ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Avaliação da degradação do fármaco propranolol utilizando processos oxidativos avançados.
AUTORES: Pontes Silva, D. (UFPB) ; Pereira Aureliano, A.K. (UFPB) ; Oliveira Cunha, C. (UFPB)
RESUMO: Os fármacos são considerados contaminantes emergentes e em sua maior parte não são regulamentados. O objetivo deste trabalho é avaliar a degradação de propranolol em água que simule efluente de indústria farmacêutica. A degradação por fotólise UVC 60W durante 6h atingiu 29,6%. Para o processo UV/H2O2, a melhor condição de degradação foi 94,6%, obtida quando potência da lâmpada e [H2O2], são respectivamente iguais a 60W e 2mmol.L-1, em 60min. No processo de Fenton, a melhor resposta foi de 41,1%, obtida na condição [Fe]=0,125 mmol.L-1 e [H2O2]=4 mmol.L-1, em 60min. Utilizando o processo de foto-Fenton o valor de degradação foi de 98,3% em 15min. Os resultados demonstram que o tratamento proposto pode ser empregado para minimizar a geração de resíduos, recuperar e preservar o meio ambiente.
PALAVRAS CHAVES: propranolol; processos oxidativos avan; planejamento fatorial
INTRODUÇÃO: O crescimento populacional mundial e a forte expansão industrial resultaram na contaminação dos corpos hídricos (MELO et al., 2009). A produção de fármacos no mundo é da ordem de toneladas por ano, com aplicação na medicina humana e veterinária (BILA, DEZOTTI,2003).
Os fármacos são considerados contaminantes emergentes e em sua maior parte não são regulamentados (TERNES et al.,2007). Estes produtos dificilmente biodegradáveis têm sido lançados continuamente no meio ambiente (KASPRZYK-HORDERN et al.,2009).
Apenas nos últimos anos, o destino e a liberação de fármacos no ambiente aquático foram reconhecidos como uma das questões mais urgentes da química ambiental, mesmo considerando que os parâmetros de água potável atual não exigem limites ambientais para aproximadamente 7.000 compostos farmacêuticos (CHATZITAKIS et al.,2008).
Propranolol é um agente bloqueador de receptores beta-adrenérgicos não seletivo. Este fármaco é utilizado em tratamentos da hipertensão, angina pectoris, arritmias cardíacas e infarto do miocárdio.
Estudos demonstraram que o tratamento convencional por tratamento biológico nas estações de esgoto muitas vezes, removem apenas parcialmente a maioria dos fármacos entre 20‐90%, demonstrando assim, risco potencial destes compostos contaminarem as águas superficiais e subterrâneas (BROWN et al.,2006).
Os processos oxidativos avançados, têm-se destacado como uma alternativa ao tratamento de uma grande variedade de compostos orgânicos e inorgânicas (XAVIER et al.,2005). Sua grande vantagem é que se trata de um processo destrutivo, em que o contaminante é degradado através de reações de oxidação química intermediadas pelo radical hidroxila (BIGDA,1995).
O objetivo deste trabalho é avaliar a degradação de propranolol em água que simule efluente industrial.
MATERIAL E MÉTODOS: Foram empregados dois reatores do tipo batelada constituído por três lâmpadas fluorescentes UVA e UVC com uma potência nominal de 20W.
O procedimento experimental consistiu no preenchimento dos tanques, empregando um efluente sintético contendo propranolol numa concentração de 25 mgL-1. A solução foi mantida sob agitação, com o auxílio de um sistema de borbulhamento por injeção de ar.
Para fotólise, a solução aquosa contendo propranolol foi transferida para câmaras de irradiação 60W utilizando lâmpadas fluorescentes UVA e UVC. Durante a reação foram coletadas amostras após 5, 15, 30, 60, 120, 180, 240, 300 e 360 minutos.
O processo oxidativo utilizando H2O2/UV foi avaliado a partir da aplicação de um planejamento fatorial 22 completo com ponto central em triplicata. As duas variáveis utilizadas nesta etapa são a concentração de peróxido de hidrogênio e potência da lâmpada, onde os níveis desta última varia de 20, 40 e 60W do tipo UVC. Os níveis da concentração de H2O2 igual a 2, 4 e 6 mmol L-1, foram definidas a partir de sua otimização de modo univariado.
Fenton foi avaliado aplicando um planejamento fatorial 22 completo com ponto central em triplicata. As duas variáveis utilizadas nesta etapa são a concentração de peróxido de hidrogênio e ferro. Os níveis da concentração de H2O2 foram as mesmas do processo H2O2/UV. A concentração do ferro foi escolhida dentro do limite de descarte permitido por lei, fixando em 0,05; 0,125 e 0,2 mmol L-1.
