12° ENTEQUI - DEGRADAÇÃO DO FÁRMACO CETOPROFENO VIA PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS UTILIZANDO RADIAÇÃO UV-C

DEGRADAÇÃO DO FÁRMACO CETOPROFENO VIA PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS UTILIZANDO RADIAÇÃO UV-C

AUTORES: Freitas, R.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Nascimento, G.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Silva, C.O.L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Teixeira, V.E.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Duarte, M.M.M.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO)

RESUMO: A contaminação das águas superficiais se deve ao descarte incorreto de efluentes contendo diversas substâncias, entre elas os fármacos. Os processos oxidativos avançados (POA) surge como uma alternativa de tratamento capaz de atuar na redução da carga orgânica recalcitrante presente nesses efluentes. Dessa forma, a presente pesquisa objetivou estudar a degradação do fármaco cetoprofeno, utilizando os processos POA: Fenton, foto-Fenton e fotoperoxidação, bem como o processo de Fotólise. Os estudos de degradação foram dirigidos no foto-reator UV-C de bancada, com condições de peróxido de hidrogênio otimizadas, conseguindo degradar cerca de 73% do fármaco no período de 2 horas.

PALAVRAS CHAVES: Cetoprofeno; Foto-peroxidação; POA

INTRODUÇÃO: O cetoprofeno é um medicamento derivado do ácido propiônico e possui efeito analgésico e antipirético. Dentre os anti-inflamatórios é um dos mais significantes compostos em níveis de contaminação ambiental (Ahmed, 2017). A presença deste tipo de compostos na água, representa risco a saúde e ao meio ambiente, visto que apresentam a característica de bioacumulação (Apriceno et al. 2019). Sendo assim, é necessário ser removido dos efluentes antes do seu descarte em corpo receptor. Nesse cenário, os processos oxidativos avançados (POA) se destacam como uma forma eficiente de tratamento para remoção de compostos farmacêuticos de meios aquosos. Os POA são processos em que ocorrem reações de oxidações, em sua maioria através do radical hidroxila (•OH) que irá oxidar o contaminante orgânico, em sucessivas reações em cadeia, podendo resultar em sais inorgânicos, água e CO₂. Alguns POA já foram utilizados para a remoção desses compostos como: ozonização, Fenton, foto-Fenton e foto-peroxidação (Wang; Zhuan, 2020; Dalli et al. 2020). Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a degradação do fármaco cetoprofeno através da Fotólise e dos processos de foto-peroxidação, Fenton e foto-Fenton utilizando radiação UV-C.

MATERIAL E MÉTODOS: A solução de trabalho do cetoprofeno (10 mg·L^-1) foi preparada a partir do seu princípio ativo. Em seguida, foi realizada uma varredura espectral para identificação dos comprimentos de ondas característico (λ) do cetoprofeno em espectrofotômetro UV-Vis (ThermoScientific, Genesys 10S). Foi avaliado se ocorreria deslocamento do λ em função do pH da solução (pH 3-4, 4-5 e 5-6). Após essa avaliação, foi construída uma curva analítica (1 a 20 mg·L^-1) no pH natural da solução (5-6). O ácido sulfúrico (H₂SO₄, Dinâmica) 0,2 mol. L^-1 foi utilizado para o ajuste do pH das soluções. Foi realizado um estudo preliminar para avaliar a eficiência da Fotólise e dos POA foto-peroxidação, Fenton e foto-Fenton. Os ensaios com radiação foram realizados no reator descrito por Zaidan et al. (2017), equipado com 3 lâmpadas UV-C (Phillips) de potência 30 W cada, revestido com papel alumínio, por 120 min, em duplicata. As condições experimentais foram: 50 mL da solução de trabalho; concentração de peroxido de hidrogênio ([H₂O₂) (35% v/v/, Química Moderna) de 200 mg·L^-1; pH natural da solução (5- 6) para a Fotólise e foto-peroxidação; pH na faixa 3-4 para Fenton e foto-Fenton e concentração de fero ([Fe]) de 2 mg·L^-1. O sulfato ferroso heptahidratado (F₂SO₄.7H₂O, 99,98%, Vetec) foi utilizando com fonte de ferro. Por fim, para o processo que apresentou maior percentual de degradação foi avaliado o efeito da variação da [H₂O₂] na faixa de 40 a 500 mg·L^-1, em ensaios realizados por 120 min.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: O espectro do cetoprofeno e nas diferentes faixas de pH estão apresentados na Figura 1. Conforme a Figura 1a) o cetoprofeno apresentou λ de 260 nm, semelhante ao encontrado por Martínez et al (2013). Na Figura 1b) pode ser observado que não ocorreu deslocamento do λ nas três faixas de pH avaliadas. A curva analítica foi construída no pH natural da solução (5-6), com LQ de 0,26 mg·L^-1, CV igual a 2,1%, r de 0,99 e do erro residual de 0,04. Em seguida, foi realizado o teste preliminar no qual o processo Fenton não foi capaz de degradar o fármaco, enquanto a Fotólise alcançou 30% de degradação e o foto-Fenton 59%. Como o processo foto-peroxidação apresentou maior degradação (73%), foi realizado um estudo da [H₂O₂] com objetivo de aumentar a sua eficiência. Os resultados do efeito da [H₂O₂] na degradação do cetoprofeno estão mostrados na Figura 2. A avaliação da Figura 2 mostrou que a degradação do cetoprofeno aumenta com o aumento da [H₂O₂] até 200 mg·L^-1, a partir deste valor os % degradação decresceram. Esta redução ocorreu provavelmente devido ao excesso de H₂O₂ que pode agir como sequestrante de •OH afetando a eficiência da reação. Este mesmo efeito foi relatado por Chaves et al. (2020) na degradação de desreguladores endócrinos utilizando foto- peroxidação com radiação UV-C. Santos et al. (2020) afirmam que a presença de aglomerados aromáticos na estrutura do composto dificulta a degradação, o que explica não ter sido alcançado a remoção completa do fármaco em 2h. Desta forma se faz necessário a realização do estudo cinético, a fim de elevar o seu % degradação com o aumento no tempo de exposição à radiação UV-C.

