ARTIGO TÉCNICO CIENTÍFICO - ANÁL A NÁLISE ISE INSTRUMENTAL INSTITUTO POLITÉCNICO – CENTRO UNIVERSITÁRIO UNA
POLUENTES EMERGENTES: MÉTODOS DE IDENTIFICAÇÃO E TRATAMENTO Alessandra Gonçalves, Gonçalves, Elizabete Geralda Tavares da Cruz, Thaís T haís Regina Santos de Souza. Professor: Rodrigo Professor: Rodrigo da Silva Alves
Resumo - Os poluentes emergentes podem ser descritos como qualquer substância
química ou microorganismos que não tem sido monitorados e podem, potencialmente, se tornar uma fonte de contaminação para o meio ambiente. O presente trabalho tem como objetivo, através de uma revisão bibliográfica, conceituar os poluentes emergentes e pontuar os métodos e as tecnologias atualmente disponíveis para a identificação e remoção destes compostos, sendo estas informações de extrema importância para o densenvolvimento densenvolvimento de regulamentos, nacionais e internacionais, internacionais, que possam controlar a emissão dessas substâncias. 1. INTRODUÇÃO
Atualmente, os processos de tratamento de efluentes, tanto municipais quanto industriais, tem se mostrado eficiente na remoção de compostos considerados perigosos e não polares, também chamados de poluentes orgânicos persistentes, e para os metais pesados. A diminuição do descarte destes compostos na natureza tem sido alçanda devido ao estabelecimento de legislações ambientas regulamentadoras que limitam a utilização destes compostos compostos e/ou minizam a liberação dos mesmos no meio ambiente [1]. A Convenção de Estocolmo sobre os Poluentes Orgânicos Persistentes pode ser citada como um exemplo do esforço global na tentativa de restrigir a contaminação ambiental promovida por estas substâncias. Em 2005, o governo brasileiro promulgou o texto desta convenção e se compromoteu em colocar em prática as iniciativas que foram propostas para o controle e fiscalização dos poluentes orgânicos em solo brasileiro [2]. Em relação aos metais metais pesado, o Ministério do Meio Ambiente estabele os limites para estes composto através da Resolução nº 397, de 3 de abril de 2008, que estabele os padrões vigentes para o lançamento destes metais em efluente [3].
Os poluentes emergentes podem ser descritos como qualquer substância química ou microorganismos que não tem sido monitorados ambientalmente e podem, potencialmente, se tornar uma fonte de contaminação para todo o meio ambiente. O que torna esta nova classe de poluente tão perigosa é, exatamente, a falta de informação sobre os seus efeitos nos ecossitemas sistemas aquáticos e a inexistência de leis que regulamentem o seu descarte e, desta forma, aumentem o interesse de pesquisa sobre estas substâncias [4]. Uma enorme e variada quantidade de produtos e compostos químicos sintéticos que adentram o mercado consumidor continuamente termina em corpos hídricos que se constituem em nossas fontes de abastecimento de água. Esses compostos são originários da fabricação de medicamentos para uso humano e veterinário, cosméticos e artigos de perfumaria, sabões, sabonetes e detergentes sintéticos, fertilizantes, fungicidas, herbicidas, inseticidas e produtos de limpeza e de polimento, retardantes de chamas, surfactantes, nanopartículas e muitos outros. A maioria destas substâncias é persistente, ou seja, não sofre degradação rápida quando submetida às condições ambientais e não são retidas ou degradadas sob as condições de tratamentos amplamente utilizadas. Pesquisas têm demonstrado que muitos desses compostos não são completamente removidos durante o tratamento convencional de efluentes, em especial os domésticos [5]. O presente trabalho tem como objetivo, através de uma revisão bibliográfica, conceituar os poluentes emergentes e pontuar os métodos e as tecnologias atualmente disponíveis para a identificação e remoção destes compostos, sendo estas informações de extrema importância para o densenvolvimento de regulamentos que possam controlar a emissão dessas substâncias. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 O con ceito de polu entes emergentes
