Aplicação de processos oxidativos avançados e biológicos para o tratamento de efluente da produção de antibióticos

Antibiotics have gained increasing distinction in the academic community because they are considered emerging and dangerous pollutants. A growing concern about the risk of potential ecotoxic effects and spread of bacterial resistance has encouraged researches to study the application of advanced oxidation processes for the degradation of this type of drug. However, most of the works presented in the literature studies the degradation of synthetic antibiotic solutions and few papers study the degradation of these compounds in real wastewaters. In this context, this study aims to inquiry the application of advanced oxidation processes as well as their combination with biological processes for the treatment of a real wastewater from the production of antibiotics of a pharmaceutical industry. The real wastewater studied has high organic matter content and high levels of antibiotic compounds. Aerobic and anaerobic biodegradability assays indicated that, despite considered biodegradable, wastewaters were proved to be highly toxic after acute ecotoxicity tests. Advanced oxidation processes assessed (Fenton, photo-Fenton/UV, ozonation and ozonation assisted with hydrogen peroxide) were able to remove some of the organic matter present in the wastewater, reaching up to 69 % of COD removal by the photo- Fenton process and up to 99% of amoxicillin removal by the ozonation process. The evaluated AOP could also remove unwanted parameters such as color and aromatics content. Acute toxicity tested with Aliivibrio fischeri bacteria decreased after the treatments, but it is still considered high. In preliminary studies involving Fenton process, coagulation with iron III was evaluated and proved to be important for the removal of antibiotics present in the wastewater. Also, the formation of complexes between iron and amoxicillin was observed. The exploratory evaluation of the combination of advanced oxidation processes with biological processes and/or physical- chemical processes, such as coagulation, for example, proved to be able to decrease operational costs in more than 50% , in addition to raising COD removals up to 98.5% and, thereby, enabling the implementation of the studied processes in industrial scale.

Os antibióticos têm ganhado cada vez mais destaque na comunidade técnica e acadêmica por serem considerados poluentes emergentes e perigosos. Uma crescente preocupação com o risco de potenciais efeitos ecotoxicológicos e de propagação de resistência bacteriana tem incentivado a realização de estudos da aplicação de processos oxidativos avançados para a degradação desse tipo de fármaco. A maior parte dos trabalhos apresentados na literatura estuda a degradação de soluções sintéticas de antibióticos sendo escassos os trabalhos que estudam a degradação desses compostos em efluentes reais. Nesse contexto, o presente trabalho objetiva o estudo da aplicação de processos oxidativos avançados e a conjugação com processos biológicos para o tratamento de um efluente real de produção de antibióticos de uma indústria farmacêutica. O efluente real estudado apresenta alta carga orgânica e alto teor de compostos antibióticos (como a amoxicilina e a cefalexina). Os ensaios de biodegradabilidade aeróbia e anaeróbia indicaram que, apesar de terem sidos considerados biodegradáveis, os efluentes foram considerados altamente tóxicos pelo teste de ecotoxicidade aguda. Os processos oxidativos avançados avaliados (Fenton, foto-Fenton/UV, ozonização e ozonização assistida com peróxido de hidrogênio) foram capazes de remover parte da matéria orgânica presente no efluente, alcançando até 69% de remoção da DQO pelo processo de foto-Fenton e até 99% de remoção da amoxicilina presente no efluente pelo processo de ozonização. Os POA avaliados também puderam remover parâmetros indesejados como a cor e o teor de compostos aromáticos dos efluentes. A toxicidade aguda testada com a bactéria Aliivibrio fischeri diminuiu após os tratamentos avaliados, mas ainda é considerada elevada. Nos estudos preliminares do processo de Fenton a coagulação com ferro III foi avaliada e se mostrou importante para a remoção dos antibióticos presentes no efluente, e a formação de complexos entre a amoxicilina e o ferro foi observada. A avaliação exploratória da combinação de processos oxidativos avançados com os processos biológicos e/ou com processos físico-químicos, como a coagulação, por exemplo, mostrou ser capaz de diminuir os custos operacionais envolvidos em mais de 50%, além de poder elevar as remoções de DQO até 98,5% e facilitar, assim, a implantação dos processos estudados em escala industrial.