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Fotodegradação de dipirona por catálise heterogênea empregando TiO2/UV

Resumo

As estações de tratamento de esgoto (ETE) e estações de tratamento de água (ETA) visam à retirada da carga orgânica. A remoção de outros tipos de compostos, tais como os contaminantes emergentes que se encontram em concentrações traço (da ordem de µg L-1 a ng L -1 ), ainda é deficitária. Com isso, novas alternativas de tratamentos estão sendo investigadas e, portanto, o trabalho proposto teve por objetivo, avaliar a remoção da dipirona sódica em meio aquoso, através do processo de fotocatálise heterogênea, utilizando dióxido de titânio (TiO2) como semicondutor, empregando radiação ultravioleta artificial e/ou solar, com acompanhamento por meio de espectroscopia UV-Visível. O estudo da degradação foi realizado em duas matrizes (água ultrapura e água de rio) e para o monitoramento da degradação da dipirona sódica utilizou-se o espectrômetro UV-Visível em comprimento de onda de 258 nm. Os resultados indicaram que foi possível remover em 80% a dipirona sódica (20 mg L-1 ), após o período de 60 minutos, empregando 75 mg L-1 de TiO2, sob aeração constante e irradiação UV artificial. O emprego de radiação UV solar também se mostrou eficiente, removendo cerca de 70% do fármaco após 60 minutos de tratamento. Ao se empregar a água de rio nos estudos, observou-se a remoção de 80% e 54% da dipirona usando UV artificial e solar, respectivamente. A análise de carbono orgânico total (COT) mostrou que aproximadamente 30% da dipirona sódica foi mineralizado no mesmo intervalo de tempo (60 min). Como não houve a mineralização total do composto inicial, supõem-se que parte da dipirona tenha gerado subprodutos, os quais não foram o alvo de estudo neste trabalho.

Introdução

O cenário de saneamento básico brasileiro é preocupante, visto que, dados levantados pelo Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS) em 2015, mostraram que cerca de 83% da população brasileira é abastecida com águas tratadas (Trata Brasil, 2015). Entretanto, os tratamentos realizados nas estações de tratamento de água (ETA) e nas estações de tratamento de esgoto (ETE) visam à remoção da carga orgânica, sendo deficitários, por exemplo, na remoção de contaminantes emergentes (Grosseli, 2016).

Os contaminantes emergentes ganharam destaque em meados da década passada e vem sendo estudados por inúmeros pesquisadores a nível mundial, devido a seus possíveis danos à saúde humana, assim como ao ecossistema (água, ar, solo) (Montagner; Vidal; Acayaba, 2017). Um contaminante emergente é conceituado como qualquer substância química componente de medicamentos (prescritos ou não), produtos de higiene pessoal, aditivos químicos, produtos agrícolas, dentre outros, que de alguma forma possam ocasionar problemas ao meio ambiente ao ser humano, além de, não estar inclusos na legislação (USGS, 2018).

Estudos recentes mais concentrados nos Estados Unidos, Europa e Canadá, retratam que os anti-inflamatórios não-esteróides (AINEs) são um dos grupos de fármacos encontrados em maior intensidade em águas de rio, águas residuais e até mesmo em água potável (Farré et al.; 2008). Dentre os AINEs destacam-se a dipirona, ibuprofeno, paracetamol, diclofenaco e o naproxeno, sendo estes indicados contra diversos sintomas de dores e geralmente não necessitam de prescrição médica para aquisição (Rosado, 2014).

Dentre os fármacos considerados contaminantes emergentes, a dipirona tem sido abordado por diversos autores, no que diz respeito à ecotoxicidade e seus efeitos à saúde humana (Boix et al., 2016). Em 1940 este medicamento foi proibido nos Estados Unidos e no Reino Unido em decorrência de relatos sobre efeitos de agranulocitose e sua toxicidade, como também pelo seu suposto papel em deprimir a medula óssea, tendo como consequência uma anemia aplástica, e até hoje seu uso é proibido.

Segundo Dezotti e Bila (2003), 60% da dipirona ingerida é excretado na urina, nas formas metabolizadas e hidrolisadas. Os tratamentos utilizados nas ETEs e ETAs, não são suficientes para remoção de tais compostos, podendo colocar em risco o meio ambiente e a saúde humana. Assim sendo, tratamentos alternativos estão sendo bastante estudados, como por exemplo, os processos oxidativos avançados (POA), que se baseiam na geração de radicais hidroxilas (HO•) que fazem oxidação química (Braz et al., 2014; Kondo et al., 2010).

A fotocatálise heterogênea é um tipo de POA que vem apresentando resultados satisfatórios na oxidação de substâncias químicas, principalmente se tratando de fármacos. O funcionamento deste processo começa através da ativação de um semicondutor, com destaque para o dióxido de titânio (TiO2), utilizando radiação ultravioleta (UV), em que ocorre a formação de uma lacuna (h+ ), devido a excitação de um elétron da banda de valência (BV) para a banda de condução (BC), resultando na formação de radicais hidroxilas (HO•) (Giri e Golder, 2014; Candido et al.; 2016; Fioreze; Santos; Schmachtenberg, 2014; Melo et al. 2008; Nogueira; Jardim, 1997; Kondo; Jardim, 1991; Deng e Zhao, 2015).

Diante ao exposto objetivou-se com o trabalho avaliar a remoção da dipirona sódica em meio aquoso, através do processo de fotocatálise heterogênea, utilizando dióxido de titânio (TiO2) como semicondutor, empregando radiação ultravioleta artificial e/ou solar, com acompanhamento por meio de espectroscopia UV-Visível.

Autores: Sávia Del Vale Terra; Bianca Veloso Goulart; Patrícia Maralyne Lopes Lisboa Fagundes; Denis Henrique Silva Nadaleti e Márcia Matiko Kondo.