Utilização de processos oxidativos avançados para remediação de águas contaminadas por toxinas produzidas por cianobactérias

Abstract

Resumo: O processo de eutrofização das águas naturais favorece o crescimento exagerado de cianobactérias, as denominadas florações ou "blooms". Estes microrganismos são os principais produtores de geosmina e 2-metilisoborneol (2-MIB), além de toxinas hepatotóxicas e neurotóxicas, como a hepatotoxina microcistina-LR. Devido à grande parte das atuais tecnologias de tratamento de água se mostrar ineficiente para remoção total destes compostos, a necessidade de desenvolver novas alternativas de tratamento se torna evidente. Dentro deste contexto, destacam-se os processos oxidativos avançados (POAs), principalmente em razão da sua já comprovada eficiência de degradação frente a inúmeros substratos resistentes. O presente trabalho teve como objetivo verificar o potencial dos principais POAs, tanto homogêneos quanto heterogêneos, em relação à degradação de soluções aquosas contendo geosmina, 2-MIB e microcistina-LR. Em etapas preliminares, cânfora foi utilizada como substrato modelo. Dentre os POAs utilizados nesta primeira etapa, o processo Foto-Fenton com radiação UVA apresentou os melhores resultados, seguido do processo UV/H2O2, do Foto-Fenton com radiação UVC e do Foto-Fenton com radiação solar. Nos estudos de degradação de 2-MIB e geosmina, destacaram-se o processo UV/H2O2 (100% de remoção após 15 minutos), seguido do Foto-Fenton com radiação UVA 50%) e Foto-Fenton com radiação solar (40%). Como esperado, processos com radiação UVC foram mais eficazes do que os que utilizaram radiação UVA e solar. Quanto à degradação de microcistina-LR, o processo UV/H2O2 mostrou-se o mais eficiente (100% de remoção após 15 minutos), seguido do Foto-Fenton com o reator solar do tipo CPC e do processo Foto-Fenton com radiação UVA e do processo Foto-Fenton solar em reator de bancada, que mostraram resultados semelhantes. A alta eficiência do reator solar do tipo CPC na degradação da microcistina-LR permite que trabalhos futuros explorem melhor a potencialidade deste sistema, principalmente no sentido de ampliar a escala de tratamento. Em relação à toxicidade de microcistina-LR, nenhum dos três organismos utilizados nos bioensaios apresentou sinais de alterações em relação às amostras testadas

Abstract: Natural water eutrophication processes promote cyanobacteria blooms. These microorganisms are the main producers of geosmin and 2-methylisoborneol (2-MIB), in addition to hepatotoxic and neurotoxic compounds such as microcystin-LR. The lack of appropriate water treatment technologies to remove these harmful compounds calls for the development of alternative water treatments. Among the possible treatments, advanced oxidation processes (AOPs) are the most indicated since they are efficient in degrading several resistant substrates. The objective of this study was to verify the efficiency of the main AOPs, both homogeneous and heterogeneous, to degrade aqueous solutions containing geosmin, 2-MIB and microcystin-LR. In the early stages of this study, camphor was used as the model substrate. Among the AOPs used in this first phase of the project, the Photo-Fenton process with UVA radiation yielded the best results, followed by UV/H2O2, Photo-Fenton with UVC radiation and lastly, the Photo-Fenton with solar radiation treatment. In the 2-MIB and geosmin degradation assays the most successful treatments were the UV/H2O2 (100% of removal after 15 minutes of treatment), then the Photo-Fenton with UVA radiation (50%) and finally, the Photo-Fenton with solar radiation (40%). As expected, treatments with UVC radiation were more efficient than the ones with UVA or solar radiation. As to the microcystin-LR degradation, the UV/H2O2 treatment was the most efficient (100% of removal after 15 minutes of exposure), followed by the Photo-Fenton with solar reactor PCP and then by two other treatments: the Photo-Fenton/ UVA radiation and the Photo-Fenton table solar reactor. The high degrading efficiency of the solar reactor CPC on the microcystin-LR provides a solid base for future work on the potential of this system, especially in terms of expanding treatment scale. None of the three microorganisms used in this study’s essays presented any alterations due to the microcystin-LR toxicity