A fim de analisar a toxicidade da solução inicial (antes do início do tratamento) bem como das soluções nos diferentes tempos ao longo do tratamento, realizou-se o ensaio de toxicidade utilizando a bactéria Escherichia Coli (E. coli) de modo a avaliar se o processo EQ-FQ poderia gerar subprodutos mais tóxicos do que o composto inicial. Vale ressaltar que a escolha dessa bactéria se deve principalmente por ser considerada como um indicador de qualidade da água e de alimentos, além de se encontrar no trato gastrointestinal de seres humanos e outros animais.
A fim de se evitar que outros interferentes afetassem a toxicidade das soluções, como por exemplo cloro ativo e H2O2, as amostras eletrolisadas foram
submetidas a um tratamento onde era adicionado excesso de solução concentrada de Na2S2O3 (tipicamente 3 gotas). A Figura 3.27 mostra o percentual de inibição das
amostras das soluções tratadas utilizando-se o processo EQ-FQ em função do tempo de tratamento.
FIGURA 3.27 – Percentagem média de inibição (I) da bactéria Escherichia Coli em função do tempo de tratamento (t) para o sistema EQ-FQ utilizando uma lâmpada UVC de 5 W. Condições: 1 g L–1 NaCl, sem controle de pH, 25 ºC e j = 20 mA cm–2.
Analisando a Figura 3.27 observa-se que a maior percentagem de inibição (~30%) foi obtida para a amostra inicial, porém, esse valor é pouco significativo já que as medidas experimentais apresentaram uma elevada dispersão
(não mostrada na Fig. 3.27). Tal dispersão é devido ao procedimento experimental, em que a absorbância de soluções turvas resultantes do crescimento das unidades formadoras de colônia da E. coli é medida, ao invés de sua turbidez. Ao longo do tratamento, obteve-se um máximo de inibição na metade do processo (4 h) e que não condiz com o máximo na concentração encontrada do ácido dicloroacético. Assim, acredita-se que a variação observada no percentual da inibição não esteja relacionada a um acúmulo de subprodutos tóxicos, mas simplesmente a uma dispersão natural dos dados.
Os resultados de avaliação da toxicidade obtidos permitem afirmar que a metodologia para a determinação da toxicidade utilizando a bactéria E. Coli não foi adequado (resultado esse não esperado), já que o herbicida PCL apresenta uma alta toxicidade (classe I - extremamente tóxico - de acordo com a Anvisa). Desse modo, é recomendado um estudo mais detalhado do teste (inclusive mudando o tipo de resposta: turbidez ao invés de absorbância) variando-se a concentração inicial do PCL até a obtenção do valor da concentração inibitória mínima. Além disso, outras metodologias poderiam ser estudadas, com outros microrganismos que sejam mais sensíveis ao PCL na concentração utilizada (100 mg L–1), e que sejam resistentes às
elevadas concentrações de sais em solução. Um possível candidato que contempla esta última característica seria o microscrustáceo Artemia salina; contudo, na concentração testada (100 mg L–1) não foi observado nenhum efeito tóxico para este
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– Conclusões
As análises e discussão dos resultados referentes à aplicação do processo acoplado EQ-FQ utilizando um ADE e luz UVA/UVC durante a oxidação e mineralização do herbicida PCL, permitiram chegar a diversas conclusões, que são resumidas a seguir.
O sistema EQ-FQ mostrou-se eficiente na oxidação e mineralização do PCL na presença de íons Cl–. Além disso, devido à participação do radical HO•,
advindo da homólise da espécie HOCl, na oxidação e mineralização do herbicida, esta metodologia pode ser classificada como um processo oxidativo avançado.
Para a primeira etapa deste trabalho, em que variou-se a concentração inicial de íons Fe2+ e a potência nominal da lâmpada UVA, os melhores resultados
obtidos foram com uma lâmpada de 9 W e na presença de 1,0 mmol L–1 de íons
Fe2+, o que confirma a possível homólise do HOCl (processo tipo fotoeletro-Fenton)
com geração de espécies radicalares com maior poder oxidante, como o HO•. Resultados mais promissores poderiam ser obtidos utilizando-se lâmpadas com maior potência nominal, além da possível aplicação da radiação solar.
O tratamento EQ-FQ utilizando radiação UVC, além de não depender da concentração de íons Fe2+ em solução, mostrou que a lâmpada de menor
potência nominal (5 W) foi a mais adequada para se atingir um boa relação entre consumo energético e remoção da carga orgânica, além de apresentar elevadas taxas de oxidação e mineralização e altos valores para o grau de conversão a CO2.
Adicionalmente, estes resultados estão em concordância com outros processos oxidativos avançados (como reação de Fenton ou utilizando anodos de maior poder oxidante).
A utilização de lâmpadas UVC, ao invés das UVA's, apresentaram melhores taxas de mineralização, além de não estarem atreladas à utilização de soluções ácidas, devido à homólise da espécie HOCl pela linha de emissão em 254 nm (ausente na lâmpada UVA).
Na segunda etapa do trabalho, soluções ácidas e neutras apresentaram os melhores resultados de oxidação e mineralização do PCL, devido principalmente a espécie predominante HOCl que, sob irradiação UVC, sofre homólise gerando os radicais. Acredita-se que estas espécies foram geradas devido ao decaimento da concentração de cloro ativo, medido por titulação iodométrica.
A concentração de NaCl é uma variável muito importante do processo acoplado, visto que há uma relação direta entre o aumento da concentração de NaCl e a eficiência de degradação do PCL. Isto é decorrente do aumento da concentração de cloro ativo eletrogerado e, consequentemente, aumento das espécies radicalares do tipo HO• e Cl•.
Apesar de detectados durante a degradação do PCL utilizando o processo EQ-FQ, os ácidos carboxílicos clorados de cadeia curta foram completamente eliminados, ou apresentaram concentrações muito pequenas (próximo ao limite de detecção) ao final do tratamento. Um dos dois intermediários reacionais detectados por CL-EM/EM indicam que a molécula de PCL sofreu reação de hidroxilação, confirmando que a homólise do HOCl resulta em radicais principalmente do tipo HO•. Outras técnicas (como CG-EM/EM) poderiam ser utilizadas para a detecção de outros intermediários e consequente elaboração de um possível mecanismo de degradação do PCL.
Em função da similaridade dos parâmetros analisados (φ, ECM, w), o processo EQ-FQ se caracteriza como uma alternativa viável, em comparação com o tratamento puramente eletroquímico utilizando o anodo de DDB e na presença de íons Cl–, visto que maiores níveis de mineralização foram obtidos.
O teste de toxicidade realizado com a bactéria Escherichia coli K12 mostrou que a bactéria não é sensível para a determinação da toxicidade do PCL tanto na concentração inicial investigada quanto no decorrer do tratamento. Neste sentido, recomenda-se buscar outras metodologias que possam apresentar sensibilidade ao PCL na concentração inicial estudada.
Por fim, e levando-se em consideração todos os parâmetros analisados neste trabalho, bem como o ensaio comparativo com o método eletroquímico utilizando o anodo de DDB, o processo EQ-FQ acoplado se caracteriza como uma opção muito interessante e economicamente viável, já que utiliza um material de anodo comercialmente disponível, para a degradação de contaminantes orgânicos.