Novos adsorventes sustentáveis para remediação ambiental de contaminantes emergentes em águas e efluentes

Abstract

A presença de fármacos no meio ambiente representa uma crescente preocupação ambiental devido à sua persistência, aos potenciais efeitos toxicológicos e à ocorrência simultânea de diferentes compostos em matrizes aquáticas complexas. Nesse contexto, este estudo apresenta como principal diferencial a avaliação da remoção simultânea de uma mistura complexa de cinco fármacos: cefalexina (CFX), ciprofloxacina (CIP), diclofenaco (DCF), fluorouracil (FRC) e sulfametoxazol (SMX); tanto em água ultrapura quanto em matriz de efluente. Para isso, foi sintetizado um biocarvão magnético derivado de lodo de estação de tratamento de esgoto, promovendo simultaneamente a valorização de um resíduo e a obtenção de um material adsorvente destinado à remoção de contaminantes emergentes. Os materiais foram preparados por impregnação de ferro, a partir da precipitação na forma de tereftalato de ferro, seguida de tratamento térmico sob atmosfera de nitrogênio a 600, 700 e 800 °C, sendo posteriormente caracterizados quanto às suas propriedades físico-químicas. Os experimentos de adsorção foram realizados sob condições otimizadas de pH = 7,5 e suspensão contendo 1 g L⁻¹ do adsorvente. Entre os compostos avaliados, a CIP apresentou as maiores taxas de remoção, variando de 80 a 100% nos experimentos em batelada e em fluxo contínuo. Visando ampliar a aplicabilidade do material e reduzir a dispersão do adsorvente no meio aquoso, o biocarvão foi posteriormente incorporado a membranas de nanocelulose. Os nanocristais de celulose (CNCs), obtidos por diferentes rotas e comparados a uma suspensão comercial, foram utilizados na produção de membranas puras e contendo biocarvão, utilizando 1,4-butanodiol diglicidil éter (BDDE) como agente de reticulação. Nos ensaios realizados com a matriz de efluente contendo simultaneamente os cinco fármacos, as membranas alcançaram taxas de remoção de até 36% para CFX e 70% para CIP. Dessa forma, o estudo demonstra a viabilidade da utilização de biocarvão produzido a partir de lodo de esgoto, bem como de sua incorporação em membranas de nanocelulose, para a remoção de múltiplos contaminantes farmacêuticos em condições mais próximas às encontradas em sistemas reais de tratamento de águas residuárias.