Fotodegradação de micropoluentes orgânicos emergentes

Abstract

Os efeitos dos produtos farmacêuticos no ambiente e consequentemente nos seres vivos têm vindo a causar uma inquietação crescente quer na comunidade científica, quer nas entidades gestoras de sistemas de tratamento de águas. Tendo em conta que os mesmos são usados no tratamento e prevenção de doenças, o seu consumo e disseminação nos meios hídricos tem aumentado de forma preocupante. São constantemente desenvolvidas novas substâncias cujo ciclo de vida e efeitos no ambiente são muitas vezes ainda desconhecidos, sendo, por esse motivo, considerados como poluentes emergentes. Entre outros, os antibióticos são um dos grupos de compostos mais usados no tratamento veterinário e humano. Embora utilizados numa extensão semelhante, os fármacos veterinários, como a oxitetraciclina (OTC), não têm sido tão estudados no que respeita aos efeitos da sua emissão e presença nos ecossistemas aquáticos. Assim, na base desta dissertação estiveram presentes duas vertentes de estudo. A primeira vertente incidiu na avaliação da eficiência de degradação da OTC através da fotocatálise heterogénea, com dióxido de titânio (TiO2) e óxido de zinco (ZnO), em diferentes matrizes aquosas (água destilada e de abastecimento público) e condições de ensaio (concentração inicial do catalisador, tempo de exposição e fonte de radiação UV). A segunda vertente recaiu sobre a avaliação da permeabilidade de membranas fabricadas em laboratório, bem como a sua utilização na retenção de OTC em soluções aquosas. Nestes ensaios foram utilizadas membranas com e sem TiO2 na sua constituição, permitindo assim avaliar o efeito da presença desse fotocatalisador nesse processo de separação. Nesta dissertação foi também avaliada a toxicidade da concentração inicial do fármaco, bem como dos subprodutos resultantes da sua oxidação. A determinação das concentrações de OTC foram efetuadas com recurso à técnica laboratorial de espectrometria UV-visível. A melhor eficiência de remoção de OTC foi de 92% obtida nos ensaios de fotocatálise sob radiação da lâmpada UV, com uma concentração de 31 mg.L-1 de ZnO e para um tempo de exposição de 120 minutos. Os resultados dos ensaios de toxicidade realizados indiciam que a aplicaçao da fotocatálise com TiO2 e ZnO suspensos não induz o aparecimento de subprodutos tóxicos na água. Os valores mais satisfatórios em termos de permeabilidade hidráulica e de retenção de OTC foram obtidos com uma membrana com TiO2 na sua composição e podem considerar-se promissores.

The effects of pharmaceuticals in the environment and consequently in living beings have been causing an uneasiness growing in the scientific community and in managing bodies of water treatment systems. Given that they are used in the treatment and prevention of diseases, their consumption and dissipation in water resources has alarmingly increased. Constantly are developed new substances whose life cycle and effects on the environment are often still unknown, and, therefore, considered as emerging pollutants. Among others, antibiotics are one of the groups of compounds commonly used in veterinary and human treatment. Although used to a similar extent, veterinary drugs, such as oxytetracycline (OTC), haven’t been as studied with regard on the effects of their issue and presence in the ecosystems. So, on the basis of this dissertation were present two study sections. The first part focused on the evaluation of the OTC degradation efficiency by heterogeneous photocatalysis, with titanium dioxide (TiO2) and zinc oxide (ZnO), in different aqueous matrices (distilled water and public supply) and test conditions (initial concentration of catalyst, exposure time and UV radiation source). The second part has fallen on the evaluation of membrane permeability manufactured in laboratory as well as their use in OTC retention in aqueous solutions. The membranes used in these tests were with and without TiO2 in its composition, allowing to evaluate the effect of the presence of the photocatalyst in the separation process. On this thesis was also evaluated the toxicity of the initial drug concentration and of the by-products resulting from the oxidation. The determination of OTC concentrations were performed using the laboratory techniques of UV-visible spectroscopy. The OTC better removal efficiency of 92% was obtained in the photocatalysis tests under irradiation of UV light, at a concentration of 31 mg L-1 of ZnO and a time of 120 minutes exposure. The results of the toxicity tests indicate that the application of photocatalysis with TiO2 and ZnO suspended doesn't induce the appearance of toxic by-products in the water. The most satisfactory values in terms of hydraulic permeability and OTC retention, were obtained with a membrane with TiO2 in their composition and that can be regarded as promising.