ÁREA: Ambiental

TÍTULO: Degradação do antibiótico tetraciclina por processos oxidativos avançados

AUTORES: Aureliano, A.K.P. (UFPB) ; Silva, D.P. (UFPB) ; Cunha, C.O. (UFPB)

RESUMO: Fármacos têm sido reconhecidos como uma classe de poluentes orgânicos devido às suas propriedades físico‐químicas, que permitem a persistência e bioacumulação no ambiente. O objetivo do trabalho é avaliar a degradação da tetraciclina em água que simule efluente de indústria farmacêutica. A degradação por fotólise UVC 60W durante 7h atingiu 52,5%. Para o processo UV/H2O2, a melhor condição de degradação foi de 84,3%, obtida quando potência da lâmpada e [H2O2], são respectivamente iguais a 60W e 4mmol.L-1, em 30min. No processo de Fenton, a melhor resposta foi de 85,5%, obtida na condição [Fe]=0,05mmol.L-1 e [H2O2]=2mmol.L-1, em 15 min. Utilizando o processo de foto-Fenton o valor de degradação foi de 89,0% em 10min. Com isto, os resultados mostraram-se eficientes para o tratamento proposto.

PALAVRAS CHAVES: tetraciclina; processos oxidativos avan; planejamento fatorial

INTRODUÇÃO: A produção de substâncias farmacêuticas no mundo é da ordem de algumas toneladas por ano, com aplicação na medicina humana e veterinária [1]. Apenas nos últimos anos, o destino e a liberação de fármacos no ambiente aquático foram reconhecidos como uma das questões mais urgentes da química ambiental, mesmo considerando que os parâmetros de água potável atual não exigem limites ambientais para aproximadamente 7.000 compostos farmacêuticos [2]. Muitas substâncias farmacêuticas têm sido ambientalmente reconhecidas como uma classe de poluentes orgânicos devido às suas propriedades físico‐químicas, que permitem a persistência e bioacumulação no ambiente provocando efeitos negativos nos ecossistemas aquáticos ou terrestres [3]. A tetraciclina mostra-se eficaz contra diversos microorganismos e são quase sempre utilizadas de modo indiscriminado. É usada por via oral e sua absorção varia de 60-80% sendo o restante eliminado pelas fezes e urina para os esgotos domésticos, tendo como destino final rios e lagos [4]. A natureza refratária deste contaminante faz com que os tratamentos de depuração convencionais como a oxidação biológica resultem ineficazes [5]. Os métodos tradicionais (não destrutivos) de eliminação desses contaminantes transferem a contaminação para a outra fase, deixando por resolver o problema de localização da contaminação transferida [6]. Dentre os diferentes métodos oxidativos, destacam-se os processos oxidativos avançados, que se baseiam na geração de radicais hidroxila e possuem um elevado poder de oxidar, ou até mesmo, mineralizar seus contaminantes [7]. O projeto tem como objetivo principal avaliar, de modo responsável, os processos oxidativos avançados como um meio de degradar tetraciclina em água que simule um efluente de indústria farmacêutica.

