea em MA para o TiO2 (A) e de 66% para o TiO2 (B). Para o ES foram encontradas degradações na faixa de 42% para o TiO2 (A) e de 38% para o TiO2 (B). Ensaios com efluente farmacêutico dopado com os fármacos atingiram uma degradação > 90% após 480 min de tratamento com o processo FF e adição extra de ferro. Testes de toxicidade envolvendo a aplicação de sementes de alface, cenoura e tomate foram realizados. Estes mostraram uma inibição do crescimento das três sementes para as soluções submetidas aos POA, para a MA e o ES. Tal comportamento não foi verificado para as soluções iniciais, indicando que os intermediários formados durante os POA podem ser mais tóxicos. Para o efluente farmacêutico foi verificado um favorecimento ao crescimento das sementes, graças a riqueza de nutrientes no meio, mesmo após aplicação dos POA.