ÁREA
Química Ambiental
Autores
Silveira, M.H.O.S. (UFCA) ; Faustino, F.W. (UFCA) ; Lima, J.N.M. (URCA) ; Alencar, S.D. (UFCA) ; Bezerra, A.H. (URCA) ; Sousa, H.S. (IFCE) ; Silva, M.C.B. (UFCA) ; Teixeira, Y.N. (URCA) ; Santos, S.P. (UFC) ; Paula Filho, F.J. (UFCA)
RESUMO
No âmbito da economia circular, Estações de Tratamento de Efluentes (ETEs) desempenham papel vital na gestão de nutrientes, porém, o lodo das ETEs contendo microplásticos levanta preocupações. Dessa forma, este estudo visa identificar microplásticos em resíduos biológicos de uma ETE, usando estereomicroscopia. Para os resultados, foram predominantemente encontrados fragmentos. Ademais, destaca-se que esses microplásticos levantam sérias preocupações devido ao potencial de causar impactos ambientais adversos no seu descarte.
Palavras Chaves
Partículas; Fibras; Filmes Irregulares
Introdução
O uso agrícola de lodo de esgoto tem despertado interesse internacional em virtude de ser uma fonte potencial de nitrogênio e fósforo para os cultivares. Seu uso pode atenuar a dependência de fontes sintéticas de fertilizantes nitrogenados e minerais de fosfatados. No contexto da economia circular, as ETEs são cruciais para a gestão de nutrientes, pois a remoção e recuperação de fósforo pode ajudar a atender a demanda por fertilizante ao mesmo tempo em que reduz a ocorrência de eutrofização (CAPUA et al., 2022). No entanto, o lodo de esgoto também é uma fonte de contaminantes e potenciais patógenos que podem acumular nos solos e migrar para as culturas agrícolas. Um dos contaminantes emergentes para o ambiente são os MPs. Estes são alvo de uma crescente preocupação sobre os impactos decorrentes de sua poluição (CARR et al., 2016; HARLEY-NYANG et al., 2022). A maior parte dos microplásticos é retida antes do efluente ser despejado no ambiente aquático, ficando contidos no lodo (TALVITIE et al., 2017). Diante do exposto, a detecção desses polímeros de cadeia longa se revela de suma importância no contexto da aplicação de resíduos provenientes de ETEs na prática agrícola. Nesse contexto, o presente estudo tem como finalidade principal a identificação e a caracterização de microplásticos originados a partir de resíduos biológicos (biossólidos) obtidos de uma ETE, inserida na área geográfica do Semiárido Brasileiro.
Material e métodos
A ETE investigada neste estudo opera um reator UASB como sistema principal. Foi realizada a coleta da amostra de biossólido seco, um material que já passou pelo processo de estabilização. Subsequentemente, a amostra foi devidamente acondicionada e transportada para execução das etapas subsequentes. Em sequência, uma quantidade de 5 g do material com granulometria reduzida foi medida. Além disso, pelo material ser rico em matéria orgânica, foi necessário empregar o processo de digestão utilizando o método Fenton. Para essa finalidade, foram feitas adaptações baseadas nas abordagens descritas por Lusher et al. (2012) e Harley-Nyang et al. (2022). Para quantidade de 5 g de biossólidos foram adicionados 20 mL de peróxido de hidrogênio (H2O2) a uma concentração de cerca de 30-35%, bem como 10 mL de uma solução catalisadora contendo FeSO4 a 0,05 M. Durante o procedimento de digestão, a temperatura foi mantida sob vigilância constante para evitar que ultrapassasse os 60°C. Após esse intervalo de tempo, sempre que se observava a presença de matéria orgânica remanescente, o processo Fenton era reaplicado conforme necessário. Após a oxidação, o material foi submetido a separação por densidade por meio da utilização de uma solução salina saturada de cloreto de sódio (NaCl) (d=1.15 g.L-1), sendo empregadas adaptações ao observado em Masura et al. (2015). Posteriormente, o sobrenadante passou por um sistema de filtração Millipore com membrana de 0,45 µm. As membranas filtrantes contendo os microplásticos foram examinadas por meio de um estereomicroscópio. Nessa fase, considerou-se como microplásticos os polímeros variando de 1µm a 5 mm. Os microplásticos identificados passaram por uma caracterização morfológica adaptada do descrito por Lusher et al. (2012).
Resultado e discussão
A análise morfológica dos MPs selecionados demonstrou a predominância categórica
de fragmentos (≈ 69%). Analisando os subgrupos, a preponderância recai sobre
partículas (≈ 40%), enquanto os filmes irregulares exibiram uma incidência de
29%, perfil esse que pode ser observado na Figura 1 - A. No contexto das fibras,
estas também se destacaram substancialmente, representando cerca de 31% (Figura
1-A), ao desmembrar os subgrupos, microfibras compreenderam a 16%, enquanto os
fios corresponderam a 15% do total.
