Environmental and human health risk associated with the removal of pharmaceuticals from sewage in a hybrid osmotic membrane bioreactor and membrane distillation

Abstract

Os fármacos vêm sendo cada vez mais detectados em efluentes brutos e tratados, águas superficiais e até mesmo em água potável, o que é de grande preocupação ambiental e de saúde pública. Esses micropoluentes são geralmente encontrados no ambiente aquático em concentrações na faixa de ng L⁻¹ a μg L⁻¹, no entanto, podem causar efeitos adversos ao ecossistema mesmo em baixas concentrações. Para avaliar os impactos causados pelos micropoluentes no meio ambiente, a aplicação de testes ecotoxicológicos é fundamental. Esses testes, em geral, são análises laboratoriais que utilizam organismos vivos expostos por períodos de tempo estabelecidos, para quantificar ou qualificar o efeito tóxico de uma amostra. Desta forma, este trabalho teve como objetivo avaliar a toxicidade associada à remoção de fármacos de esgoto em um biorreator de membrana osmótico híbrido e destilação por membrana (BRMO- DM). Na primeira etapa foi avaliada a remoção de toxicidade pelo BRMO-DM para tratar esgoto sintético fortificado com sete fármacos: 17α-etinilestradiol, cetoprofeno, fenofibrato, fluconazol, loratadina, prednisona e betametasona, na concentração de 2 μg L-1 cada. Os fármacos escolhidos já foram detectados em águas superficiais, águas residuais brutas ou tratadas e até mesmo água potável em diversos locais do mundo. No monitoramento do biorreator foram realizadas análises físico-químicas semanalmente, seguindo o Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 2017). Os testes de toxicidade aguda foram realizados com os organismos Aliivibrio fischeri e Daphnia similis e o teste de toxicidade crônica com Raphidocelis subcapitata. O BRMO-DM apresentou remoções de COD, P-PO43- e N-NH4+ de 90.07, 99.99, 93.01%, respectivamente. O sobrenadante do biorreator apresentou toxicidade para todos os organismos, enquanto o destilado foi tóxico para D. similis e R. subcapitata, o que pode estar relacionado à presença de Mg2+ nessas amostras. Os resultados mostraram a importância da inclusão do parâmetro toxidade nos estudos que objetivam a avaliação dos solutos adequados para a solução osmótica. O esgoto sintético com a mistura de fármacos não foi tóxico para nenhum organismo avaliado, mostrando que a toxicidade desses fármacos pode estar relacionada a concentrações maiores e alertando para a importância de estudos aprofundados sobre o efeito dos fármacos. Desta forma, na segunda etapa do estudo foi feita uma revisão bibliográfica que aborda valores de toxicidade para fármacos e avalia se esses compostos representam um risco ao meio ambiente e à saúde humana. A plataforma Scopus foi selecionada como o principal banco de dados para a busca na literatura. Dos 140 artigos pesquisados, 39 fármacos de 9 classes terapêuticas foram selecionados para avaliação. Além disso, foi realizada a avaliação de risco humano e ambiental para cada fármaco, de acordo com a metodologia proposta pela European Commission (1996). A avaliação de risco com os dados da literatura mostrou que diclofenaco, naproxeno, eritromicina, roxitromicina e 17β-estradiol apresentaram alto risco agudo e crônico para o meio ambiente, enquanto o 17α- etinilestradiol apresentou alto risco à saúde humana. Isso mostra o potencial desses fármacos em causar efeitos adversos ao ecossistema e aos seres humanos e estabelece a prioridade de suas remoções por meio de tecnologias avançadas.