Abordagem inovadora apresenta bons resultados na degradação de contaminantes farmacêuticos na água

Agência FAPESP

Estudo publicado no Chemical Engineering Journal propõe uma nova abordagem para a remediação ambiental de poluentes farmacêuticos em fluxos d’água baseado em um fenômeno conhecido como sparks – termo em inglês que se refere às faíscas que aparecem na superfície de um metal quando submetido a um processo conhecido como oxidação eletrolítica por plasma (PEO, na sigla em inglês).

No PEO, a peça de metal (neste caso o alumínio) é mergulhada em um líquido, ao qual uma tensão elétrica é aplicada, resultando no crescimento do revestimento de óxido. Durante o processo, surgem as sparks, microdescargas elétricas com duração de frações de segundo e área reduzida, mas que levam a temperaturas muito altas, motivo pelo qual são, inclusive, apelidados de “segundo Sol”. Esse tratamento, aplicado a peças de alumínio, magnésio, titânio e outros metais em indústrias dos setores aeroespacial, automobilístico, médico e de componentes eletrônicos, usa eletricidade para criar nessas peças uma cobertura de óxido que melhora a resistência do material à corrosão e ao calor, por exemplo.

Materiais produzidos com a aplicação de PEO também já são usados para tratamento de água e efluentes, buscando a degradação de resíduos orgânicos. Agora, a equipe liderada pelo professor Ernesto Chaves Pereira, do Departamento de Química da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), mostrou que usar não o material, mas sim as próprias faíscas, pode levar a resultados muito melhores que os alcançados com métodos convencionais. O trabalho foi conduzido com apoio da FAPESP (processos 19/27029-5, 21/11630-1, 21/12394-0, 22/06219-3, 22/05195-3 e 24/07206-8).

A pesquisa buscou criar uma forma mais eficiente de eliminar os contaminantes, que são uma das principais preocupações atuais de cientistas, gestores e outros formuladores e reguladores de políticas públicas, já que, mesmo em concentrações muito baixas, são capazes de causar efeitos indesejados.

Quando chegam ao ambiente, os contaminantes podem afetar os organismos vivos, alterar o equilíbrio ecológico e, no caso dos antibióticos, favorecer a seleção de bactérias resistentes. Além disso, são persistentes, apresentando grandes dificuldades para sua eliminação.

“Fármacos são projetados para longa duração e, assim, persistem no ambiente. Sua degradação na natureza é muito complicada, são moléculas complexas, e, nos processos já existentes, a reação não chega à carbonização completa, ou seja, à transformação da molécula orgânica em CO2 e água. A reação é parcial e para no que chamamos de intermediários de reação, subprodutos orgânicos algumas vezes ainda mais tóxicos que a molécula original”, explica Pereira.

“Há cerca de quatro anos, a chegada de um pesquisador de pós-doutorado ao nosso laboratório inaugurou os trabalhos com remediação ambiental e, diante da complexidade do problema, veio o insight de tentar com as sparks”, lembra o coordenador da pesquisa. “Logo nas primeiras tentativas, deu tudo muito certo”, celebra.O estudo envolveu pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) e do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE). O CDMF é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP sediado na UFSCar. O CINE é um Centro de Pesquisa Aplicada (CPA) constituído pela FAPESP e pela Shell em 2018, sediado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Universidade de São Paulo (USP) e UFSCar, com a participação de outras oito instituições brasileiras.

Experimentos

Os testes foram realizados para três substâncias de uso farmacêutico: o antibiótico ofloxacin, o anti-inflamatório diclofenaco sódico e o antidepressivo fluoxetina, separados e em mistura. Também consideraram concentrações altas e baixas de fármacos. “Neste caso, as concentrações ambientais são baixas, o que aumenta a dificuldade na remediação. Assim, os resultados obtidos, nessas baixas concentrações, indicam o potencial de aplicação nas situações reais”, explica Pereira.

Outro dado que indica essa proximidade da realidade fora do laboratório é que os melhores resultados foram obtidos para a mistura de contaminantes, que é a situação mais comumente encontrada em rios e outros fluxos d’água.

Diferentemente dos métodos convencionais – como catalisadores avançados empregando diferentes materiais, fotocatálise, tratamentos biológicos e métodos físicos, como a adsorção –, o uso das faíscas levou à carbonização dos contaminantes. Nas amostras expostas ao procedimento por 60 minutos, foram destruídos 58% do conteúdo de diclofenaco, 60% do ofloxacin e 93% da fluoxetina. Além desses resultados positivos, o método é muito mais barato em termos de consumo de energia.

“O estudo estabelece o plasma gerado durante o processo de PEO como uma plataforma inovadora, eficiente e ambientalmente amigável para a remediação de poluentes farmacêuticos, preenchendo uma lacuna crítica das tecnologias atuais ao assegurar a mineralização completa e eliminar riscos associados à poluição secundária”, afirma o pesquisador da UFSCar. “Junto a este trabalho publicado no final de 2025, temos resultados promissores também para bactérias e para derivados de petróleo, e a patente já está solicitada, o que permite que a solução siga para as próximas etapas necessárias até a aplicação”, completa.

O artigo An innovative method for environmental remediation using sparks formed during plasma electrolytic oxidation on aluminum foils pode ser lido em: sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894725118627.

• Com informações de Mariana Rodrigues Pezzo, da UFSCar.