Influência da utilização do dióxido de titânio na degradação do fármaco paracetamol

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Ambiental

Autores

Nascimento, G.E. (UFPE) ; Oliveira, M.A.S. (IFPE) ; Ribeiro, B.G. (UFPE) ; Silva, P.K.A.S. (UFPE) ; Cavalcanti, V.O.M. (FACULDADE DOS GUARARAPES) ; Santana, R.M.R. (UFPE) ; Silva, J.C. (UFPE) ; Motta Sobrinho, M.A. (UFPE) ; Napoleão, D.C.N. (UFPE) ; Duarte, M.M.M.B. (UFPE)

Resumo

A degradação fotocatalítica de poluentes orgânicos tem sido empregada na purificação de águas residuais, sendo utilizados semicondutores como fotocatalisadores, já que estes têm capacidade de converter os fótons em energia química. Um dos semicondutores empregado neste processo é o dióxido de titânio (TiO₂) puro, que apresenta um custo relativamente baixo. Neste trabalho, foi utilizado o TiO₂ no tratamento fotocatalítico de uma solução contendo paracetamol sob irradiação ultravioleta. Os resultados obtidos demonstraram que após 180 min foi possível degradar o fármaco. Contudo, observou-se que não houve diferença significativa quando comparado à eficiência do processo foto-Fenton.

Palavras chaves

Degradação; Fotocatálise; Paracetamol

Introdução

O emprego dos processos oxidativos avançados (POA), no tratamento de águas residuais, consiste na geração de radicais livres hidroxila (·OH), agentes altamente oxidantes, gerados em reações foto-catalisadas ou quimicamente catalisadas. Esses processos são capazes de mineralizar poluentes orgânicos a formas não tóxicas, como CO₂ e H₂O (DENG, 2010). Nos últimos anos, a remoção fotocatalítica de poluentes orgânicos tem atraído muita atenção, sendo geralmente, os materiais semicondutores utilizados como fotocatalisadores heterogêneos, como no caso do dióxido de titânio (TiO₂). O TiO₂ por sua vez tem a capacidade de converter a energia dos fótons em energia química, tornando-os capazes de remover poluentes orgânicos, como compostos (VAIANO et al., 2018). O TiO₂ por ser um catalisador não tóxico, de baixo custo, insolúvel em água, com grande estabilidade e possível ativação pela luz solar é um dos catalisadores mais comumente aplicado na degradação de efluentes de indústrias farmacêuticas (VAIANO et al., 2018). Este fotocatalisador cria a possibilidade da não utilização de receptores adicionais de elétrons tais como o peróxido de oxigênio (H₂O₂), até podendo ser reutilizado (FERREIRA; DANIEL, 2004). Desta forma, o presente trabalho teve o objetivo de avaliar a aplicação do POA com a combinação do fotocatalisador TiO₂ na degradação de solução aquosa contendo o fármaco paracetamol, variando os parâmetros concentração de H₂O₂ e de ferro.

Material e métodos

Fármaco e reagentes: O princípio ativo do fármaco Paracetamol empregado neste estudo foi cedido pela Farmácia Escola da Universidade Federal de Pernambuco. O sulfato ferroso heptahidratado (FeSO₄ ∙7H₂O, Vetec) foi utilizado como fonte de ferro, o peróxido de hidrogênio (H₂O₂, 30% v/v, Química Moderna) como agente oxidante e o dióxido de titânio (TiO₂, Dinâmica) como catalisador. Quantificação do fármaco: Para determinação dos comprimentos de onda (λ) e quantificação da degradação do fármaco foi utilizado um espectrofotômetro de ultravioleta/visível (Thermoscientific) operando em faixa de comprimento de onda entre 190 e 1100 nm. Para quantificação da degradação foram construídas curvas analíticas na faixa de concentração de 1 a 10 mg∙L^-1. Experimentos de degradação: Os ensaios foram realizados em um reator fotoquímico de bancada equipado com três lâmpadas UV-C (Philips), com potência de 30W cada. Foram conduzidos experimentos nas seguintes condições: (1) ([Fe] = 1 mg∙L^-1 e [H₂O₂]= 26 mg∙L^-1); (2): ([Fe] = 1 mg∙L^-1 e [H₂O₂] = 53 mg∙L^-1) e (3): ([Fe] = 0,5 mg∙L^-1 e [H₂O₂] = 53 mg∙L^-1). O TiO₂ foi utilizado na concentração de 1 g∙L^-1 e o pH da solução entre 5 e 6 (solução natural) nos tempos de exposição à radiação de 60, 120 e 180 minutos. Estas variáveis foram escolhidas baseadas em trabalhos anteriores do grupo de pesquisa. Em seguida, no tempo que apresentou maior degradação, foram repetidos os experimentos sem o TiO₂ para avaliar a influência desse catalisador na degradação do fármaco.

