Degradação dos antibióticos ciprofloxacino, sulfametoxazol e tetraciclina por processos oxidativos avançados combinados usando resíduo da mineração

Abstract

A presença dos antibióticos no meio aquático tem se tornando uma grande preocupação para saúde mundial, devido ao seu uso frequente e indiscriminado, e suas potenciais propriedades e efeitos na geração de bactérias e genes de resistência. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a degradação dos antibióticos ciprofloxacino (CIP), sulfametoxazol (SMX) e tetraciclina (TET) utilizando um resíduo de mineração como fotocatalisador. Primeiramente na revisão integrativa da literatura, 138 trabalhos foram avaliados, sendo observado elevados percentuais de degradação dos antibióticos no sistema aquoso com o uso da fotocatálise heterogênea, principalmente usando os fotocatalisadores TiO2-BiOCl, TiO2-SiO2/FeNi3, TiO2/Au, Ag e Cu, e TiO2-rGO, sendo o pH um dos principais parâmetros que afetam a degradação dos antibióticos. Avaliando o efeito matriz, apenas 3 artigos realizaram esse tipo de avaliação, e quanto aos produtos da transformação (PTs), apenas um percentual de 12% dos artigos selecionados realizou a avaliação do possível mecanismo de reação envolvido na degradação dos antibióticos. No estudo de degradação dos antibióticos pelo resíduo de mineração, o material foi caracterizado, sendo observado um elevado percentual de ferro (69,97%) na análise elementar, e também predominância da espécie Fe+2. A partir do delineamento do composto central rotacional (DCCR), os principais parâmetros que afetam a degradação dos antibióticos foram estudados, e entre os valores de pH avaliados foi observado melhores resultados de degradação dos antibióticos (89,8% CIP e SMX, e <LD TET) quando foi utilizado o pH = 3,4, confirmando a predominância das reações de Fenton e/ou foto-Fenton. Em efluente, foi observado uma redução de 11 e 19% no percentual de degradação do CIP e SMX, respectivamente, e <LD TET foi mantido quando foi utilizado efluente, indicando que não foi observado um efeito matriz considerável. As principais espécies reativas envolvidas na degradação para cada antibiótico foram avaliadas, sendo HO • para o SMX; O2 •- e h + para o CIP, e O2 •- para o TET. No total, 12 PTs dos antibióticos foram identificados por LC-QTOF/MS utilizando um banco de dados construído com 80 PTs. Hidroxilações, desalquilação, desfluoração e hidrólise da ligação sulfonamida foram as reações mais frequentes que ocorreram durante a melhor condição do tratamento para o maior percentual de remoção dos antibióticos. O resíduo de mineração utilizado no presente estudo, revelou ser uma alternativa de baixo custo e eficiente na degradação fotocatalítica dos antibióticos CIP, SMX e TET nas condições selecionadas. Palavras-chave: antibióticos; fotocatalisadores; produtos da transformação.