Notícias

Gerenciamento de micropartículas plásticas nos processos de tratamento de água

A análise de micropartículas na água é um enorme desafio: amostragem padrão e métodos analíticos ainda não foram estabelecidos.

microparticulas-plasticas-processos-tratamento-agua

Imagem: DKosig / iStock

Massas de resíduos plásticos flutuando nos oceanos são motivo de preocupação há muitos anos. Mais recentemente, partículas microplásticas foram detectadas na água do mar, água doce (rios, lagos e subterrânea) e água potável, incluindo água engarrafada e alimentos. Os plásticos no meio ambiente são um risco para os organismos aquáticos pela ingestão; são indicativas de má gestão na eliminação de resíduos plásticos. Os plásticos degradam-se muito lentamente ao longo de muitos anos e, eventualmente, produzem micropartículas geralmente na faixa de tamanho de cerca de 1 a 10 µm (micrômetro ou mícron, 1 / 1.000.000 de metro) e possivelmente até 5 mm (milímetro, 1 / 1.000 de um metro). Partículas menores que 1 µm podem ser chamadas de nanopartículas. As partículas microplásticas nas águas superficiais e potáveis especialmente tratadas tendem a apresentar tamanhos menores (consideravelmente menores que 100 µm).

Além dos animais marinhos de maior porte que ingerem grandes porções por engano, a carne de peixe contém partículas de plástico e animais filtradores, como amêijoas e ostras, podem acumular micropartículas de plástico. Estudos de moluscos relataram 10 micropartículas por grama em alguns moluscos. Sabe-se que os animais filtradores acumulam Cryptosporidium oocyst (parasita de 4 a 6 mícrons, que causa diarreia), bactérias e vírus. A exposição na alimentação humana é provavelmente dominada por peixes, mariscos e alguns produtos vegetais.

Os efeitos adversos à saúde humana pela ingestão de micropartículas plásticas ainda não foram demonstrados. Preocupações foram levantadas sobre a ingestão de micropartículas, a lixiviação de monômeros não reagidos no ambiente ou após a ingestão, o consumo de vestígios orgânicos absorvidos da água e até a colonização de micróbios em biofilmes que podem se formar nas micropartículas. Várias delas provavelmente não são preocupações reais ou incomuns relacionadas a partículas, mas estimulam as solicitações de subsídios de pesquisa, portanto haverá muito mais publicações e visibilidade sobre o tema.

O que são plásticos?

O plástico é um produto químico sintético produzido pela ligação de muitos pequenos produtos químicos (monômeros) para produzir polímeros de maior peso molecular, com média de talvez 5.000 ou mais monômeros ligados. Existem muitos polímeros naturais como proteínas, borracha natural, fibras e celulose, mas eles geralmente não são incluídos nas partículas de interesse atual. Alguns exemplos incluem polietileno, polipropileno, poliestireno, epóxis, policarbonatos, poliésteres, poliamidas (nylon), poliacrilatos, poliuretanos, cloreto de polivinil e elastômeros como poliisopreno (borracha sintética). Os monômeros reativos correspondentes, respectivamente, incluem: etileno, propileno, estireno, bisfenol A e fosgênio, diácidos e glicóis (dialcoóis), algumas amidas como caprolactama, acrilatos, diisocianatos, cloreto de vinila e isopreno. Os plásticos quase sempre contêm aditivos como antioxidantes para proteção contra a degradação do oxigênio e plastificantes para manter a flexibilidade. A UV solar (ultravioleta) e a fragmentação térmica produzem mais fragilidade do envelhecimento ambiental, contribuindo para a perda extrativa de plastificantes que os tornariam mais propensos a se degradar em partículas.

