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Remoção de produtos farmacêuticos da água utilizando cascas de carvalho

Resumo

Os produtos farmacêuticos são um dos pilares fundamentais na estratégia terapêutica de numerosas doenças, com efeitos positivos em termos de longevidade, qualidade de vida e melhoria do estado de saúde das pessoas. Contudo, o reconhecimento dos potenciais benefícios dos produtos farmacêuticos tem contribuído para uma utilização abusiva e irracional dos mesmos pelas sociedades modernas, sendo anualmente consumidos a nível mundial, em particular nos países mais desenvolvidos, uma grande quantidade de compostos farmacêuticos de diferentes classes terapêuticas.

Como consequência da imensa quantidade produzida e libertada por toda a sociedade têm levado a que o meio ambiente esteja exposto continuamente à sua presença. Com efeito, nas últimas décadas vários estudos realizados detetaram a presença de numerosos fármacos no ambiente, em concentrações que variam entre g L-1 e ng L-1 , nomeadamente nos sistemas aquáticos e nos solos, o que levanta grandes preocupações devido ao impacto destes no ambiente e na saúde humana.

Neste trabalho, o principal objetivo foi desenvolver uma metodologia capaz de reduzir a descarga destes poluentes para o meio hídrico. O processo apresentado é a bioadsorção utilizando cascas de Carvalho-Português, um subproduto natural, barato e abundante, resultante da indústria de processamento da madeira.

A caracterização deste adsorvente a nível químico revelou a presença de grupos funcionais (grupos carbonilo e hidroxilo) à superfície que conferem a este material afinidade química relativamente aos contaminantes em estudo.

Os resultados obtidos mostraram que a taxa de remoção varia significativamente em função do fármaco estudado e do tamanho da partícula do adsorvente. A capacidade de adsorção das cascas foi avaliada para a remoção de três fármacos, Carbamazepina, Cafeína e Paracetamol, a partir de soluções aquosas. Avaliou-se a capacidade de adsorção para soluções individuais e para misturas binárias e ternárias dos fármacos em estudo.

No caso da Cafeína a percentagem de remoção máxima alcançada foi de 88% para o bioadsorvente grão fino e de cerca de 75% para o bioadsorvente grão grosso. Para o paracetamol as taxas de remoção alcançadas foram de 70% e 41%, para os bioadsorventes de ii grão fino e grão grosso, respetivamente. A carbamazepina, apresentou as percentagens de remoção mais elevadas, 98% para grão fino e 92% para grão grosso.

No caso das misturas binárias e ternárias os resultados obtidos mostraram que as eficiências de remoção dos fármacos não são afetadas pela presença dos outros fármacos, alcançando-se percentagens de remoção semelhantes às obtidas para as soluções individuais, exceto para o paracetamol. No caso da mistura ternária, a presença dos outros fármacos afeta a adsorção do paracetamol baixando para metade a respetiva percentagem de remoção.

Dos dois modelos matemáticos aplicados, as isotérmicas de adsorção de Langmuir e de Freundlich, verificou-se que foi o modelo de Freundlich o que melhor descreve os sistemas estudados. Os parâmetros obtidos a partir deste modelo corroboraram os resultados obtidos nos ensaios de adsorção, confirmando que as constantes de adsorção dos fármacos seguem a seguinte ordem: Carbamazepina> Cafeína> Paracetamol.

Considerando as percentagens de remoção obtidas nos ensaios efetuados, pode-se considerar que a casca de carvalho por ser um bioadsorvente promissor para o tratamento de águas contaminadas com Carbamazepina, Cafeína e Paracetamol.

Introdução

A importância dos produtos farmacêuticos para a sociedade é indiscutível devido aos inúmeros benefícios que oferecem na prevenção e tratamento de numerosas doenças (Koné et al., 2013). Os fármacos contribuem para o aumento da longevidade e qualidade da vida humana (Jelíc et al., 2012). Assim, a sua relevância para a melhoria dos níveis de saúde e de bem-estar é bem conhecida e traduz-se numa maior capacidade de exercer uma atividade profissional e produtiva de maior duração com benefícios para as próprias pessoas e para a sociedade em geral.

