Oxidação avançada em efluentes farmacêuticos

Questões relacionadas à qualidade das águas têm sido extensiva­mente discutidas, tendo em vista que se trata de um recurso natural imprescindível a um largo espectro de atividades humanas.

O crescimento demográfico e a expansão industrial trouxeram como consequência quadros de contaminação atmosférica, do solo e dos recursos hídricos em todo o mundo. Por outro lado, também tem havido uma maior conscientização quanto à deterioração do meio ambiente e à necessidade de se reverter ou ao menos minimizar este processo.

Questões relacionadas à qualidade das águas têm sido extensiva­mente discutidas, tendo em vista que se trata de um recurso natural imprescindível a um largo espectro de atividades humanas, onde se destacam, entre outros, o abastecimento público e industrial, a irrigação agrícola, a produção de energia elétrica, as atividades de lazer e recreação e a preservação da vida aquática. Diante dessa conjuntura, temas como reuso, minimização e tratamento de resíduos vêm ganhando cada vez mais importância.

Na década de 70, começou-se a atentar para a presença de fár­macos em ambientes aquáticos.2,3 Desde então, diversos estudos têm sido realizados e revelam a presença de resíduos de fármacos em várias partes do mundo.

A principal rota de aporte deste tipo de contaminante em águas superficiais é o lançamento de esgoto in natura, visto que em muitas localidades há um grande déficit de infraestrutura em saneamento. No Brasil, somente 20,2% dos municípios coletam e tratam o esgoto doméstico, 32% só dispõem do serviço de coleta e em 47,8% dos municípios o esgoto não coletado, é lançado diretamente em águas superficiais. Na região Sudeste a situação é um pouco melhor, mas ainda assim, apenas 33,1% dos municípios têm serviço de coleta e tratamento do esgoto, 59,8% somente coletam e em 7,1% dos mu­nicípios não há sequer o serviço de coleta. Outra rota importante é o lançamento de efluentes de estações de tratamento de esgotos domésticos, uma vez que os fármacos são resistentes aos processos de tratamento utilizados.

Evidentemente, a preocupação a respeito da contaminação e, con­sequentemente, da qualidade da água no Brasil ainda está focada no tratamento de esgotos domésticos que, como relatado anteriormente, ainda é deficitário. No entanto, a contaminação aquática por subs­tâncias constantemente consumidas como fármacos merece especial atenção, uma vez que os reais riscos à saúde humana e ao ambiente aquático ainda não são totalmente conhecidos.

A preocupação quanto à preservação dos ecossistemas aquáticos e ao risco potencial de contaminação da água de abastecimento público tem incentivado estudos com o objetivo de identificar e quantificar esses resíduos para que se possa minimizar o descarte e desenvolver processos eficientes para removê-los.

Os processos oxidativos avançados (POA) têm sido extensiva­mente estudados devido ao seu potencial como alternativas ou com­plementos aos processos convencionais de tratamento de efluentes, uma vez que os radicais hidroxila gerados são altamente reativos e pouco seletivos, podendo atuar na oxidação química de uma vasta gama de substâncias.

Resíduos de fármacos no ambiente
A principal rota de entrada de resíduos de fármacos no ambiente é o lançamento de esgotos domésticos, tratados ou não, em cursos de água. No entanto, também devem ser considerados os efluentes de indústrias farmacêuticas, efluentes rurais, a presença de fármacos no esterco animal utilizado para adubação de solos e a disposição inadequada de fármacos após expiração do prazo de validade.

A maior parte dos fármacos que chega às ETE é proveniente de excreção metabólica após prescrição na medicina humana ou veteriná­ria. Os resíduos seguem com o esgoto bruto para as ETE onde são, na maioria dos casos, submetidos a processos convencionais de tratamento. Contudo, os processos convencionais a que são submetidos os esgotos domésticos, baseados na degradação biológica dos contaminantes, não são eficientes para a completa remoção de fármacos residuais por possuírem ação biocida ou estruturas químicas complexas não passíveis de biodegradação, comprovado por diversos estudos que mostram a presença desse tipo de contaminante em efluentes de ETE.

Potencial ecotoxicológico
Apesar de os fármacos serem detectados no ambiente em baixas concentrações (ng – µg L-1), este quadro gera grande preocupação, uma vez que são substâncias biologicamente ativas que podem de­sencadear efeitos fármaco-dinâmicos em organismos aquáticos que possuam receptores enzimáticos compatíveis. Assim, a presença de fármacos pode comprometer a qualidade dos recursos hídricos, al­terando a biodiversidade e o equilíbrio de ecossistemas aquáticos.

Os estrogênios sintéticos constituem a classe de fármacos mais amplamente discutida na literatura com relação a efeitos adversos em vários organismos. Eles são classificados como desreguladores endó­crinos e caracterizam-se por afetar adversamente o desenvolvimento e reprodução de organismos aquáticos. Também estão relacionados ao desenvolvimento de vários tipos de cânceres em humanos.

Tratamento convencional de efluentes
Os processos biológicos são os mais frequentemente utilizados porque permitem o tratamento de grandes volumes, conseguem alcançar altas taxas de remoção de matéria orgânica e os custos são relativamente baixos. No entanto, alguns compostos são recalcitrantes e podem, inclusive, ser tóxicos aos microrganismos. Em estudos de biodegradação de fármacos as taxas de remoção foram da ordem de 50% para sistemas convencionais de lodo ativado.

Os processos físicos (decantação, flotação, filtração, adsorção) são caracterizados pela transferência de fase do contaminante, sem que este seja de fato degradado. Por outro lado, costumam ser bastante eficientes, podendo ser úteis como pré ou pós-tratamento do processo final. Em ETEs que operam com sistema de lodos ativados a ad­sorção é o principal mecanismo de remoção de fármacos lipofílicos, como os estrógenos.

Os processos químicos baseiam-se na oxidação dos contaminantes pela reação com oxidantes fortes, como peróxido de hidrogênio (H₂O₂), cloro (Cl₂), dióxido de cloro (ClO₂) e permanganato (MnO₄-). Na maioria dos casos, no entanto, a utilização deste tipo de tratamento não promove a mineralização completa dos contaminantes a CO₂, havendo a formação de uma grande variedade de subprodutos de degradação, em geral, ácidos orgânicos (oxálico, tartárico, fórmico, acético). No caso da utilização de Cl₂, há a formação de compostos organoclorados, que podem ser mais tóxicos que o contaminante inicial, sendo este o principal inconveniente quanto ao uso deste oxidante.

A eficiência de remoção dos fármacos em ETE depende das propriedades físico-químicas de cada composto. A presença de fármacos em efluentes de ETE é reflexo da baixa eficiência de remoção dos mesmos pelos processos convencionais de tratamento e leva à contaminação de águas superficiais. Tal situação tem incentivado a busca de métodos mais eficientes, capazes de promover a mineralização desses contaminantes, ou pelo menos sua transformação em produtos que não apresentem efeitos adversos ao ambiente.

Na semana que vem, a segunda e última parte deste artigo falará sobre a aplicação dos Processos Oxidativos Avançados (POA) à Degradação de Fármacos Residuais. Destacaremos a fotólise de peróxido de hidrogênio e a ozonização.

Pablo Lima – diretor técnico da Proquim UV