Degradation of contaminants of emerging concern in different matrices by advanced oxidation processes : evolution of toxicity and disinfection

Abstract

O consumo crescente de fármacos, produtos de cuidado pessoal, agrotóxicos e outros químicos pela sociedade moderna levou à ocorrência generalizada dessas substâncias no meio ambiente. A detecção desses compostos no ambiente é recente e foi possibilitada pelo desenvolvimento de técnicas avançadas de cromatografia analítica. Desse modo, eles foram denominados “Contaminantes de Preocupação Emergente” (do inglês: CEC). CEC ocorrem em concentrações reduzidas (ng a µg L-1) em águas superficiais e águas residuárias e têm sido associados à toxicidade aguda e crônica, seleção de genes de resistência, mutagenicidade e distúrbios endócrinos. Logo, é necessário que tecnologias efetivas de tratamento sejam implementadas para a remoção de CEC presentes em águas residuárias e superficiais. Nesse contexto, os objetivos desse estudo foram (i) avaliar a aplicabilidade dos sistemas de UVC/H2O2 e UV-C/S2O82- na remoção de losartan potássio (LP), furosemida (FRSM), cafeína (CAF) e carbendazim (CBZ) em água pura e superficial, (ii) investigar a eficiência do fotoFenton solar tradicional (sol/ferro/H2O2) e do foto-Fenton solar modificado (sol/ferro/S2O82-) em pH neutro para a remoção desses CEC em efluente de estação de tratamento de esgoto, e (i ii) avaliar preliminarmente o custo dos tratamentos. Ademais, os impactos dos tratamentos na toxicidade e desinfecção foram avaliados. Esse é o primeiro estudo a propor a aplicação do sistema sol/ferro/S2O82- em pH neutro. A revisão de literatura indicou que melhorias nas condições de saneamento básico devem ser impostas antes que limites sejam estabelecidos para a remoção de CEC. Os resultados obtidos nesse trabalho indicaram que mais de 90% de todos os compostos alvo foram removidos em água pura e superficial por UV-C/H2O2 e UVC/S2O82-. UV-C/ S2O82- atingiu maior mineralização para a CAF e o CBZ e foi mais estável na presença de constituintes da água superficial. Entretanto, a toxicidade gerada durante a degradação do LP por UV-C/S2O82- não foi eliminada após o tratamento. O foto-Fenton solar tradicional (55 mg L-1 de Fe + 50 mg L-1 de H2O2) em pH neutro removeu mais de 80% do total de CEC e o pH se manteve constante durante o tratamento. Porém, o sistema sol/ferro/S2O82- (27,5 mg L-1 de Fe e 282,2 mg L-1 de S2O82-) atingiu 60% de remoção de CEC devido à falta de ferro no sistema. Ambos os processos conduzidos em um reator do tipo carrossel em pH neutro removeram 50% do total de CEC, sendo que nenhum dos tratamentos gerou toxicidade aguda. Além disso, o sistema sol/ferro/S2O82- foi mais eficaz na remoção dos CEC e na inativação de E coli. A análise de custo realizada para ambos os processos de fotoFenton revelaram a competitividade desses tratamentos frente a outras tecnologias avançadas.