A avaliação do processo foto-Fenton foi realizada a partir da melhor condição do processo Fenton, aplicando também a melhor condição de radiação obtida anteriormente, ou seja, lâmpada de 60W do tipo UVC.
A absorbância foi medida no equipamento Agilent G 1369A, em um comprimento de onda igual a 291 nm.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Conforme os espectros do fármaco propranolol por fotólise oxidativa durante 6 horas utilizando lâmpada UVA com 60W, foi possível observar nenhuma degradação significativa. Já as análises usando-se a lâmpada UVC, mostrou-se mais eficiente na degradação do propranolol em comparação ao uso da lâmpada UVA, usando-se a mesma potencia máxima de 60W, chegando a 29,6% ao fim do processo (Figura 1).
Isto se deve ao fato da lâmpada UVC possuir um menor comprimento de onda da radiação, e, conseguintemente, uma maior quantidade de energia é absorvida por concentração do reagente. Sendo assim, as radiações absorvidas no ultravioleta com menor comprimento de onda, contribuem mais facilmente para o início de reações químicas (fotoquímicas), do que aquelas com comprimentos de onda maiores.
Para o processo UV/H2O2, a melhor condição de degradação foi de 94,6%, obtida quando os dois fatores, potência da lâmpada e concentração de peróxido de hidrogênio, encontram-se nos seus níveis superiores e inferiores, respectivamente (60W e 2mmol.L-1 H2O2), como ocorre no ensaio 2, para o intervalo de 60 minutos de tratamento (Figura 2).
Uma vez que o ensaio 5 (ponto central) foi realizado em triplicata, uma estimativa conjunta do erro puro associado com um efeito pode ser calculado. O erro puro estimado foi de 0,8% para um intervalo de confiança de 95%.
No processo de Fenton, a melhor condição na degradação de propranolol foi de 41,1%, obtida quando a variável [Fe] e [H2O2] encontram-se nos seus níveis centrais, 0,125mmol.L-1 e 4mmol.L-1, respectivamente, conforme observa-se no ensaio 5, em 60min. O erro puro estimado foi de 6,1% para um intervalo de confiança de 95%.
Utilizando o processo de foto-Fenton a percentagem de degradação obtida para esse processo foi de 98,3% em 15 min de tratamento.
Figura 1
Comportamento do propranolol por fotólise oxidativa durante 6 hora, utilizando lâmpada UV-C com 60W de potência.
Figura 2
Comportamento da degradação da propranolol utilizando processo UV/H2O2 em diferentes ensaios do planejamento 22 durante 60 minutos.
CONCLUSÕES: Após a realização de todas as etapas do projeto, pode-se observar que com a aplicação de processos oxidativos avançados para a degradação da tetraciclina em água que simule um efluente de indústria farmacêutica se mostrou eficiente. Podendo utilizar o tratamento proposto para minimizar a geração de resíduos, recuperar e preservar o meio ambiente.
AGRADECIMENTOS: CNPq
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BIGDA, R. 1995. Consider Fenton's chemistry for wastewater treatment. Chem. Eng. Progr., 12: 62‐66.
BILA, D.; DEZOTTI, M. 2003. Fármacos no meio ambiente. Química Nova 26: 523‐530.
BROWN, K.; KULIS, J.; THOMSON, B.; CHAPMAN, T.; MAWHINNEY, D. 2006. Occurrence of antibiotics in hospital, residential, and dairy effluent, municipal wastewater, and the Rio Grande in New Mexico. Sci. Total Environ., 366: 772–783.
CHATZITAKIS, A.; BERBERIDOU, C.; PASPALTSIS, I.; KYRIAKOU, G.; SKLAVIADIS, T.; POULIOS, I. 2008. Photocatalytic degradation and drug activity recovery of chloramphenicol. Water Research, 42: 386‐394.
KASPRZYK-HORDERN, B., DINSDALE, R., GUWY, A. 2009. The removal of pharmaceuticals, personal care products, endocrine disruptors and illicit drugs during wastewater treatment and its impact on the quality of receiving waters. Water Res., 43: 363–380.
MELO, S.; TROVÓ, A.; BAUTITZ, I.; NOGUEIRA, R. 2009. Degradação de fármacos residuais por processos avançados oxidativos. Química Nova, 32: 188-197.
TERNES, T.; BONERZ, M.; HERRMANN, N.; TEISER, B.; ANDERSEN, H. 2007. Irrigation of treated wastewater in Braunschweig, Germany: an option to remove pharmaceuticals and musk fragrances. Chemosphere, 66: 829-904.
XAVIER, L.; MOREIRA, I.; HIGARASHI, M.; MOREIRA, J., FERREIRA, L. V.; OLIVEIRA, A. 2005. Fotodegradação de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos em placas de sílica impregnadas com dióxido de titânio. Química Nova, 28: 409-413.
