Estudo da degradação da mistura dos fármacos meloxicam e tenoxicam empregando sistema foto-Fenton/sunlight/hematita




AUTORES: Silva, F.S. (UFPE) ; Santana, I.L.S. (UFPE) ; Santana, R.M.R. (UFPE) ; Honorato, F.A. (UFPE) ; Napoleão, D.C. (UFPE)

RESUMO: Avaliou-se a degradação da mistura dos fármacos meloxicam e tenoxicam via processo foto-Fenton heterogêneo, utilizando a hematita como catalisador e sob radiação sunlight. Para isso, foi realizado uma avaliação das variáveis concentração de peróxido de hidrogênio, massa do catalisador e pH, através de um planejamento fatorial 23. Os resultados mostraram que todas as variáveis são significativas para a degradação da mistura dos fármacos, assim como as interações de dois fatores entre concentração de peróxido de hidrogênio e pH; massa de hematita e concentração de peróxido de hidrogênio. Para as melhores condições de tratamento foi possível atingir uma degradação de 73%, demonstrando a eficiência do POA aplicado.

PALAVRAS CHAVES: POA; fotodegradação; Antiinflamatórios

INTRODUÇÃO: Os processos oxidativos avançados (POA) são amplamente aplicados para tratar poluentes orgânicos persistentes como os fármacos. Esse tratamento é capaz de oxidar o contaminante, conduzindo a uma possível mineralização completa. Ele ocorre na presença de um agente oxidante e a partir do emprego ou não de catalisadores e radiação. Dentre os POA, os mais utilizados são os que envolvem a reação de Fenton (NAPOLEÃO; SANTANA, 2021). O processo Fenton pode ser conduzido em ausência ou presença de luz (foto- Fenton) e baseia-se na reação de decomposição do peróxido de hidrogênio catalisada por íons ferrosos. Nesse processo observa-se a foto-decomposição do peróxido de hidrogênio, produzindo radicais hidroxilas. Os íons férricos inicialmente formados absorvem o fóton de luz, regenerando a íons ferrosos (NAPOLEÃO; SANTANA, 2021). Neste POA, o emprego de radiação solar destaca-se, visto que o uso de lâmpadas artificiais pode ser substituído pela radiação natural, barateando o custo do tratamento (SANTANA et al., 2017). A respeito das fontes de ferro, outros materiais vêm sendo estudados, como a pirita, magnetita e hematita (MUNOZ et al., 2015). A hematita é um óxido de ferro que funciona como um material semicondutor e devido ao seu curto bandgap pode coletar luz visível até 600 nm (ASIF et al., 2022). Além disso, trata-se de um mineral abundante, de baixo custo e alta estabilidade, apresentando uma grande área superficial e uma tipologia definida (NIDHEESH, 2015), permitindo o uso como catalisador na reação de Fenton. Assim, o presente trabalho teve como objetivo tratar a mistura aquosa dos fármacos meloxicam e tenoxicam frente ao processo foto-Fenton, empregando radiação solar artificial e hematita como fonte luminosa e catalisador, respectivamente.

