Estudo da potencialidade dos processos oxidativos avançados na remediação de águas contaminadas por microcistina - LR.

Abstract

Resumo: Dentre os muitos efeitos deleterios provocados pelo processo de eutrofizacao de aguas naturais, importante destaque deve ser dado ao surgimento de floracoes de cianobacterias e a consequente geracao de cianotoxinas de potente efeito hapatotoxico (ex. Microcistina-LR). Em geral, rotinas convencionais para potabilizacao da agua se mostram ineficientes para a remocao destes micropoluentes, o que tem estimulado o estudo de novas alternativas de tratamento. O presente trabalho teve como principal objetivo verificar a potencialidade de dois processos oxidativos avancados, fotocatalise heterogenea e processo fotoeletroquimico, em relacao a remediacao de aguas contaminadas por Microcistina-LR. O processo fotoeletroquimico foi aplicado em escala de bancada, inicialmente utilizando-se corante Azul QR-19 como substrato modelo. Nesta etapa, a completa degradacao do corante foi observada em tempos de reacao da ordem de 1 min, quando na presenca de cloreto de sodio. Em funcao dos resultados observados, admite-se que o processo de degradacao seja mediado por especies ativas de cloro, as quais, na presenca de radiacao ultravioleta, permitem a formacao de especies radicalares de maior poder oxidante (ex. radical cloro). A degradacao de Microcistina-LR foi igualmente eficiente, alcancando remoções da ordem de 90% em tratamentos de 1 min. Nos estudos envolvendo fotocatalise heterogenea foi constatada uma elevada eficiencia de degradacao dos dois sistemas estudados (TiO2/UV e ZnO/UV), o que permitiu uma remocao praticamente completa de Microcistina-LR em tempos de reação de 5 min. Quando no modo continuo, o processo fotocatalitico se mostrou igualmente eficiente, permitindo concentracoes de Microcistina-LR residual inferiores a recomendada pela Organizacao Mundial da Saude (1 ƒÊg L-1). Em funcao da complexidade da molecula de Microcistina-LR e das nao menos complexas vias reacionais da fotocatalise, a proposta de mecanismos de degradacao se apresenta bastante dificil. Entretanto, a identificacao de intermediarios de reacao permite sugerir que o processo de degradacao seja iniciado por multiplas hidroxilacoes das insaturacoes dos grupos Adda e Mdha, seguida de quebra de ligacoes mais labeis (ex. ligacao C8-C9 do grupo Adda) e, finalmente, da eliminacao de residuos peptidicos mais reativos, proposta esta que e sustentada por antecedentes da literatura.

Abstract: Among several deleterious effects caused by the eutrophication of natural waters, great emphasis should be given to the appearance of cyanobacterial blooms and the consequent generation of potent hepatotoxic cyanotoxins (ex: Microcystin-LR). Usually, conventional water treatment routines shown to be inefficient for the removal of these micropollutants, a fact that has stimulated the study of new treatment alternatives. This study aimed to verify the potentiality of two advanced oxidative processes (AOP’s), heterogeneous photocatalysis and photoelectrochemical process, toward the remediation of water contaminated with microcystin-LR. The photoelectrochemical process was applied to bench scale, initially using the Blue QR-19 dye as a model substrate. In this step, the complete degradation of the dye was observed in reaction times of about 1 min in the presence of sodium chloride. According to the observed results, it is possible to assume that the degradation process is mediated by active chlorine species, which, in the presence of ultraviolet radiation, allowing the formation of radical species of higher oxidation power (ex: chlorine radical). The degradation of microcystin-LR was also efficient, achieving removals of around 90% in treatments of 1 min. In studies involving heterogeneous photocatalysis was observed a high degradation efficiency of the two studied systems (TiO2/UV and ZnO/UV), which allowed an almost complete removal of microcystin-LR in reaction times of 5 min. When in continuous mode, the photocatalytic process was similarly efficient, allowing residual concentrations of microcystin-LR lower than the limit recommended by the WHO (1 ìg L- 1). On account of the complexity of the microcystin-LR molecule and the no less complex photocatalytic reactions, the proposition of a degradation mechanism appears quite difficult. However, the identification of reaction intermediates suggest that the degradation process is initiated by multiple hydroxylations of unsaturated Adda and Mdha groups, followed by breaking of labile bonds (ex: C8-C9 bond of the Adda group), and finally, the elimination of more reactive peptide residues, a proposal which is supported by previous literature.