Contudo, o reconhecimento dos potenciais benefícios dos produtos farmacêuticos tem contribuído para uma utilização abusiva e irracional dos mesmos pelas sociedades modernas. Nas últimas décadas tem-se assistido a um aumento significativo do consumo de produtos farmacêuticos, nomeadamente nos países desenvolvidos (Jelíc et al., 2010). Anualmente, uma grande quantidade de compostos farmacêuticos, de diferentes classes terapêuticas, é consumida em todo o mundo, incluindo antipiréticos, analgésicos, reguladores lipídicos, antibióticos, antidepressivos, fármacos quimioterápicos, drogas contracetivas, entre outros (Tambosi, 2008).

Atualmente, constata-se que os fármacos são detetados com elevada frequência no meio ambiente, nomeadamente no meio aquático (Kumar e Xagoraraki, 2010). Esta situação tem suscitado preocupação na comunidade científica pois os produtos farmacêuticos contêm compostos químicos que podem ter efeitos negativos ou imprevisíveis nos seres vivos.

Os numerosos estudos realizados, com maior incidência a partir da década de 90 sobre esta problemática, vieram revelar a dimensão desta contaminação (Huerta-Fontela et al., 2010). As várias investigações desenvolvidas em diversos países, tais como Áustria, Croácia, Inglaterra, Alemanha, Grécia, Itália, Espanha, Suíça, Holanda, Estados Unidos e Canadá, permitiram identificar numerosos compostos farmacêuticos de várias classes terapêuticas e seus metabolitos no meio aquático (McLachlan et al., 2001; Heberer et al., 2004; Zuehlke et al., 2004; Jones et al., 2005; Vien et al., 2005; Loraine e Pettigrove, 2006; Snyder et al., 2006; Vanderford e Snyder, 2006; Loos et al., 2007; Perez e Barcelo, 2007; Stackelberg et al., 2007; 2 Togola e Budzinski, 2008; Mompelat et al., 2009), em concentrações que variam a partir do nível ng L -1 para baixo g L -1 .

A frequente ocorrência de fármacos no ambiente aquático e na água potável tem levantado a questão sobre qual o real impacto no ambiente e na saúde pública. Várias investigações realizadas ao longo dos últimos anos vieram confirmar que os fármacos presentes no meio ambiente interagem com o biota do meio, interferindo significativamente na fisiologia, metabolismo e no comportamento das espécies. Assim, alguns dos efeitos adversos causados pelos compostos farmacêuticos incluem toxicidade aquática, desenvolvimento de resistência em bactérias patogénicas, genotoxicidade e distúrbios endócrinos (Christensen, 1998; Schulman et al., 2002; Webb et al., 2003; Kümmerer, 2004; Cleuvers, 2004; Sanderson et al., 2004; Schwab et al., 2005; Jones et al., 2005; Bercu et al., 2008; Snyder, 2008; Cunningham et al., 2009; Kumar e Xagoraraki, 2010).

Em relação aos seres humanos, a presença de resíduos de fármacos e outros compostos xenobióticos na água potável, é uma questão de saúde pública de grande importância, uma vez que pouco se sabe sobre os potenciais efeitos na saúde humana associados com o consumo frequente e continuado de misturas destes compostos na água de consumo humano (Huerta-Fontela et al., 2010).

A presença de compostos farmacêuticos no meio aquático, assim como o seu comportamento e destino, constitui um dos problemas emergente na área da química ambiental. Embora alguns desses fármacos e seus metabolitos possam ser parcialmente removidos por meio da adsorção e degradação biótica ou abiótica no meio ambiente, muitos destes compostos são recalcitrantes o que aumenta os riscos de contaminação.

Assim, uma questão emergente na ciência e na engenharia do ambiente é o desenvolvimento de processos que promovam a remoção efetiva dos compostos farmacêuticos, nomeadamente dos efluentes, a fim de travar o seu aparecimento nos diferentes compartimentos do meio ambiente, reduzindo a exposição ambiental dos seres vivos a este tipo de contaminantes.

Neste contexto têm sido desenvolvidos vários processos para remoção destes contaminantes, entre os quais a bioadsorção, processo de adsorção que envolve a utilização de produtos naturais para a remoção de contaminantes.

Autor: Mauro Filipe Machado Costa de Magalhães.

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