MATERIAL E MÉTODOS: Nesse estudo, foi utilizado o antibiótico tetraciclina (C22H24N2O8) na forma de cloridrato. Foram empregados dois reatores do tipo batelada de confecção própria, constituído por três lâmpadas fluorescentes UVA (320-400 nm) e UVC (100-280 nm) de 60 cm, com potência nominal de 20 W.O procedimento experimental consistiu no preenchimento de tanques descontínuos, empregando um efluente sintético contendo tetraciclina numa concentração de 25 mg L-1. A solução foi mantida sob agitação para que a concentração do fármaco atingisse sua uniformidade. Para fotólise, a solução aquosa contendo tetraciclina foi transferida para as câmaras de irradiação de 60W utilizando lâmpadas fluorescentes UVA e UVC. O processo oxidativo utilizando H2O2/UV foi avaliado a partir da aplicação de um planejamento fatorial 22 completo com ponto central em triplicata. As duas variáveis utilizadas nesta etapa são a concentração de peróxido de hidrogênio e potência da lâmpada, onde os níveis desta última varia de 20, 40 e 60W do tipo UVC. Os níveis da concentração de H2O2 igual a 2, 3 e 4 mmol L-1, foram definidas a partir de sua otimização de modo univariado. Fenton foi avaliado aplicando um planejamento fatorial 22 completo com ponto central em triplicata. As duas variáveis utilizadas nesta etapa são a concentração de peróxido de hidrogênio e ferro.A concentração do ferro foi escolhida dentro do limite de descarte permitido por lei, fixando em 0,05; 0,125 e 0,2 mmol L-1.A avaliação do processo foto-Fenton foi realizada a partir da melhor condição do processo Fenton, aplicando também a melhor condição de radiação obtida anteriormente, ou seja, lâmpada de 60W do tipo UVC.A absorbância foi medida no equipamento AGILENT G 1369A, em um comprimento de onda igual a 357 nm.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Conforme os espectros da tetraciclina por fotólise oxidativa durante 8 hora utilizando lâmpada UVA com 60W de potência, pode-se dizer que praticamente não houve variação na degradação da tetraciclina nos tempos avaliados em condições fixadas. Já a degradação da tetraciclina utilizando lâmpada do tipo UVC, mostrou-se mais eficiente em comparação ao uso da lâmpada UVA, com a mesma potencia de 60W, chegando a 52,54% ao fim do processo. Isto se deve ao fato da lâmpada UVC possuir um menor comprimento de onda da radiação, e, consequentemente, uma maior quantidade de energia é absorvida por concentração do reagente. Sendo assim, as radiações absorvidas no ultravioleta com menor comprimento de onda, contribuem mais facilmente para o início de reações químicas (fotoquímicas), do que aquelas com comprimentos de onda maiores. A melhor condição de degradação foi de 84,3%, obtida quando os dois fatores encontram-se nos seus níveis superiores (60W e 4mmol H2O2), como ocorre no ensaio 4, para o intervalo de 30 minutos de tratamento (Figura 1). Uma vez que o ensaio 5 (ponto central) foi realizado em triplicata, uma estimativa conjunta do erro puro associado com um efeito pode ser calculado. O erro puro estimado foi de 1,5% para um intervalo de confiança de 95%. No processo de Fenton, a melhor condição na degradação da tetraciclina foi de 85,5%, obtida quando a variável [Fe2+] e [H2O2] encontram-se nos seus níveis inferiores, conforme observa-se no ensaio 1, em 15 minutos (Figura 2). O erro puro estimado foi de 0,07% para um intervalo de confiança de 95%. Utilizando o processo foto-Fenton a percentagem de degradação obtida para esse processo é maior do que a alcançado por meio da reação de Fenton, onde o valor de degradação da tetraciclina foi de 89,0% em 10 minutos de tratamento.

Figura 1

Comportamento da degradação da tetraciclina utilizando processo UV/H2O2 em diferentes ensaios do planejamento 22 durante 60 minutos.

Figura 2

Comportamento da degradação da tetraciclina utilizando processo H2O2/Fe2+ em diferentes ensaios do planejamento 22 durante 60 minutos.

CONCLUSÕES: Após a realização de todas as etapas do projeto, pode-se observar que com a aplicação de processos oxidativos avançados para a degradação da tetraciclina em água que simule um efluente de indústria farmacêutica se mostrou eficiente. Podendo utilizar o tratamento proposto para minimizar a geração de resíduos, recuperar e preservar o meio ambiente.

AGRADECIMENTOS: CNPq

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] BILA, D. M.; M. DEZOTTI. Química Nova 2003, 26, 523‐530.
[2] CHATZITAKIS, A.; BERBERIDOU, C.; PASPALTSIS, I.; KYRIAKOU, G.; SKLAVIADIS, T.; POULIOS, I. Water Research 2008, 42, 386‐394.
[3] BOUND. J.P.; VOULVOULIS N. Chemosphere 2004, 56, 1143-1155.
[4] KÜMMERER K. Chemosphere 2009, 75, 435-441.
[5] BROWN, K.D.; KULIS, J.; THOMSON, B.; CHAPMAN, T.H.; MAWHINNEY, D.B. Sci. Total Environ. 2006, 366, 772-783.
[6] CHUANG, T.; CHENG, S.; TONG, S. Ind. Eng. Chem. Res. 1992, 31, 2466‐2472.
[7] BIGDA, R.J. Chem. Eng. Progr. 1995, 12, 62‐66.