Os compostos, ditos emergentes grupo de químicos sintéticos, utilizados na indústria, agricultura, em bens de consumo humano, ou os produtos de degradação em processos industriais ou de combustão, potencialmente perigosos. Representam risco a saúde do ecossistema, devido capacidade de bioacumulação, à diversidade encontrada e o pouco estudo das suas fontes, comportamento, distribuição, níveis e efeitos ambientais. Atualmente são conhecidos mais de 28 milhões de compostos orgânicos sintéticos, sendo que cerca de apenas 1%, são regulamentadas por organismos nacionais e internacionais. Podem ser citados como compostos sintéticos:
retardantes de fogo (bifenilas polibromadas, PBBs), difenil éter polibromados (PBDEs), compostos perfluorados, parafinas, pirenos e naftalenos policlorados, ftalatos,
dioxinas
bromadas(PBDD/DF’s),
dioxinas
fluoradas
(PFDD/DF’s),
medicamentos, cosméticos, entre outros [6]. Estas substâncias têm sido introduzidas no ambiente em larga escala, e devido às suas propriedades físico-químicas, como persistência, volatilidade, lipofilicidade, etc. são amplamente distribuídas no ambiente e podem impactar a saúde ambiental por um período de tempo relativamente longo [5]. Existem várias fontes de emissão de contaminantes emergentes, entre elas podem ser citadas os rejeitos industriais, rejeitos urbanos, estações de tratamento e mesmo o desmonte de material contaminado. Porém o que mais têm preocupado os pesquisadores são o esgoto in natura, despejado diretamente nos corpos hídricos, e as estações de tratamento de esgoto, pois por esta via, os contaminantes emergentes entram em contato continuamente com ambiente aquático, uma vez que as estações de tratamento de água e esgoto em sua grande maioria não possuem tecnologias para a remoção destes contaminantes [5]. As tabelas 1 e 2 abaixo apresentam algumas fontes de contaminantes emergentes encontrados na água [7]. Tabela 1: Contaminantes de origem fármacos Classe Anti bioti cos de us o humano e veterinário Analgési cos e anti fl amat órios Ansiolíticos e an ti depressivos Reguladores l ipídicos β-Bloqueadores
Agentes de co ntrast e de raios-X
Exemplo
Eritromicina, sulfametoxazole Ibuprofeno, paracetamol Diazepam Benzafibrato, ácido clofíbrico. Metrolol, propanolol
Iopromida, diatrizoato
Cocaína, anfetamina
Drogas ilegais
Fonte: SODRÉ et. al., 2007.
Tabela 2: Contaminantes de origem higiene pessoal Classe
Exemplo
Fragrâncias
Nitro, policíclico e macrocíclico almíska
Agentes d e pr oteção solar Repelentes de insetos
Benzofenoma metilbenzilideno Cânfora N-N-dietoluamida Triclosan
Anti sséti cos
Clorofeno Fonte: SODRÉ et. al., 2007.
2.2 Impactos
dos
poluentes emergentes
no
meio
ambiente c omo
interferentes endócrin os
Entre os compostos emergentes, existem substâncias que possuem a capacidade de afetar o sistema endócrino, tais como, substâncias sintéticas (alquilfenóis, pesticidas, ftalatos, policlorados de bifenilas (PCB), bisfenol A, substâncias farmacêuticas, entre outras) e substâncias naturais (estrogênios naturais e fitoestrogênios) [7]. Pesquisadores internacionais definem interferente endócrino como uma substância química que, mesmo presente em concentração extremamente baixa, é capaz de interferir no funcionamento natural do sistema endócrino. Por isso, tais substâncias são mundialmente denominadas “endocrine disruptors” (EDs) ou ainda “endocrine disrupting compounds or chemicals” (EDCs). No Brasil, devido haver
poucos pesquisadores trabalhando com esta temática, pode-se encontrar denominações como: perturbadores endócrinos, disruptivos ou disruptores endócrinos, desreguladores endócrinos, interferentes endócrinos, estrogênios ambientais, dentre outras [8].