Nessa perspectiva, vale destacar que a predominância de fragmentos também foi o
comportamento médio observado entre diferentes pontos de amostragem de cinco
ETEs na cidade de Nanjing - China, na qual foram investigados microplásticos nos
biossólidos (YUAN et al., 2022).
Ademais, foi possível identificar um espectro de 12 colorações distintas
(vermelho, azul, preto, amarelo, verde, branco, marrom, cinza, laranja,
transparente, lilás e rosa). Destes, a predominância de materiais exibiu
coloração preta (≈ 24%), seguida por azul (≈ 16%), amarelo (≈ 14%), vermelho (≈
13%) e branco (≈ 11%). As restantes cores somaram um total de 22% em conjunto,
conforme ilustrado na Figura 1-B.
Adicionalmente, é notável a presença substancial de materiais
aparentemente caracterizados como microplásticos, mesmo quando analisada uma
porção tão diminuta quanto 5 gramas de biossólido seco (Figura 2-B, C, D, E e
F). Ademais, destaca-se que foram encontrados plásticos macroscópicos no
biossólido (2-A), os quais são possíveis de se degradarem e, consequentemente,
produzirem microplásticos.
Fonte: Autores (2023).
1 – Polímeros plásticos; 2 – Fibra vermelha; 3- \r\nFilme irregular branco; 4 – Partícula laranja; 5 – \r\nPartículas pretas; 5- Partícula lilás; 7 – Fibra
Conclusões
Os achados do presente estudo suscitam preocupações significativas quanto ao descarte dos materiais identificados na ETE, dado o seu potencial substancial para induzir impactos ambientais adversos. Esse risco é particularmente saliente em relação aos ecossistemas do solo, seja devido à perspectiva de aplicação agrícola ou à disposição em aterros sanitários. Ademais, pontua-se que uma medida de gestão ambiental eficiente demanda de ser implementada a fim de mitigar os impactos ambientais possíveis de ocorrer por conta dos microplásticos identificados no biossólido.
Agradecimentos
Os autores CAPES pelas bolsas de mestrado e a FUNCAP pelo apoio financeiro da pesquisa e bolsas de Iniciação Científica através do Projeto BP5-0197- 00133.01.00/22.
Referências
CAPUA, Francesco di; SARIO, Simona de; FERRARO, Alberto; PETRELLA, Andrea; RACE, Marco; PIROZZI, Francesco; FRATINO, Umberto; SPASIANO, Danilo. Phosphorous removal and recovery from urban wastewater: current practices and new directions. Science Of The Total Environment, [S.L.], v. 823, p. 153750, jun. 2022. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153750.
CARR, Steve A.; LIU, Jin; TESORO, Arnold G.. Transport and fate of microplastic particles in wastewater treatment plants. Water Research, [S.L.], v. 91, p. 174-182, mar. 2016. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2016.01.002.
HARLEY-NYANG, Daisy; MEMON, Fayyaz Ali; JONES, Nina; GALLOWAY, Tamara. Investigation and analysis of microplastics in sewage sludge and biosolids: a case study from one wastewater treatment works in the uk. Science Of The Total Environment, [S.L.], v. 823, p. 153735, jun. 2022. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153735.
LUSHER, Amy L.; HURLEY, Rachel; VOGELSANG, Christian; NIZZETTO, Luca; OLSEN, Marianne. Mapping microplastics in sludge. Norway: Niva-Report, 2012. 55 p. (7215-2017).
MASURA, Julie; BAKER, Joel; FOSTER, Gregory; ARTHUR, Courtney. Laboratory Methods for the Analysis of Microplastics in the Marine Environment: recommendations for quantifying synthetic particles in waters and sediments. Tacoma: National Oceanic And Atmospheric Administration - Noaa, 2015. 39 p.
TALVITIE, Julia; MIKOLA, Anna; SETÄLÄ, Outi; HEINONEN, Mari; KOISTINEN, Arto. How well is microlitter purified from wastewater? – A detailed study on the stepwise removal
of microlitter in a tertiary level wastewater treatment plant. Water Research, [S.L.], v. 109, p. 164-172, fev. 2017. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2016.11.046.
YUAN, Fang; ZHAO, Han; SUN, Haibing; SUN, Yongjun; ZHAO, Jinhui; XIA, Ting. Investigation of microplastics in sludge from five wastewater treatment plants in Nanjing, China. Journal Of Environmental Management, [S.L.], v. 301, p. 113793, jan. 2022. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113793.