MATERIAL E MÉTODOS: Inicialmente, foi preparada uma solução de trabalho contendo os fármacos meloxicam e tenoxicam a uma concentração de 10 mg‧L-1 de cada fármaco em água. Diante disso, foi realizada uma varredura espectral para definição do comprimento de onda característico (λ) em espectrofotômetro de ultravioleta/visível (UV/Vis) (Thermoscientific). Em seguida, no λ selecionado foi construída uma curva analítica na faixa linear de 1 a 15 mg‧L-1. Os reagentes utilizados nos estudos foram peróxido de hidrogênio 30% v/v (Química Moderna), hematita comercial, solução de ácido sulfúrico 5 mol‧ L-1 (Merck) e a solução de hidróxido de sódio 0,1 mol‧L-1 (Merck) para ajuste de pH. Os ensaios foram conduzidos com o sistema foto-Fenton/sunlight durante 120 min, utilizando 50 mL da solução aquosa. A avaliação das variáveis [peróxido de hidrogênio], pH e massa de hematita, deram-se a partir de um planejamento fatorial 23, cujos níveis das variáveis testados estão apresentados na Tabela 1 (vede item Resultados e Discussão). Após a obtenção dos resultados, os dados dos ensaios foram tratados no software Statistica 10.0 e assim foi gerada a carta de Pareto com nível de confiança de 95%.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Com o objetivo de avaliar a influência das variáveis (pH, peróxido de hidrogênio e massa de hematita) no processo de tratamento dos fármacos foi realizado um planejamento fatorial, conforme descrito anteriormente na Tabela 1. Para analisar os efeitos significativos com 95% de confiança, a carta de Pareto foi gerada, conforme apresentado na Figura 1 (a). A partir da Figura 1, observa-se que os efeitos principais massa de hematita e concentração de peróxido de hidrogênio, assim como as interações de dois fatores (exceto a interação massa de hematita e pH) são estatisticamente significativos para o nível de confiança avaliado. Tendo em vista que há efeito de interação para que se possa definir as condições ideais de trabalho foram gerados os gráficos de superfície (Figura 1 (b) e (c)). Na Figura 1(b) é possível observar que uma maior taxa de degradação é obtida ao combinar o maior e menor nível (+1, -1) dos parâmetros peróxido de hidrogênio e pH, respectivamente. Os valores das variáveis referentes a estes níveis são 400 mg‧L-1 e 3/4. Ao verificar a Figura 1(c), nota-se que os maiores percentuais de degradação ocorrem para o maior nível de peróxido de hidrogênio (400 mg‧L-1) independente do valor de massa do catalisador aplicada. Logo, as melhores condições para tratar a mistura dos fármacos meloxicam e tenoxicam são 400 mg‧L-1 de peróxido de hidrogênio, pH entre 3 e 4; podendo-se optar pela menor massa de hematita (5 mg). Para estas condições foi possível atingir uma degradação em torno de 73%.

Tabela 1:

Matriz do planejamento fatorial 2[sup]3[/sup] + ponto central (análise em triplicata).

Figura 1:

(a) Gráfico de Pareto; gráficos de superfície das interações entre as variáveis (b) pH e H2O2 e (c) massa de catalisador e H2O2

CONCLUSÕES: Diante do estudo proposto, tem-se que o processo foto-Fenton heterogêneo, empregando radiação sunlight e hematita se mostrou eficiente no tratamento dos fármacos meloxicam e tenoxicam. A partir do planejamento fatorial empregado no estudo, foi possível definir as melhores condições do tratamento e atingir um nível de degradação acima de 73%.

AGRADECIMENTOS: FADE/UFPE, NUQAAPE/FACEPE (APQ-0346-1.06/14), FACEPE.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ASIF, A.H.; RAFIQUE, N.; HIRANI, R.A.K.; WU, H.; SHI, L.; ZHANG, S.; WANG, S.; YIN, Y.; SAUDERS, M.; SUN, H. Morphology/facet-dependent photo-Fenton-like degradation of pharmaceuticals and personal care products over hematite nanocrystals. [b]Chemical Engineering Journal[/b], v. 432, p. 134429, 2022.
MUNOZ, M.; PEDRO, Z. M.; CASAS, J. A.; RODRIGUEZ, J. J. Preparation of magnetite-based catalysts and their application in heterogeneous Fenton oxidation–a review. [b]Applied Catalysis B: Environmental[/b], v. 176, p. 249-265, 2015.
NAPOLEÃO, D. C.; SANTANA, R. M. R. Review on the use of advanced oxidative processes in the degradation of persistent organic pollutants. [b]World Journal of Textile Engineering and Technology[/b], v. 7, p. 63-72, 2021.
NIDHEESH, P. V. Heterogeneous Fenton catalysts for the abatement of organic pollutants from aqueous solution: A review. [b]RSC Advances[/b], v. 5, n. 51, p. 40552–40577, 2015.
SANTANA, R. M. R.; NASCIMENTO, G. E.; NAPOLEÃO, D. C.; DUARTE, M. M. M. B. Degradation and kinetic study of Reactive blue BF-5G and Remazol red RB 133% dyes using Fenton and photo-Fenton process. [b]REGET[/b], v. 21, nº 2, p.104-118, 2017.