Remoção de microplásticos da água de abastecimento via filtração direta e em linha com o uso da semente de Moringa Oleifera

Os microplásticos (MPs) tornaram-se um tema de preocupação global por serem um poluente emergente com potencial para afetar a segurança ecológica e a saúde humana. A presença de MPs na água potável oriunda de estações de tratamento de água (ETA) aponta sobre a necessidade de estudos para minimizar este problema, e os tratamentos de água via filtração direta ou em linha ainda não foram devidamente investigados. Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho foi avaliar a eficiência de remoção de MPs da água de abastecimento com baixa turbidez via filtração direta (coagulação–floculação–filtração) e em linha (coagulação–filtração) em ensaios de jar test com filtro de areia acoplado utilizando coagulantes químico (sulfato de alumínio - SA) e natural (extrato salino da semente de Moringa oleifera – ES-SMO). MPs envelhecidos de PVC (MP-PVC-ENV) (15 mg/L, D50 = 15,0 μm) e ácido húmico (10 mg/L) foram adicionados à água sintética para avaliar o desempenho de remoção em faixas de pH de 5,0 a 8,0. As condições ótimas resultaram em mais de 98% de remoção de turbidez com 30 mg/L de ES-SMO e 9 mg/L de SA a pH 6,0, correspondendo a 98,5% e 98,7% de remoção de MP-PVC-ENV, respectivamente, conforme confirmado por contagem de partículas em microscopia eletrônica de varredura. O índice de filtrabilidade de Ives também foi estatisticamente igual nestas condições ótimas. Embora a imagem de flocos não intrusiva tenha revelado diferenças entre agregados coagulado (43–46 μm) e floculado (61–66 μm), a filtração em linha apresentou desempenho equivalente à filtração direta em termos de remoção de MPs, demonstrando que a etapa de floculação da filtração direta era desnecessária. O ES-SMO apresentou desempenho superior em uma faixa mais ampla de pH (5,0–8,0) em comparação com o SA (5,0–7,0). Embora o ES-SMO tenha aumentado o carbono orgânico dissolvido devido à matéria orgânica residual, ele reduziu de forma eficaz a absorbância ultravioleta específica (SUVA) em 88%, indicando remoção eficiente de matéria orgânica natural aromática, normalmente associada à formação de subprodutos da desinfecção. Esses resultados demonstram a viabilidade do uso da semente de M. oleifera como uma alternativa sustentável para a remoção de MPs em tratamentos de água potável por filtração direta e em linha.

Resumo (inglês)

Microplastics (MPs) have become a global concern as they are emerging pollutants with the potential to affect both ecological safety and human health. The presence of MPs in drinking water from water treatment plants (WTPs) highlights the need for further studies to mitigate this issue, as water treatment using direct or in-line filtration has not yet been thoroughly investigated. In this context, the main objective of this study was to evaluate the removal efficiency of MPs from low-turbidity drinking water through direct filtration (coagulation–flocculation–filtration) and in-line filtration (coagulation–filtration) using jar test experiments with a coupled sand filter and employing a chemical coagulant (aluminum sulfate – alum) and a natural coagulant (Moringa oleifera seeds saline extract – SE-MOS). Aged PVC microplastics (Aged-PVC MPs) (15 mg/L, D50 = 15.0 μm) and humic acid (10 mg/L) were added to synthetic water to assess removal performance across pH values ranging from 5.0 to 8.0. Optimal conditions resulted in more than 98% turbidity removal using 30 mg/L SE-MOS and 9 mg/L alum at pH 6.0, corresponding to 98.5% and 98.7% removal of Aged-PVC MPs, respectively, as confirmed by particle counting via scanning electron microscopy. The Ives filterability index (0.00275) was also statistically equivalent under these optimal conditions. Although nonintrusive floc imaging revealed differences between coagulated aggregates (43–46 μm) and flocculated aggregates (61–66 μm), in-line filtration exhibited equivalent performance to direct filtration in terms of MP removal, demonstrating that the flocculation step in direct filtration was unnecessary. SE-MOS showed superior performance over a broader pH range (5.0–8.0) compared with alum (5.0–7.0). Although SE-MOS increased dissolved organic carbon due to residual organic matter, it effectively reduced specific ultraviolet absorbance (SUVA) by 88%, indicating efficient removal of aromatic natural organic matter, which is typically associated with disinfection by-product formation. These results demonstrate the feasibility of using M. oleifera seeds as a sustainable alternative for MP removal in drinking water treatment through direct and in-line filtration.

Palavras-chave

Microplásticos, Filtração direta, Filtração em linha, Coagulantes naturais, Índice de filtrabilidade de Ives, Direct filtration, In-line filtration, Ives filterability index, Natural coagulant

Idioma

Português

Citação

BATISTA, Gabrielle Soares. Remoção de microplásticos da água de abastecimento via filtração direta e em linha com o uso da semente de Moringa Oleifera. 2026. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) - Faculdade de Engenharia de Bauru, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Bauru, 2026.