Análises de microplásticos

A análise de micropartículas na água é um enorme desafio, amostragem padrão e métodos analíticos ainda não foram estabelecidos. Os números publicados que se vê (10, 100 ou 1.000 por litro) pode parecer grande, mas as massas envolvidas são muito pequenas, às vezes nanogramas ou menos. O tamanho e as dimensões das micropartículas variam e os dados são conduzidos pelo tipo de processo de filtração usado para coleta e processamento de amostras. Os amostradores de águas superficiais são geralmente redes de arrasto com malha maior (geralmente 300 µm), de modo que as partículas e fibras coletadas tendem a estar em maior escala. Os processos de microfiltração são aplicados a outros tipos de água.

microparticulas-plasticas-processos-tratamento-agua

Imagem: Flickr

O primeiro desafio é separar as micropartículas da água e depois distinguir os microplásticos das quantidades geralmente muito maiores (talvez 1.000 vezes) de partículas inorgânicas, orgânicas e outras que também se acumularão no processo de separação. Estes podem incluir algas, microorganismos, coloides, partículas em suspensão, fibras naturais e outros. Então, o desafio é determinar as identidades químicas da mistura de pequenas partículas de diferentes tamanhos e composições químicas. Uma recente avaliação objetiva detalhada de mais de 50 relatórios de análise publicados sobre contaminação da água por Koelmans et al. 1, concluíram que 46 dos estudos não poderiam ser considerados totalmente confiáveis ​​devido a uma ou mais deficiências no processamento da amostra, falta de controle, problemas de identificação química e vários outros critérios.

LEIA TAMBÉM: MICROPLÁSTICOS ESTÃO PRESENTES NA ÁGUA POTÁVEL, MAS RISCOS PARA A SAÚDE SÃO DESCONHECIDOS

Água e outras fontes de contaminação

As principais fontes de micropartículas de plástico que entram nas águas superficiais são as descargas das estações de tratamento de esgoto (ETE) e, possivelmente, o transbordamento de esgoto, escoamento superficial, escoamento agrícola, onde o lodo de esgoto foi aplicado na deposição de terra e ar. A suspensão e deposição de partículas e fibras atmosféricas úmidas e secas podem ocorrer devido ao desgaste de pneus, fibras de têxteis e outros lançamentos. O ar interno pode conter mais partículas e fibras do que o ar externo. As quantidades estimadas de partículas plásticas relatadas na água em vários locais do mundo variam de 1 a 12 por litro. Nos EUA, a maioria das médias foram inferiores a 1 partícula por litro, com algumas exceções.

Eficácia do tratamento de água

Dependendo das cargas superficiais ou biofilmes e agregações, as micropartículas de plástico devem ser suscetíveis às tecnologias padrão de tratamento de água para remoção de partículas. Um estudo inicial demonstrou as capacidades do tratamento de água e da filtração convencional para reduzir significativamente números e tamanhos de todos os tipos de partículas na água tratada. Essa análise comparou tamanhos e concentrações totais (não especificamente plásticos) de partículas em uma variedade de águas, de um rio a um efluente secundário de esgoto, e a água potável tratada convencionalmente (Trussell e Tate, 1979). Eles mostraram que o número e o tamanho das partículas foram distribuídos quase linearmente de pequeno a grande e foram significativamente reduzidos pelo tratamento padrão da água. O efluente secundário variou por volta de 1.000 partículas / mL cerca de 2,5 µm, até 10 partículas / mL cerca de 150 µm. A água potável estava em aproximadamente 5 partículas / mL a 2,5 µm e menos de 0,05 partículas / mL a 50 µm.

Tratamento de efluentes industriais

As tecnologias de controle primário são semelhantes às tecnologias municipais de efluentes e de água potável, com base na filtração por exclusão de tamanho. A filtração convencional (coagulação, floculação, sedimentação, filtração) e o tratamento por filtração direta, bem como as membranas são eficazes. As tecnologias de membrana provavelmente incluiriam microfiltração (MF) porque o tamanho nominal dos poros dos sistemas MF é de 0,1 a 1 mícron. Outros sistemas de membrana, como a ultrafiltração, seriam excessivamente rigorosos, menos eficientes e mais caros. As membranas provavelmente seriam precedidas de pré-tratamentos para remover componentes que acelerariam a incrustação.

microparticulas-plasticas-processos-tratamento-agua

As fontes industriais podem incluir alguns produtores de polímeros, abrasivos comerciais e fabricantes de fibras e produtos que contenham microesferas cosméticas, que contêm microplásticos como abrasivos. Os últimos estão sendo eliminados. A Organic Chemicals, Plastics and Synthetic Fibers (OCPSF) Effluent Guidelines and Standards) (40 CFR Part 414) 2 incluem indústrias de plásticos e fibras, mas ainda não as descargas de partículas e fibras. A última atualização foi em 1993.