Os estrógenos, dentre os hormônios sexuais, têm recebido maior atenção devido serem compostos extremamente ativos biologicamente, e por estrem relacionados à etiologia de vários tipos de cânceres. Os estrógenos naturais 17β-estradiol (E2), estriol (E3), estrona (E1) e o sintético 17α -etinilestradiol (EE2), desenvolvido para uso
médico em terapias de reposição e métodos contraceptivos, são os que despertam maior preocupação, tanto pela potência como pela quantidade contínua introduzida no ambiente [9]. A presença de estrógenos, tanto naturais como sintéticos, em efluentes de estações de tratamento de esgoto, esta relacionada com a excreção de hormônios por mamíferos, com destaque para os seres humanos, e em especial as mulheres em idade reprodutiva ou em período de gestação [7]. 2.3 Métodos de Identif icação dos poluentes emergentes
A maioria dos métodos analíticos utilizados na detecção dos poluentes emergentes baseam-se no emprego de cromatrografia líquida ou gasosa acoplada à espectroscopia de massa combinada com um método de extração em fase sólida [1]. O método analítico ideal a ser empregado na determinação destes contaminantes seria aquele capaz identificar a presença destes compostos de forma direcionada e não direcionada, pois existe uma numerosa variedade dos tipos destes poluentes, bem como uma alta varialiabilidade no descarte, tanto temporal quanto espacial. Por exemplo, nos meses de frio há um aumento no uso de pseudoefedrinas, constituintes dos descongestionantes nasais, e folcodinas, usadas em xaropes de tosse. Já nos meses da primavera, o uso de antiestamínios cresce em decorrência do aumento do número de casos alérgicos. Esta alta variabilidade faz com que o tipo de análise a ser utilizada tenha que ser de alta precisão e, consequentemente, o investimento seja muito alto [10]. Outra dificuldade encontrada na quantificação dos contaminantes emergentes é o fato dos métodos análicos usados na determinação da qualidade da água serem, em sua maioria, baseados no monitoramento dos analitos em fase aquosa. No entanto, uma grande parte dos poluentes emergentes são fortemente polares e se adsorvem facilmente nas partículas suspensas presentes no meio aquoso. Sendo assim, estes compostos não são conseguem identificados quando somente a fase aquosa é analisada. Entretanto, as análises de particulados exigem o emprego de etapas prévias de extração para que haja a liberação das moléculas de interesse do meio
sólido para o meio aquoso. Esta etapa adicional aumenta o custo e o tempo gasto para a realização da análise, o que difilculta o emprego desta metodologia [10]. No entanto, a maior limitação na análise de contaminantes emergentes permanece sendo a falta de métodos analíticos que possam quantificá-los em baixas concentrações. (ng L-1). Além disso, o fato destes compostos não estarem listados nos regulamentos vigentes como poluentes ambientais faz com que o interesse no desevolvimento de metodologias e tecnologias sejam praticamente inexistentes. Entretanto, é possível encontrar algumas metodologias analíticas para a determinação alguns poucos grupos de contaminantes descritas na literatura, mas estes métodos ainda necessitam se melhorados em termos de sensibilidade e seletividade, especialmente para as análises de matrizes complexas, como é o caso da água residual [1]. 2.4 Método s de tr atamento para pol uentes emergentes
Os contaminantes emergentes, devido á sua periculosidade, têm se tornado um problema ambiental. Mesmo em concentrações baixas, esses poluentes podem trazer efeitos nocivos aos organismos vivos que entrarem em contato com eles, por este motivo, diversos estudos têm se dirigidos aos contaminantes emergentes, a fim de se conhecer sua ocorrência, concentração, tratamento e efeitos. Eles não fazem parte de um programa de monitoramento de rotina, portanto processos de tratamento específicos precisam ser otimizados. Ozonização, radiação ultravioleta (UV), filtração por membrana, e adsorção por carbono ativado são tratamentos em potencial que poderiam promover uma efetiva remoção de contaminantes emergentes. Entretanto, a implementação destas técnicas podem aumentar custo da estação de tratamento de esgoto. As tecnologias mais promissores para o tratamento de poluentes emergentes são descritos abaixo:
