ATUAÇÃO DOS FILTROS DE CARVÃO BIOLOGICAMENTE

ATUAÇÃO DOS FILTROS DE CARVÃO BIOLOGICAMENTE
ATIVADOS NA REMOÇÃO DA CIPROFLOXACINA EM CONDIÇÕES
DE LABORATÓRIO.
Marques, E. M. 1*; Minillo, A. 1; Isique, W. D.1
1*
Laboratório de Saneamento. Departamento de Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
(FEIS). Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (UNESP). Alameda Bahia, 550, Ilha Solteira,
Brasil. [email protected]
Introdução
Os fármacos são conhecidos pelo seu propósito terapêutico, apresentado propriedades
químicas que os tornam persistentes para servirem a tal propósito, propriedades estas que tornam
muitos dos fármacos persistentes também no ambiente apresentando baixa biodegradabilidade. Os
fármacos são projetados para atingir órgãos ou rotas metabólicas e moleculares específicas tanto nos
humanos como em animais, mas também possuem freqüentemente efeitos colaterais importantes.
Quando introduzidos no ambiente eles podem afetar os animais pelas mesmas rotas e atingir órgãos,
tecidos, células ou biomoléculas com funções semelhantes a dos humanos (Fent et al., 2006).
Em termos de periculosidade, esses grupos de compostos possuem uma série de
agravantes: 1) Muitos são persistentes, assim como seus produtos de degradação; mesmo aqueles
que possuem meia-vida curta são passíveis de causar exposições crônicas devido a sua introdução
contínua no ambiente; 2) Os fármacos são desenvolvidos para desencadearem efeitos fisiológicos, e
conseqüentemente, a biota se torna mais suscetível a impactos desses compostos; 3) Embora a
concentração de alguns fármacos encontradas no ambiente seja baixa, a combinação deles pode ter
efeitos pronunciados devido ao mecanismo de ação sinérgica (Reis et al, 2007).
Os processos de tratamento de água alcançam variáveis e algumas vezes incompleta
remoção dos antibióticos, resultando em descarga de antibióticos dentro de água superficiais (Brown,
K. D., et al 2006).
Como são vários os antibióticos eliminados nas matrizes ambientais na sua forma não
metabolizada ou como metabólito ativo a chance das bactérias em criar resistência a mais de um
antibióticos é grande, e de acordo com Sena citado por Mota et al (2005), o alto nível de resistência
múltipla apresenta um risco potencial para a saúde pública e pode dificultar o tratamento de doenças
animais e humanos, agravando quadros clínicos curáveis.
Novos métodos de tratamento de água tem sido desenvolvidos, quanto à otimização daqueles
já conhecidos. Dentre os métodos de tratamento de água, um grande destaque tem sido dado ao uso
de filtros de carvão ativado biologicamente (biofiltração), processo este, que combina adsorção e
biodegradação minimizando a flutuação da qualidade da água tratada, pois uma grande concentração
de poluentes na água causa um crescimento na taxa de adsorção mas quando a concentração decai,
a bioregeneração toma lugar (Speitel e DiGiano,1989; Sobecka et al., 2006). Este trabalho teve como
objetivo avaliar a remoção da ciprofloxacina em filtros de carvão com atividade biológica em
condições de laboratório.
Material e Métodos
Os ensaios foram realizados no Laboratório de Hidráulica e Saneamento da Faculdade de
Engenharia de Ilha Solteira – UNESP.
Preparo dos filtros de carvão:
Foram utilizados 3 filtros de carvão com atividade biológica (CAB), colonizados em condições
de laboratório. Estes filtros constituem-se de colunas de policarbonato de 10 cm, com diâmetro
interno de 1,2 cm, preenchidos por 3 cm de uma camada de carvão ativado granular virgem de fibra
de côco.
Para a colonização efetiva, estes filtros foram expostos a uma água coletada do
reservatório no Bairro Ipê, em Ilha Solteira – SP, contendo matéria orgânica natural, por pelo menos 5
meses. Como controle, foram utilizados 3 filtros semelhantes não colonizados (CAG), os quais foram
alimentados com a mesma água bruta, acrescida de uma solução de azida sódica (6 mM) que atua
como bactericida, inibindo a atividade biológica.
Desenvolvimento do ensaio
Os filtros foram expostos a uma água de estudo reconstituída em laboratório (Tabela 1) e
acrescida com o antibiótico na concentração de 0,50 µg/L de ciprofloxacina. A concentração utilizada
reproduz valores que podem ser encontrados em águas superficiais de acordo com alguns estudos.
