Tackling antimicrobial resistance via secondary wastewater post-treatment using solar irradiated oxidative processes

Abstract

O efluente de Estações de Tratamento de Efluentes (ETEs) contém milhares de cepas resistentes à antibióticos, que carregam numerosos genes de resistência, e suas variantes. Consequentemente, a destinação final desse efluente desempenha um papel crítico na disseminação da resistência antimicrobiana (RAM). Portanto, evitar essa propagação é uma preocupação de saúde pública, tornando essencial a desinfecção do efluente de ETEs. No entanto, as tecnologias convencionais (e.g. processos de cloração e UV) ou avançadas (i.e. ozonização) mostraram-se ineficazes para esse propósito. Em contraste, processos oxidativos avançados são alternativas viáveis, pois os radicais oxidativos formados na reação danificam os constituintes celulares e as estruturas de ácido nucleico por meio de reações de radicais livres. O foto-Fenton constitui um método promissor, promovendo a remoção efetiva de bactérias resistentes a antibióticos (BRA) e dos genes de resistência associados (GRA). No entanto, considerando o pH natural do efluente (6,0 – 7,5), a principal limitação desta aplicação é o pH ideal de operação (2,8 – 3,0). Uma alternativa aplicável é a adição intermitente de ferro, que garante a presença de espécies reativas de Fe2+ ao longo do tratamento com pH circunneutro. Essa estratégia tem se mostrado eficaz e é um diferencial neste trabalho. Além disso, o foto-Fenton pode ser realizado sob luz solar, destacando-se sua aplicação em áreas de alta irradiância. Assim, o fotoFenton solar (FFS) é um tratamento complementar eficiente e ambientalmente sustentável para ETEs. No entanto, enquanto geralmente apenas radicais hidroxila altamente reativos e não seletivos (HO•) são gerados no FFS, o radical sulfato (SO4•−) apresenta maior seletividade e um tempo de meia-vida mais longo. No entanto, a eficiência do FFS aprimorado ainda não está clara. Portanto, este trabalho explora o uso de peróxido (H2O2), persulfato (PS - S2O8 -2) e um sistema combinado (H2O2 e S2O8 -2) como oxidantes. Este trabalho visa combater a RAM por meio do póstratamento do efluente secundário de ETEs usando FFS. Os primeiros resultados publicados indicam a eficácia do FFS para a remoção e inativação de plasmídeos que conferem resistência, limitando a descarga desses vetores, que são cruciais para a disseminação da RAM no ambiente. Além disso, embora a maioria dos estudos tenha se baseado exclusivamente em métodos dependentes de cultura, este é o primeiro estudo que investiga o efeito do FFS em BRA e GRAs por meio de análise metagenômica de alto rendimento (16S rDNA e Whole Genome Sequencing). Resultados como remoção efetiva de ARGs, patógenos de alta prioridade e BRA intrinsecamente multidroga foram melhorias alcançadas no combate à RAM.