Filtração por membrana – O mecanismo de remoção de disruptores endócrinos, que, geralmente, possuem massa molecular inferior às massas moleculares de corte de algumas membranas, está associado à adsorção no material em suspensão e na matéria orgânica presentes na água bruta e acumulada na superfície da membrana. As partículas de maiores dimensões, associadas aos DEs, têm, assim, a possibilidade de serem removidas com maior eficiência. A Organização Mundial da Saúde – OMS avalia que, dependendo dos tipos de membranas utilizadas e de suas características
operacionais, a remoção máxima de vírus, bactérias e protozoários pode ser superior 6,5, 7 e 8 ordens de magnitude, respectivamente [11].
Adsorção por carvão ativado – Unidades de carvão biologicamente ativado são sistemas utilizados em tratamento avançado de água, principalmente para remover material orgânico (geralmente biodegradável), material não orgânico (compostos estáveis e de difícil degradação) e organismos patogênicos, contidos em águas superficiais ou subterrâneas. A remoção de contaminantes é processada através de três mecanismos básicos: biodegradação, adsorção de micropoluentes e filtração de sólidos suspensos [11].
Processo oxidativos avançados – Este tipo de processo tem como
característica a degradação completa dos poluentes, através da geração de radicais hidroxila altamente oxidantes, os quais reagem com um número grande de compostos orgânicos, degradando-os em CO 2 e H 2O, ou produtos mais biodegradáveis ou atóxicos. [12].Os processos oxidativos avançados podem ser classificados em Sistemas Homogêneos e Heterogêneos: o
Sistema Homogêneo – caracteriza-se pela geração de radicais de hidroxila em uma única fase. São exemplos desse tipo de sistema a Fotólise, a Ozonização, a utilização do peróxido de Hidrogênio e o processo Fenton / Foto-Fenton (H 2O2/Fe+2), na presença ou não da luz ultravioleta (UV).A luz UV tem a função de dissociar o peróxido de hidrogênio em dois radicais de hidroxilas [12].
o
Sistemas heterogêneos – nestes sistemas existem a presença de catalisadores semi-condutores.OS semi-condutores são substâncias que aumentam a velocidade da reação para atingir o equilíbrio sem alteração química. A literatura menciona diversos trabalhos envolvendo vários catalisadores semicondutores, como: TiO 2, ZnO, Fe2O3, SiO2. Dentre todos estes, o dióxido de titânio é o fotocalisador mais ativo e o que vem sendo mais utilizado em tratamento de águas de efluentes, para a degradação de compostos orgânicos presentes nessas águas [12].
3. Conclusão
Apesar do alto risco ambiental relacionado com o descarte contínuo de contaminantes emergentes no meio ambiente, os métodos de identificação e
tratamento destes composto ainda não se encontra totalmente desenvolvidos sob o ponto de vista tecnológico. A falta de informações sobre as interações destes compostos no meio ambiente e o seu impacto, mesmo que em pequenas concentrações, durante um longo período de tempo, fazem destas substâncias um risco ainda maior para tanto para os seres humanos quantos para o ecossistemas aquáticos. Estes fatores tornam a implemetação de um sistema regulatório crucial para o controle da emissão dos poluentes emergentes, e o consequente aumento o interesse em pesquisas que possam elucidar os efeitos destas substâncias no meio ambiente. 4. Referências Bibliog ráficas
[1] PETROVIC, MIRA; GONZALEZ, SUSANA; DAMIÀ, BARCELÓ. Analysis and removal of emerging contaminants in wastewater and dr inking water . Institute of
Research Chemistry and Ambient of Barcelona, [s.a.]. [2] MMA – Ministério do Meio Ambiente. Convenção de Estocol mo sobr e Poluentes Persistentes .