Tratamento municipal de efluentes

Os diversos trabalhos no tratamento de esgoto público nos EUA, são obrigados a usar pelo menos tratamento secundário antes da descarga nos cursos d’água. O tratamento secundário é principalmente a oxidação biológica após a remoção de sólidos primários, às vezes assistida por coagulantes. O requisito de desempenho mínimo é de pelo menos 85% de remoção e 30 mg / L de demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e 30 mg / L de sólidos em suspensão. Algumas estações de tratamento de esgoto (ETE) adicionam etapas de tratamento terciário, como desinfecção ou filtração. Algumas remoções de partículas ocorrerão e as partículas seriam concentradas principalmente no lodo. Assim, sem uma filtração mais significativa do efluente, uma parcela substancial das micropartículas no tratamento secundário será descarregada nas águas superficiais.

Tratamento de água potável e engarrafada

Como a água potável nos EUA derivadas de fontes superficiais, são praticamente todas tratadas com baixa turbidez (<0,3 NTU) por pelo menos filtração direta membranas ou mais comumente filtração convencional, as águas da torneira estariam na escala baixa de tamanhos e concentrações de partículas.

Verificou-se que as águas engarrafadas contêm micropartículas de plástico frequentemente em níveis superiores às águas da torneira. Isso parece contra intuitivo, pois as águas engarrafadas são frequentemente tratadas por osmose reversa ou outras membranas. Os recipientes de plástico são produzidos no local. Parece que a principal fonte pode ser a produção de tampas in loco, que provavelmente produziriam pequenas partículas que podem entrar na água.

Conclusão

A contaminação relativamente baixa por micropartículas na água da torneira ocorre por remoção incompleta nas fontes de água superficial que podem ser contaminadas por descargas de resíduos nas fábricas que utilizam ou produzem micropartículas, descargas de efluentes para águas superficiais das ETEs e remoção incompleta das estações de tratamento de água. A água engarrafada é uma fonte surpreendente de consumo de partículas plásticas, provavelmente associada ao processo de produção da tampa.

Os processos de tratamento de água, incluindo coagulação convencional, floculação, sedimentação, filtração e membranas, são muito eficazes na remoção de partículas com cerca de 1 µm e maiores. O requisito de turbidez da água potável de 0,3 NTU garante a remoção eficaz de todos os tipos de partículas. As concentrações tratadas de microplásticos da água potável nos EUA normalmente estão em menos de 10 por litro. A água potável de superfície é quase universalmente filtrada. Os efluentes são frequentemente coagulados e decantados ou filtrados, mas os processos de filtração não são projetados para remover micropartículas. A filtração aprimorada dos efluentes reduziria a presença de micropartículas de plástico nas fontes de água potável.

O Nível Máximo de Contaminantes para micropartículas de amianto na água potável é de 7.000.000 de fibras por litro maior que 10 µm. As micropartículas de plástico ingeridas ainda não demonstraram efeitos adversos à saúde humana. Se houver riscos à saúde por micropartículas plásticas, elas provavelmente estão mais associadas à inalação do que à ingestão, como amianto, poeira de algodão, partículas e fibras minerais e poeira de carvão. O relatório da Organização Mundial da Saúde (OMS) publicado em 22 de agosto de 2019 concluiu que não havia riscos conhecidos nos níveis encontrados na água potável. Recomendou mais estudos.

Bibliografia

  1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135419301794
  2. https://www.ecfr.gov/cgi-bin/text-idx?SID=f99261012b42322488d53a6e7911eeb9&mc=true&node=pt40.31.414&rgn=div5

Referência:  Water Technology, Joseph Cotruvo: Presidente da Joseph Cotruvo and Associates LLC – Consultoria em água, meio ambiente e saúde pública – editor técnico da Water Technology. Ex-diretor das normas de água potável da EPA e das divisões de avaliação de risco, adaptado por Portal Tratamento de Água 

Traduzido por Gheorge Patrick Iwaki

 


Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *