Avaliação da toxicidade de uma solução de corantes têxteis antes e após tratamento com processo foto-Fenton/[i]sunlight[/i].

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Ambiental

Autores

Silva, J.C. (UFPE) ; Santana, R.M.R. (UFPE) ; Cavalcanti, V.O.M. (UFPE) ; Silva, P.K.A. (UFPE) ; Oliveira, M.A.S. (UFPE) ; Napoleão, D.C. (UFPE) ; Duarte, M.M.M.B. (UFPE)

Resumo

Os corantes têxteis são compostos com estrutura molecular de difícil degradação. No tratamento dos mesmos, os processos oxidativos avançados (POA) vêm se destacando pela sua eficiência. Porém, a aplicação de POA pode originar compostos químicos mais tóxicos do que os iniciais. Dessa forma, buscou-se avaliar a toxicidade da solução de mistura de corantes têxteis vermelho direto 23, vermelho direto 227 e laranja direto 26 antes e após tratamento com POA foto-Fenton/sunlight utilizando 6 espécies de sementes. Os resultados mostraram que a solução de corantes antes e após o tratamento com POA não apresentou toxicidade às sementes estudadas.

Palavras chaves

Corantes; POA; Toxicidade

Introdução

A partir do século XXI, o desenvolvimento das atividades industriais tornou-se mais evidente, destacando-se o ramo têxtil como setor responsável por parte deste crescimento em virtude da necessidade humana por vestuários e utilitários variados (BAÊTA et al., 2013). Buscando atender as demandas de mercado, foram desenvolvidos parques industriais têxteis, constituindo-se de uma rede de segmentos produtivos, como obtenção das fibras, fiação, tecelagem e confecção/lavanderia (FUJITA; JORENTE, 2015). Embora as indústrias têxteis possuam um considerável potencial econômico, tal ramo leva à geração de problemas ambientais, como elevados consumos de energia e de água no processo de lavagem, levando a geração de efluentes com considerável carga poluidora (HASANBEIGI; HASANABADI; ABDORRAZAGHI, 2012; SANTANA et al., 2017; SILVA et al., 2012). Dentre os poluentes presentes nos efluentes têxteis, destacam-se os corantes, compostos utilizados no processo de tingimento dos produtos cujas significativas perdas levam a efeitos adversos no ambiente se não tratados adequadamente. Os corantes são compostos químicos intensamente coloridos ou fluorescentes que conferem cor por absorção seletiva de luz, possuindo alta estabilidade, boa durabilidade e alta versatilidade. Segundo Holanda et al., (2015) e Safa e Bhatti, (2011), a elevada produção, comercialização e consumo têm levado ao aumento desses compostos no meio ambiente, sendo prejudicial, uma vez que diminui a transparência da água e a penetração da radiação solar, modificando a atividade fotossintética e o regime de solubilidade dos gases em ambientes aquáticos, principalmente o oxigênio dissolvido. Além do mais, Jaafarzadeh et al., (2018) e Paz et al., (2017) afirmam que as funções orgânicas presentes em suas moléculas, tais como as aminas e os anéis aromáticos, são tóxicas, carcinogênicas e mutagênicas, podendo ser liberadas na quebra incompleta da estrutura molecular dos corantes, causando toxicidade aguda e crônica aos ecossistemas. Dallago, Smaniotto e Oliveira (2005) e Santana et al., (2017) afirmam que devido à estrutura química dos corantes utilizados na indústria, os mesmos apresentam elevada estabilidade biológica à degradação dificultando a aplicação dos sistemas de tratamentos convencionais empregados pelas indústrias têxteis. Shu et al., (2016) citam alguns processos de tratamento eficientes na remoção de micropoluentes orgânicos e na redução da toxicidade de efluentes, destacando-se os processos oxidativos avançados (POA). Esta técnica de oxidação é caracterizada principalmente pela formação de radicais hidroxilas que são agentes oxidantes capazes de reagirem com muitos contaminantes orgânicos formando compostos como CO₂ e H₂O (YU et al., 2013; DENG et al., 2013). Algumas das técnicas mais empregadas nos POA são os processos Fenton, foto-Fenton, sonólise, fotocatálise e degradação induzida por radiação (HISAINDEE; MEETANI; RAUF, 2013). Rizzo (2011) e Huang et al., (2017) afirmam em seus trabalhos que a aplicação de técnicas de oxidação em contaminantes orgânicos como os POA pode originar compostos químicos intermediários e produtos finais mais tóxicos do que os compostos iniciais. Por esta razão, Napoleão et al., (2018) ressaltam a necessidade de que, após a aplicação dos POA, seja feita a avaliação do potencial tóxico dos mesmos através de ensaios de toxicidade. Esses ensaios consistem na exposição de seres vivos a condições diversas por um período determinado, tendo o objetivo de simular os efeitos de substâncias contaminantes sobre esses organismos, tais como, morte, alteração na reprodução ou no crescimento e germinação (ESCHER et al., 2011; FERRAZ et al., 2011). Testes de toxicidade têm sido realizados utilizando variados tipos de seres vivos, tais como, sementes (NAPOLEÃO et al., 2018), algas e plantas (SPARLING, 2016), microrganismos (FERRAZ et al., 2011; ZAIDAN et al., 2017a), protozoários, invertebrados e peixes (SPARLING, 2016), moluscos e crustáceos (FERRAZ et al., 2011; SÁ et al., 2016). Diante do exposto, o objetivo deste trabalho consistiu em avaliar a toxicidade de uma solução composta pelos corantes têxteis vermelho direto 23, vermelho direto 227 e laranja direto 26 antes e após aplicação de POA foto-Fenton/sunlight frente a sementes.

Material e métodos

A matriz empregada neste estudo consistiu em uma solução aquosa contendo uma mistura dos corantes têxteis do tipo direto com grupos diazos sendo os mais utilizados no tingimento de roupas infantis na lavanderia Nossa Senhora do Carmo, Caruaru-PE. Foram eles: vermelho direto 227, vermelho direto 23 e laranja direto 26, da marca Exatacor. Inicialmente foi preparada uma solução de trabalho aquosa contendo a mistura dos corantes a uma concentração de 10 mg.L^-1 de cada corante, no pH 3-4. Essa solução foi submetida a ensaios de degradação por um período de 180 minutos, utilizando o POA foto-Fenton/sunlight, uma concentração de ferro de 1 mg.L^-1 e o peróxido de hidrogênio (Fmaia, 30 v/v) na concentração de 40 mg.L^-1. A fonte de ferro foi o reagente FeSO₄·7H₂O (Química Moderna, pureza 99-101%). A toxicidade da solução de corantes frente a sementes foi avaliada empregando as espécies Eruca sativa (rúcula), Cichorium intybus (almeirão pão de açúcar), Ocimum basilicum (manjericão Fraganza e manjericão alfavaca verde) e Brassica juncea (mostarda lisa da Flórida). Os ensaios foram realizados utilizando placas de Petri de acrílico com diâmetro de 9,4 cm com papéis de filtro qualitativo com 9 cm de diâmetro (Unifil) como meio de suporte, sendo colocadas 10 sementes aleatoriamente em cada placa e 2 mL da solução de corantes antes e após o tratamento com POA. Todas as análises foram realizadas em triplicata por um período de 120 horas, a uma temperatura de 25 ± 1ºC, em ausência de luz. A água destilada foi utilizada como controle negativo e uma solução de ácido bórico 3% como controle positivo. Ao término da incubação, foram calculados os índices de crescimento relativo (ICR) e o de germinação (IG) conforme Young et al. (2012): ICR = CRA/CRC e IG = ICR(SGA/SGC)x100, sendo CRA o comprimento da raiz total na amostra, CRC o comprimento da raiz total no controle negativo, SGA o número de sementes germinadas da amostra e SGC o número de sementes.

Resultado e discussão

Os resultados do ensaio de toxicidade após exposição das sementes à solução de corantes antes e após o tratamento com POA foto-Fenton/sunlight estão dispostos nas Tabelas 1 e 2. Inicialmente foi realizada a contagem das sementes que germinaram no controle negativo (água) e na solução antes e após tratamento. Com isso, determinaram-se as médias das sementes germinadas para cada um dos testes realizados e seus respectivos desvios padrão (DP). Posteriormente, passou-se a etapa de avaliação do crescimento radicular. Para todas as amostras foi levado em consideração o comprimento da semente que exibiu um maior crescimento (Tabela 1). A partir da análise da Tabela 1, observou-se que a solução de corantes após o tratamento se comportou de forma semelhante ao controle negativo para a maioria das espécies, o que implica dizer que os possíveis intermediários formados não afetaram a germinação das sementes. Ainda de acordo com a Tabela 1, pode-se observar que os resultados foram não conclusivos, já que o desenvolvimento das radículas das espécies não sofreram alterações significativas quando expostas às soluções de corantes antes e após o tratamento. Para uma melhor análise e compreensão dos resultados, faz-se necessário observar os ICR e IG. Estes foram calculados conforme descrito na metodologia, estando dispostos na Tabela 2. Analisando os resultados da Tabela 2, verificou-se que dentre as espécies testadas, a Eruca sativa (rúcula cultivada gigante folha larga) apresentou valores de ICR_SPT e IG_SPT reduzidos para a solução após tratamento em comparação aos valores calculados para a solução antes do tratamento, indicando sensibilidade aos compostos resultantes da degradação. No entanto, segundo Young et al., (2012), o valor do ICR é diferenciado em três categorias: a) 0 < ICR < 0,8: Inibição do crescimento; b) 0,8 < ICR < 1,2: Efeito não significativo e c) ICR > 1,2: Estimulação do crescimento. Sendo assim, a mistura dos de corantes antes e após o tratamento não apresentou toxicidade às sementes testadas, uma vez que todos os valores de ICR foram acima de 0,8. Diante do exposto, pode-se dizer que a solução de corantes, antes e após submissão ao processo foto-Fenton/sunlight, não comprometeu a germinação e nem o crescimento das raízes das sementes testadas. Resultados semelhantes foram obtidos por Oliveira et al., (2018) quando avaliaram a toxicidade dos corantes têxteis preto direto 38 e azul reativo 15 sobre a germinação e crescimento das raízes das sementes de pepino (Cucumis sativus), alface (Lactuca sativa) e tomate (Lycopersicon esculentum). Em seus estudos, os autores verificaram que os corantes não apresentaram toxicidade significativa para qualquer uma das espécies testadas, uma vez que todos os percentuais de germinação ficaram próximos de 100% e o crescimento das raízes apresentaram valores similares ao do controle negativo. Fernandes et al., (2018) demonstraram que o corante têxtil vermelho disperso 343 também não induziu fitotoxicidade para a semente de alface (L. sativa) e Gopinathan et al., (2015) observaram que o corante verde malaquita básico, amplamente utilizado nas indústrias têxteis, não causou efeito sobre a germinação de sementes e comprimento das raízes de feijão (Vigna radiata), mostarda (Brassica nigra) ou grãos de trigo (Triticum aestivum). Por outro lado, Nouren et al., (2017) demonstraram que o corante têxtil azo amarelo direto 4 afetou significativamente a germinação (50% de inibição) e reduziu significativamente o comprimento das sementes da espécie Zea mays.

SAT = Solução antes do tratamento; SPT = Solução pós-tratamento


SAT = Solução antes do tratamento; SPT = Solução pós-tratamento

Conclusões

A utilização do POA foto-Fenton/sunlight no tratamento da solução contendo os corantes têxteis não conferiu efeito negativo à germinação e crescimento radicular das espécies de sementes Eruca sativa, Cichorium intybus, Ocimum basilicum e Brassica juncea, indicando baixa toxicidade da solução após o tratamento. Dessa forma, conclui-se que o processo foto-Fenton/sunlight foi eficiente na remoção dos corantes vermelho direto 23, vermelho direto 227 e laranja direto 26 quando presentes em solução aquosa.

Agradecimentos

Referências

BAÊTA, B. E.; LUNA, H. J.; SANSON, A. L.; SILVA, S. Q.; AQUINO, S. F. Degradation of a model azo dye in submerged anaerobic membrane bioreactor (SAMBR) operated with powdered activated carbon (PAC). Journal of Environmental Management, v. 128, p. 462-470, 2013. DALLAGO, R. M.; SMANIOTTO, A.; DE OLIVEIRA, L. C. A. Resíduos sólidos de curtumes como adsorventes para a remoção de corantes em meio aquoso. Quimica Nova, v. 28, n. 3, p. 433–437, 2005. DENG, J.; SHAO, Y.; GAO, N.; XIA, S.; TAN, C.; ZHOU, S.; HU, X. Degradation of the antiepileptic drug carbamazepine upon different UV-based advanced oxidation processes in water. Chemical Engineering Journal, v. 222, p.150-158, 2013. ESCHER, B., LEUSCH, F., CHAPMAN, H., POULSEN, A. Bioanalytical Tools in Water Quality Assessment. London: IWA Publishing, 2011. 272p. FERNANDES, N.C.; BRITO, L.B.; COSTA, G.G.; TAVEIRA, S.F.; CUNHA–FILHO, M.S.S.; OLIVEIRA, G.A.R.; MARRETO, R.N. Removal of azo dye using Fenton and Fenton-like processes: evaluation of process factors by Box–Behnken design and ecotoxicity tests. Chemico-Biological Interactions, v.291, p.47–54, 2018. FERRAZ, E. R. A.; GRANDO, M. D.; OLIVEIRA, D. P. The azo dye disperse orange 1 induces DNA damage and cytotoxic effects but does not cause ecotoxic effects in Daphnia similis and Vibrio fischeri. Journal hazardous materials, v. 192, p. 628-633, 2011. FUJITA, R. M. L.; JORENTE, M. J. A. Indústria Têxtil no Brasil: uma perspectiva histórica e cultural. Revista Moda Palavra e-Periódico, v. 8, n. 15, p. 153 - 174, 2015. GOPINATHAN, R.; KANHERE, J.; BANERJEE, J. Effect of malachite green toxicity on nontarget soil organisms. Chemosphere, v.120, p.637–644, 2015. HASANBEIGI, A; HASANABADI, A; ABDORRAZAGHI, M. Comparison analysis of energy intensity for five major sub-sectors of the Textile Industry in Iran. Journal of Cleaner Production, v. 23, n. 1, p. 186-194, 2012. HISAINDEE, S.; MEETANI, M. A.; RAUF, M. A. Application of LC-MS to the analysis of advanced oxidation process (AOP) degradation of dye products and reaction mechanisms. TrAC - Trends in Analytical Chemistry, v. 49, p. 31-44, 2013. HOLANDA, C. A.; SOUZA, J. L.; SANTOS, C. C.; SILVA, H. A. S.; SANTANA, S. A. A.; COSTA, M. C. P.; SCHULTZ, S.; BEZERRA, C. W. B. Remoção do Corante Têxtil Turquesa de Remazol Empregando Aguapé (Eichhornia crassipes) como Adsorvente. Orbital - The Electronic Journal of Chemistry, v. 7, n. 2, p. 141-154, 2015. HUANG, N.; WANG, T.; WANG, W-L.; WU, Q-Y.; LI, A.; HU, H-Y. UV/chlorine as an advanced oxidation process for the degradation of benzalkonium chloride: Synergistic effect, transformation products and toxicity evaluation. Water Research. v. 114, p. 246-253, 2017. JAAFARZADEH, N.; TAKDASTAN, A.; JORfi, S. GHANBARI, F.; AHMADI, M.; BARZEGA, G. The performance study on ultrasonic/Fe3O4/H2O2 for degradation of azo dye and real textile wastewater treatment. Journal of Molecular Liquids, v. 256, p. 462-470, 2018. NAPOLEÃO, D. C.; ZAIDAN, L. E. M. C.; RODRÍGUEZ-DÍAZ, J. M; SANTANA, R. M. R.; MONTENEGRO, M. C. B. S. M.; NOVA ARAÚJO, A.; BENACHOUR, M.; SILVA, V. L. Use of the photo-Fenton process to discover the degradation of drugs present in water from the Wastewater Treatment Plants of the pharmaceutical industry. Afinidad, v.581, p. 23-31, 2018. NOUREN, S.; BHATTI, H.N.; IQBAL, M.; BIBI, I.; KAMAL, S.; SADAF, S.; SULTAN, M.; KAUSAR, A.; SAFA, Y. By-product identification and phytotoxicity of biodegraded Direct Yellow 4 dye. Chemosphere, v.169, p.474–484, 2017. OLIVEIRA, G. A. R.; LEME, D. M.; LAPUENTE, J; BRITO, L. B.; PORREDÓN, C.; RODRIGUES, L. B.; BRULL, N.; SERRET, J. T.; BORRÀS, M.; DISNER, G. R.; CESTARI, M. M.; OLIVEIRA, D. P. A test battery for assessing the ecotoxic effects of textile dyes. Chemico-Biological Interactions, v.291, p.171–179, 2018. PAZ, A. CARBALLO, J; PÉREZ, M. J.; DOMÍNGUEZ, J. M. Biological treatment of model dyes and textile wastewaters. Chemosphere, v. 181, p. 168–177, 2017. RIZZO, L. Bioassays as a tool for evaluating advanced oxidation processes in water and wastewater treatment. Water Research, v. 45, n. 1, p. 4311-4340, 2011. SÁ, J. L. F.; SIQUEIRA, W. N.; SILVA, H. A. M. F.; SANTOS, M. L. O.; SANTOS, F. T. J.; SILVA, L. R. S.; CABRAL, D. L. V.; BEZERRA, I. C. F.;. SOARES, L. A. L; MELO, A. M. M. A. Evaluation of molluscicidal activity of Anadenanthera colubrine extracts on adult mollusc and embryos of the species Biomphalaria glabrata (Say, 1818). Scientia Plena, v.12, n. 10, p. 1-9, 2016. SAFA, Y.; BHATTI, H. N. Kinetic and thermodynamic modeling for the removal of Direct Red-31 and Direct Orange-26 dyes from aqueous solutions by rice husk. Desalination, v. 272, n. 1–3, p. 313–322, 2011. SANTANA, R. M. R.; NASCIMENTO, G. E.; NAPOLEÃO, D. C. DUARTE, M. M. B. Degradation and kinetic study of Reactive blue BF-5G and Remazol red RB 133% dyes using Fenton and photo-Fenton process. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental, v. 21, n. 2, p. 104-118, 2017. SHU, Z.; SINGH, A.; KLAMERTH, N.; MCPHEDRAN, K.; BOLTON, J. R.; BELOSEVIC, M.; EL-DIN, M. G. Pilot-scale UV/H2O2 advanced oxidation process for municipal reuse water: Assessing micropollutant degradation and estrogenic impacts on goldfish (Carassius auratus L.). Water Research, v. 101, p. 157-166, 2016. SILVA, M. C.; CORRÊA, A. D.; TORRES, J. A.; AMORIM, M. T. P. Descoloração de corantes industriais e efluentes têxteis simulados por peroxidase de nabo (Brassica campestre). Química nova, v. 55, n. 5, p. 889-894, 2012. SPARLING, Donald. W. Ecotoxicology Essentials – Environmental Contaminants and Their Biological Effects on Animals and Plants. 1 ed. Londres: Elsevier, 2016. YOUNG, B. J.; RIERA, N. I.; BEILY, M. E.; BRES, P. A.; CRESPO, D. C.; RONCO, A. E. Toxicity of the effluent from an anaerobic bioreactor treating cereal residues on Lactuca sativa. Ecotoxicology and Environmental Safety, v. 76, n. 2, p. 182-186, 2012. YU, H., NIE, E., XU, J.,YAN, S., COOPER, W. J., SONG, W. Degradation of Diclofenac by Advanced Oxidation and Reduction Processes: Kinetic Studies, Degradation Pathways and Toxicity Assessments. WaterResearch, v. 47, p. 1909 -1918, 2013. ZAIDAN, L. E. M. C., SALES, R. V. L., SALGADO, J. B. A., SILVA, A. M. R. B., NAPOLEÃO, D. C., RODRÍGUEZ-DÍAZ, J. M., MARQUES, O. M., BENACHOUR, M., SILVA, V. L. Photodegradation applied to the treatment of phenol and derived substances catalyzed by TiO2/BiPO4 and biological toxicity analysis. Environmental Science Pollution Research, v. 24, p. 6002-6012, 2017a.