Avaliação da adsorção de fármacos presentes em amostras aquosas usando biocarvão de bagaço de cana-de-açúcar - Fonsêca, Mateus Cottorello [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020)
A preocupação com a presença dos fármacos em águas residuárias é global, pelo fato de serem usados no tratamento de doenças humanas e veterinárias. Além disso, os fármacos presentes em águas residuárias podem afetar a fauna e a flora aquáticas, visto que são capazes de causar efeitos ecotoxicológicos. Este estudo avaliou a adsorção de quatro fármacos – ciprofloxacina, norfloxacina, cafeína e carbamazepina – presentes em amostras aquosas usando pastilhas (pellets) de bagaço de cana-de-açúcar torrefadas como adsorvente – resíduo gerado em grandes quantidades nas usinas sucroenergéticas. Inicialmente, o bagaço foi torrefado em quatro temperaturas diferentes (260, 270, 280 e 290°C), após foi caracterizado utilizando análise termogravimétrica (TG/DTG), análise imediata (AI), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de raios X por dispersão em energia (MEV/EDS), análise elementar, área superficial, pH e ponto de carga zero (PCZ). Para verificar a cinética de adsorção de cada fármaco nos biocarvões, foram realizados ensaios individuais em batelada, com diferentes concentrações de cada fármaco em água e esgoto lab-made. Alíquotas das amostras foram retiradas ao longo do tempo para serem analisadas por técnicas cromatográficas para obtenção do tempo de equilíbrio. Por meio das análises de caracterização verificou-se que o biocarvão possui uma superfície irregular e porosa devido a torrefação remover parcialmente lignina e hemicelulose. Observou-se que o diâmetro de poros do biocarvão apresentou variação de 108 a 126 Å (mesoporoso) contribuindo também para adsorção dos fármacos, visto que esses compostos possuem dimensões menores. Os experimentos de pH/PCZ confirmaram que o biocarvão possui em suas superfícies cargas positivas devido ao excesso de íons H + . A torrefação favoreceu a presença de grupos funcionais que permitem realizar interações π-π com os anéis aromáticos dos fármacos. Assim, os experimentos de adsorção apresentaram eficiência de remoção variando de 58 a 93 % para cafeína, 75 a 85 % para a carbamazepina, 80 a 81 % para a ciprofloxacina e 70 a 91 % para a norfloxacina.

The concern about pharmaceuticals compounds in wastewaters is growing globally, since these active compounds are used in human and veterinary treatment. Furthermore, these compounds can cause damages to the aquatic fauna and flora. This study focuses on four pharmaceuticals compounds commonly found in wastewaters samples – caffeine, carbamazepine, ciprofloxacin and norfloxacin. The removal of these compounds by adsorption using sugarcane bagasse pellets – a waste generated in large quantities by sugarcane/ethanol industry. The bagasse was torrified at four different temperatures (260, 270, 280 and 290 °C), afterwards, the pellets were caractherized by thermogravimetry (TG/DTG), proximate analysis, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDX), surface area, pH and point of zero charge. To verify the adsorption kinetics of each compound in the biochars batch tests were performed separately, in water and lab-made sewage samples. Sample aliquots were analyzed by chromatography. Through characterization biochar presents a rough and porous surface due to the torrefaction that partially removed the lignocellulosic biomass. The pore diameter of the biochar varied from 108 to 126 Å (mesoporous), also contributing to the adsorption of the pharmaceuticals compounds. The pH/PZC experiments confirmed that the biochar has positive charges on its surfaces due to the excess of H + ions. The biochar presents functional groups able to perform π-π interactions with the aromatic rings from pharmaceuticals compounds. In the adsorption experiments biochar showed efficiency to remove 58 to 93% of caffeine, 75 to 85% of carbamazepine, 80 to 81% of ciprofloxacin and 70 to 91% of norfloxacin.
Evaluation of the adsorption of pharmaceuticals compounds present in aqueous samples using sugarcane bagasse biochar
Keywords: Fármacos; Águas residuárias; Adsorção; Biocarvão; Batelada; Pharmaceuticals compounds; Wastewater; Adsorption; Biochar; Batch