Resumo
Os antibióticos possivelmente contribuem para o desenvolvimento e disseminação de resistência bacteriana. A eritromicina é um antibiótico encontrado em águas superficiais e efluentes, tendo sido incluída na lista de substâncias prioritárias para monitoramento na União Europeia. Considerando que métodos convencionais de tratamento de efluentes não removem totalmente esses poluentes, o presente estudo analisou o processo oxidativo avançado fotocatálise heterogênea (FH) na remoção de eritromicina. Além disso, foi avaliada a influência do fluxo de fótons emitido por lâmpadas de vapor de mercúrio de alta pressão de 125 W (configuração FH 1) e de 250 W (FH 2) que atingem os catalisadores Ti/TiO2 e Ti/Ru0,3Ti0,7O2. Os resultados mostraram que a lâmpada de 125 W apresentou um menor fluxo de fótons chegando à superfície do catalisador e uma menor absorção pela solução inicial, quando comparado com os resultados obtidos para a lâmpada de 250 W, e essa diferença influencia na remoção e na rota de degradação da eritromicina. A redução da demanda química de oxigênio (DQO) ao final do tempo de tratamento (240 min) foi de 10% e 19%, enquanto o carbono orgânico total (COT) apresentou redução de 3% e 27% para as configurações FH 1 e FH 2, respectivamente. As configurações apresentaram uma cinética de primeira ordem com valores de constantes de reação de 0,0002/min e 0,0013/min, respectivamente. Os melhores resultados apresentados por FH 2 quando comparados com FH 1 podem ser explicados pela maior geração de radicais hidroxila (maior fluxo de fótons atingindo a superfície do catalisador) e pela maior fototransformação (maior absorção de fótons da solução inicial). Observou-se ainda uma redução de pH durante os experimentos, mais acentuada em FH 2, que pode ser explicada pelo consumo de HO- e geração de H+ durante o processo de FH. Essa redução pode também ser indicativa da formação de subprodutos ácidos ou da formação de ácido carbônico a partir do CO2 liberado durante a mineralização da eritromicina.
Introdução
Diversos produtos químicos ainda não são monitorados no ambiente nem estão sujeitos à legislação. Esse é o caso de muitos contaminantes de preocupação emergente (CPEs), que têm sido identificados em diferentes nichos do ambiente. Devido à sua persistência ou toxicidade, esses contaminantes podem alterar o metabolismo de seres vivos, podendo, por exemplo, afetar os níveis e o funcionamento de hormônios e prejudicar a reprodução. Os CPEs, muitos dos quais são de uso generalizado, incluem classes como pesticidas, plastificantes, retardantes de chama, produtos farmacêuticos e de cuidado pessoal (1,2). Os antibióticos são produtos farmacêuticos empregados no tratamento e prevenção de infecções na medicina e medicina veterinária. Esses compostos podem ser introduzidos no ambiente por diversas vias, sendo uma das mais significativas a sua liberação em excrementos animais e humanos após sua ingestão. Tendo em vista que esses compostos são apenas parcialmente metabolizados, tanto o fármaco original quanto seus metabólitos são liberados e chegam às estações de tratamento de esgoto. Parte dos compostos atingem então os corpos hídricos receptores, já que, ainda que remova em parte alguns dos fármacos e seus metabólitos, o tratamento convencional de efluentes foi projetado para remover sólidos, contaminantes particulados, nutrientes e matéria orgânica dissolvida (3,4).
A presença de antibióticos no ambiente é de especial preocupação, pois, além de causar efeitos tóxicos, essas substâncias possivelmente contribuam para o desenvolvimento e disseminação de bactérias resistentes (5). Entre os antibióticos que têm sido identificados em efluentes de estações de tratamento e águas superficiais de diferentes países, está a eritromicina (ERY), geralmente em concentrações de ng/L a μg/L (3,6–10). Esse macrolídeo foi incluído em 2015 na lista de substâncias prioritárias para monitoramento no ambiente aquático da União Europeia (11), o que evidencia sua grande relevância.
Conforme exposto acima, o tratamento convencional de efluentes não é eficiente na total remoção de fármacos, de modo que tecnologias alternativas têm sido estudadas para essa finalidade. Entre elas, estão os processos oxidativos avançados (POAs), que constituem-se da geração de espécies reativas, principalmente o radical hidroxila (HO•), para degradação de compostos orgânicos (12). A fotocatálise heterogênea (FH) é um POA baseado na irradiação de catalisadores sólidos para formar em sua superfície um par elétron/lacuna (e-/h+). Na lacuna podem ocorrer reações diretamente com o composto orgânico, levando à sua oxidação, ou com moléculas de solvente (H2O e HO-), gerando os radicais HO•. Esses radicais também podem ser formados a partir da reação do elétron com H2O2, formado a partir da dismutação do ânion superóxido (O2-•), gerado pela reação de oxigênio com o elétron (13).
Diversos semicondutores podem ser utilizados como fotocatalisadores, sendo o TiO2 muito utilizado por seu baixo custo, alta estabilidade química, insolubilidade em água e não toxicidade (14). Também podem ser empregados dopantes como o RuO2, de forma a reduzir a recombinação do par e-/h+, aumentando a geração de HO• (15). Os catalisadores podem ser utilizados tanto em suspensão, como imobilizados sobre um substrato, mas a utilização de catalisadores imobilizados oferece a vantagem de não necessitar uma etapa de recuperação, permitindo economia de custo e de tempo, ainda que possa levar a limitações quanto à área superficial e à transferência de massa (16).
O objetivo geral deste trabalho foi avaliar a aplicação do processo de fotocatálise heterogênea (FH) na degradação da eritromicina. Além disto, a influência do fluxo de fótons que chega a superfície dos catalisadores e da quantidade de fótons que a solução inicial absorve foi avaliada.
Autores: Laura Franzen Ramos; Salatiel Wohlmuth da Silva e Andrea Moura Bernardes.
