Processos oxidativos avançados no tratamento de águas: degradação de moléculas e inativação de microrganismos.

Palestrante:  Prof. Dr. José Roberto Guimarães (FECFAUC- UNICAMP)

Resumo: A concepção dos sistemas convencionais de tratamento de águas potáveis ou residuárias é muito antiga, normalmente mais de 100 anos, praticamente sem alguma alteração significativa das etapas envolvidas nas plantas durante todo esse tempo. No entanto, nas últimas décadas houve um aumento exponencial no uso de fármacos legais e ilegais, aditivos alimentares, produtos de higiene pessoal, além de defensivos agrícolas e produtos industriais. Há uma estimativa de que são colocados no mercado mundial mais de 1000 novas moléculas a cada ano. Além disso, é importante salientar que houve e está havendo o surgimento de microrganismos de alta resistência à antibióticos e desinfetantes. É muito comum que num único dia, uma pessoa possa contribuir com mais de 200 compostos, cujo destino é o esgoto e posteriormente corpos aquáticos, levando-se em conta apenas os produtos de higiene pessoal, fármacos e suplementos alimentares, sem contar os metabólitos, produtos de limpeza de casa, lavagem de roupas e louças e controle de (micro)organismos. Indubitavelmente, todos esses compostos de uma forma ou de outra chegam às estações de tratamento de águas residuárias e as estações de tratamento de águas destinadas ao consumo humano. Como o objetivo principal das estações convencionais de tratamento de águas é basicamente a remoção de matéria orgânica do meio, uma parte notável desses compostos e microrganismos emergentes e de preocupação emergente não são devidamente removidos. Para resolver esse problema é necessário a inclusão de novas operações unitárias ao sistema, técnicas avançadas de tratamentos de águas para que se possa remover a maior quantidade de compostos potencialmente deletérios, diminuindo assim os riscos associados. Portanto, os sistemas de tratamento devem ser de múltiplas barreiras. O tratamento de águas residuárias é o procedimento mais importante para a obtenção de uma água potável de melhor qualidade nas estações de tratamento de águas. Há uma variedade de técnicas avançadas de tratamento de águas; são processos físicos, como micro-, ultra-, nano filtração, osmose reversa; processos químicos/oxidativos, como radiação ultravioleta, peroxidação, ozonização; e processos oxidativos avançados (POA). A base dos processos oxidativos avançados é a formação de compostos transientes de alto poder de oxidação e de pouca seletividade, como os radicais hidroxila (HO●), radicais sulfato (SO4●–), radicais cloro (Cl●) e ferratos (Fe4+, Fe5+, Fe6+). Na FECFAU-UNICAMP são utilizados vários POA: UV/H2O2, UV/TiO2, UV/H2O2/TiO2, UV/N-TiO2, HO-/O3, O3/H2O2, Fe(II)/H2O2, UV/Fe(II)/H2O2, Eletroquímico, foto-Eletroquímico e cavitação hidrodinâmica. Os POA são aplicados em várias matrizes: água ultrapura, água de torneira, água mineral, água de fonte, efluente de ETE/EPAR/industrial, água simulada e água superficial. Uma diversidade de moléculas estudadas: antimicrobianos, antidepressivos, antiparasitários, estimulantes, adoçantes, antimalárico, organoclorados. Os POA são aplicados na inativação de vários microrganismos: Clostridium perfringens, coliformes totais, Escherichia coli, colifagos, helmintos, Giardia spp. e Cryptosporidium spp. A aplicação dos POA necessita do devido monitoramento, não só da concentração da molécula ou microrganismo alvo, mas também os produtos de degradação, mas principalmente por meio de ensaios biológicos, como testes de toxicidade aguda e crônica, atividade antimicrobiana, demanda bioquímica de oxigênio, demanda química de oxigênio, carbono orgânico total, pH, consumo de reagentes, dentre outros. Finalmente, é muito importante destacar que atualmente o foco da área de saneamento e ambiente está sendo deslocado não apenas ao tratamento em si, mas aos valores agregados dos produtos oriundos do tratamento. Portanto, a nomenclatura proposta às estações de tratamento de águas está sendo alterada para “Planta de Recuperação de Água, Nutrientes e Energia” (PRANE). Normalmente numa PRANE o influente é água residuária e o efluente pode ser água potável. Os profissionais químicos são fundamentais nas equipes multidisciplinares da área em questão.

Breve currículo:  O professor José Roberto Guimarães é graduado em química, mestre em química analítica/ ambiental e doutor em ciências pelo Instituto de Química (IQ-UNICAMP). Também recebeu os títulos de Professor Livre-docente e de Professor Titular na Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo (FECFAU-UNICAMP). Atualmente, é membro do Departamento de Infraestrutura e Ambiente (InfrA) da FECFAU-UNICAMP. O professor José Roberto Guimarães pertence à área de Química/Engenharia Sanitária e Ambiental da FECFAU-UNICAMP; ministra disciplinas nos cursos de graduação e pós-graduação sobre técnicas avançadas de tratamento de águas e processos físico-químicos para controle de qualidade da água. Seus interesses de pesquisa incluem principalmente os processos oxidativos avançados aplicados na degradação de moléculas de preocupação emergente, como os fármacos, inativação de microrganismos emergentes e reemergentes e tratamento de efluentes industriais. O professor José Roberto Guimarães, atuou como coordenador de laboratórios, chefe de departamento e coordenador de curso de pós-graduação na FECFAU-UNICAMP. O Dr. Guimarães atua como orientador e supervisor de pesquisadores de pós-doutorado, alunos de doutorado, mestrado e iniciação científica.