Orgânicos
Disponível
em:
http://www.mma.gov.br/estruturas/smcq_seguranca/_publicacao/143_publicacao160 92009113044.pdf . Acessado em: jun. de 2016. [3] BRASIL. Resolução n° 397, de 3 de abril de 2008. Altera o inciso II do § 4° e a Tabela X do § 5°, ambos do art. 34 da Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA no 357, de 2005, que dispões sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançmento de efluentes. Diário Oficial da União , Brasília, DF,
7
de
abril
de
2008.
Disponível
em:
<
http://www.mma.gov.br/port/conama/legislacao/CONAMA_RES_CONS_2008_397.p df >. Acessado em: jun. de 2016. [4] RAGHAV, MADHUMITHA et. al. Contaminants of Emerging Concern in Water . Water Resources Center, College of Agriculture and Life Sciences, The University of Arizona,
2013.
Disponível
em:
<
https://wrrc.arizona.edu/sites/wrrc.arizona.edu/files/Arroyo2013LR_0.pdf >. Acessado em: jun. de 2016.
[5] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE QUÍMICA – ABQ. Contaminantes Emergentes . Rio
de
Janeiro,
ano
81,
n.
738,
2013.
Disponível
em:
http://www.abq.org.br/rqi/dl.php?arquivo=2013/738/RQI-738.pdf . Acesso em: jun. de 2016. [6] FILLMANN, G. Poluentes emergentes - o risco da contaminação ambiental pelo desconhecido. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Departamento de
Oceanografia.
Disponível
em:
http://www.eesc.usp.br/ecotox/arquivos/resumos/ResumoGFIlman_.pdf . Acesso em: jun. de 2016. [7] SODRÉ, F.; LOCATELLI, M.; MONTAGNER, C.; JARDIM, W. Origem e destino de interferentes endócrinos em águas naturais. Caderno Temático, Universidade Estadual de Campinas, v. 6, Abr 2007. [8] GHISELLI, Gislaine; JARDIM, Wilson F. Interferentes endócrinos no ambiente. Quím. Nova, São Paulo , v. 30, n. 3, p. 695-706, June 2007 .
Disponível em:
. Acesso em: jun. de 2016. [9] BILA, S. M.; DEZOTTI, M. Desguladores Endócrinos no Meio Ambiente: Efeitos e Consequências. Quím. Nova, Rio de Janeiro, v. 30, n. 3, p. 651 – 666, 2007. Disponível em: < http://www.scielo.br/pdf/qn/v30n3/26.pdf >. Acesso em: jun. de 2016. [10] PETRIE, B.; BARDEN, R.; KASPRZYK-HORDERN, B. A review on emerging contaminants in wastewaters and the environment: current knowledge, understudied areas and recommendations for future monitoring. Water Research , v. 72, p. 3 – 27, 2015.
Disponível
em:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135414006307. Acesso em: jun. de 2016. [11] HESPANHOL, I. Reúso Potável Direto e o Desafio dos Poluentes Emergentes. Revista USP, São Paulo, n. 106, p. 79-94, Julho/Agosto/Setembro 2015. Disponível
em: < http://www.revistas.usp.br/revusp/article/viewFile/109120/107625>. Acesso em: jun. de 2016. [12] SOUZA, D. P. Avali ação de Contam inantes Emer gentes do ti po HPA no Riacho dos Algodoais Suape – PE, e Tratamento via Processo Oxidativo
Avanç ado . 2012. 103 f. Dissertação
(Mestrado em Engenharia Química) –
Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2012.