Resultado e discussão

Os comprimentos de onda observados a partir da varredura espectral da solução de 10 mg·L^-1 do princípio ativo do fármaco paracetamol foram de 201 e 242 nm, faixa esta semelhante a observada por Sena et al. (2007). Os resultados dos percentuais de degradação nestes dois comprimentos de onda estão apresentados na Tabela 1. A partir dos resultados apresentados na Tabela 1, pode-se constatar que os maiores percentuais de degradação nas três condições estudadas foram obtidos no tempo de 180 minutos. Pode-se observar ainda que a condição 3 ([Fe] = 0,5 mg·L^-1 e [H₂O₂] = 53 mg·L^-1) foi a mais eficaz na degradação do paracetamol para os dois comprimentos de onda estudados em todos os tempos avaliados; resultado satisfatório uma vez que foi empregada a menor concentração de ferro. Os resultados obtidos são semelhantes aos encontrados por Napoleão et al. (2018) que conseguiram degradar 78,5% do paracetamol presente em efluente de ETE farmacêutica. Foi possível verificar ainda, comparando-se os experimentos com e sem TiO₂ no tempo de 180 minutos, que a adição do catalisador não promoveu uma maior degradação do fármaco paracetamol nos dois comprimentos de onda estudados. A análise da Tabela 1 permite constatar ainda que os resultados foram muito semelhantes com diferença do % de degradação do fármaco dentro do erro experimental, sendo o máximo de 3,3%. Ou seja, não há grandes diferenças na degradação do paracetamol quando se compara os processos foto-Fenton/UV-C e fotocatálise heterogênea com TiO₂.

Resultados da degradação do paracetamol.

Conclusões

Os resultados mostraram que entre os tempos avaliados para o processo oxidativo avançado com radiação UV-C utilizando dióxido de titânio como catalisador a maior degradação do fármaco paracetamol ocorreu no tempo de 180 minutos. No entanto, em comparação ao processo sem dióxido de titânio, não foi observada influência na degradação do composto em estudo, demonstrando que o processo foto-Fenton é suficiente para degradar o fármaco, não havendo necessidade de adição deste catalisador.

Agradecimentos

Os autores agradecem a Farmácia Escola da Universidade Federal de Pernambuco, CAPES, FADE/UFPE e NUQAAPE/FACEPE.

Referências

DENG, N.; WU, F.; ZHANG, X. Degradation of paracetamol in self-assembly b-cyclodextrin/TiO2 suspension under visible irradiation. Catalysis Communications, v.11, 422–425, 2010.

FERREIRA, I. V. L.; DANIEL, L. A. Fotocatálise Heterogênea com TiO2 Aplicada ao Tratamento de Esgoto Sanitário Secundário. Revista de Engenharia Sanitária Ambiental. v. 9, n. 4, 335-342, 2004.

NAPOLEÃO, D. C.; ZAIDAN, L. E. M.; RODRIGUEZ-DIAZ, J. M.; SANTANA, R, M. R.; MONTENEGRO, M. C. B. S. M.; ARAÚJO, A. N.; 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. 75, 19-27, 2018.

SENA, M. M.; FREITAS, C. B.; SILVA, L. C.; PÉREZ, C. N.; PAULA, Y. O. Determinação espectrofotométrica simultânea de paracetamol e ibuprofeno em formulações farmacêuticas usando calibração multivariada. Química Nova, v. 30, n.1, 75-79, 2007.

VAIANO, V.; SACCO, O.; MATARANGOLO, M. Photocatalytic degradation of paracetamol under UV irradiation using TiO2-graphite composites. Catalysis Today, in press: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2018.02.002, 2018.