Figura 1

Figura 1 – a) Espectro do Cetoprofeno (10 mg·L-1); b) Espectros do Cetoprofeno nas diferentes faixas de pH.

Figura 2

Figura 2 – Efeito da variação [H2O2] de 40 a 80 mg·L-1 por 2 h.

CONCLUSÕES: Diante dos resultados observou-se que o processo de foto-peroxidação com radiação UV-C promoveu uma maior degradação do cetoprofeno, conseguindo degradar 73% desse composto em 2 horas. Verificou-se que o aumento na concentração de peróxido de hidrogênio acima de 200 mg·L^-1 prejudica a degradação. Devido a estrutura molecular do composto não foi possível alcançar sua completa remoção, sendo necessário a realização posteriores de estudos relacionados a evolução cinética, afim de se atingir maiores percentuais de remoção.

AGRADECIMENTOS: Ao CNPq, FACEPE, PIBIC/UFPE, FADE/UFPE e Núcleo de Química Analítica Avançada de Pernambuco - NUQAAPE (FACEPE, processo APQ-0346-1.06/14).

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AHMED M. J. Adsorption of non-steroidal anti-inflammatory drugs from aqueous solution using activated carbons: Review. Journal of Environmental Management, v. 190, p. 274- 282, 2017.
APRICENO, A.; ASTOLFI, M. L.; GIRELLI, A. M.; SCUT, F. R.; A new laccase-mediator system facing the biodegradation challenge: Insight into the NSAIDs removal. Chemosphere, v. 215, p. 535-542, 2019.
CHAVES, F. P.; GOMES, G.; DELLA-FLORA, A.; DELLEGRAVE, A.; SIRTORI, C.; SAGGIORO, M.; BILA, M. Comparative endocrine disrupting compound removal from real wastewater by UV/Cl and UV/H2O2: Effect of pH, estrogenic activity, transformation products and toxicity. Science of The Total Environment, 2020.
DALLI. B. L. S.; GIROLETTI. C. L.; DALRI-CECATO. L.; DOMINGOS. D. G.; HASSEMOR. M. E. N. Application of heterogeneous photo-fenton process using chitosan beads for textile wastewater treatment. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2020.
MARTÍNEZ. C.; VILARIÑO. S.; FERNÁNDEZ. M.I.; FARIA. J.; CANLE. L. M.; SANTABALLA. J. A. Mechanism of degradation of ketoprofen by heterogeneous photocatalysis in aqueous solution. Applied catalysis b: environmental. 2013.
SANTOS, M. M. M., SILVA, T. D., LUCENA, A. L. A., NAPOLEÃO, D. C.; DUARTE, M. M. M. Degradation of Ketoprofen, Tenoxicam, and Meloxicam Drugs by Photo-Assisted Peroxidation and Photo-Fenton Processes: Identification of Intermediates and Toxicity Study. Water, Air, & Soil Pollution, v. 231, n. 2, p.1-15, 2020
WANG. J & ZHUAN. E. Degradation of antibiotics by advanced oxidation processes: An overview. Science of The Total Environment, 2020.
ZAIDAN, L. E. M.C.; PINHEIRO, R. B.; SANTANA, R. M. R.; CHARAMBA, L. V. C.; NAPOLEÃO, D. C.; SILVA, V. L. Avaliação da eficiência do processo oxidative avançado na degradação de 2-4 diclofenaol empregando reator de radiação UV-C. Rev. Eletrônica Gest. Educ. Tecnol. Ambiente, 2017.