Tabela 1. Composição da água de estudo preparada em laboratório
ELEMENTOS CONSTITUINTES
CONCENTRAÇÃO (mg/L)
Ácido salicílico
1,31
Ácido tânico
1,4
Ácido oxálico
4,2
Ácido húmico
0,8
Ácido acético
4,5
Cloreto de cálcio
0,075
Cloreto de amônia
0,055
Cloreto de potássio
0,055
O ensaio foi realizado no escuro, a 23ºC, sendo esta água bombeada para os filtros com fluxo
contínuo por uma bomba peristáltica, com vazão 0,3mL/min, e um tempo de detenção hidráulica nos
filtros de 8 minutos.
Foram recolhidas amostras (200 mL) afluentes e efluentes destes filtros
semanalmente para quantificação dos fármacos em questão durantes os 105 dias de experimento.
Determinação da ciprofloxacina utilizada durante o ensaio
A determinação dos fármacos, utilizados no estudo (água de estudo e amostras recolhidas
dos ensaios) foi realizada em um cromatógrafo líquido de alta eficiência (Shimadzu), equipado com
detector "Photodiode Array" (SPD-M20A), duas bombas de alta pressão (LC-20AT e LC 20AD), em
coluna de fase reversa C-18 (modelo Shim-pack), com 4,6 x 250 mm e diâmetro de partícula de 5 µm,
segundo Nebot et al. (2007), com adaptações. A fase móvel foi constituída por metanol e água
acidificada com 0,1% (v/v) de ácido trifluoracético (TFA). O fluxo utilizado será de 1 mL/min e um
tempo de corrida de 18 minutos para cada amostra analisada, em triplicata.
Resultados
Os resultados obtidos demonstram que ambos os filtros testados removeram a ciprofloxacina
(Fig.1). A média do percentual de remoção dos filtros CAB foi de 82,66%, e a dos filtros CAG de
88,04%. A remoção nos filtros CAG deve-se somente a propriedade adsortiva do carvão que os
constitui, e a remoção nos filtros CAB deve ser atribuída segundo Sobecka et al (2006), a adsorção
em carvão ativado associada a biodegradação exercida pelas bactérias constituintes do biofilme
formado. O potencial adsortivo dos filtros CAGs neste experimento superaram os filtros CABs na
remoção da ciprofloxacina, nos mostrando que tal potencial nestes 105 dias de experimento se
sobressaiu à ação biodegradadora.
Remoção % %
Remoção da Ciprofloxacina
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Filtro CAB
Filtro CAG
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
Dias
Figura 4. Percentual de remoção da Amoxicilina
Discussão e Conclusões
Foi constatada a remoção da ciprofloxacina em ambos os filtros testados, CAG e CAB. A
remoção de tal fármaco nos filtros CAG é devido à propriedade adsortiva do carvão. Os filtros CAB
embora tenham se mostrado menos eficientes na remoção dos fármacos testados poderiam
representar uma alternativa para prolongar o tempo de uso dos filtros CAG, pois de acordo com
Dussert e Van Stone (1994) citados por Simpson (2008), o CAG tem uma vida útil limitada de cerca
de 6-12 meses (dependendo do transporte de nutrientes).
O uso de filtros biológicos de carvão pode representar uma medida alternativa no tratamento
de água para remoção de fármacos e outros compostos orgânicos que contaminem os mananciais de
abastecimento público.
Agradecimentos
A FAPESP pelo apoio financeiro concedido para o desenvolvimento do projeto de Iniciação
Científica.
Referências
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SPEITEL Jr.G.E., DIGIANO, F.A. The bioregeneration of GAC used to treat micropollutants. J.
Am.Water Works Assoc.79(1),64-73, 1987.
BROWN, K.D., KULIS, J., THOMSON, B., CHAPMAN, T.H., MAWHINNEY, D.B. Occurrence of
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FENT, K, WESTON, A.A., CAMINADA, D. Ecotoxicology of human pharmaceuticals. Aquatic
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MOTA, R. A.; SILVA, K.P.C.; FREITAS, M. F. L.; PORTO, W. J. N.; SILVA, L. B. G. Utilização
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REIS, R.W.F., BARREIRO, J.C., VIEIRA, E.M., CASS, Q.B. Fármacos, ETEs e corpos hídricos, 2007.
Disponível em: http://www.agro.unitau.br/ambi-agua/ [Acessado em agosto de 2009].
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Research, 42, 2839 – 2848, 2008
SOBECKA, B. S., TOMASZEWSKA, M., JANUS, M., MORAWSKI, A.W. Biological activation of
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