Processo oxidativo avançado UV/H2O2 aplicado como pré-tratamento do sistema Biobed para degradação do agrotóxico tebuconazole com e sem mistura com clorpirifós

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2020

Os agrotóxicos são mundialmente utilizados em larga escala para o controle de pragas na produção agrícola, e são considerados como os principais contaminantes ambientais gerados no meio rural. Devido a isso, os reatores de biorremediação biobed foram desenvolvidos para atuar na redução da poluição ambiental causada por fontes de contaminação pontual dessas substâncias. Esse sistema simula o processo de atenuação natural e se baseia na ação de fungos lignolíticos. O fungicida tebuconazole tem apresentado dificuldade de degradação nesses sistemas por atuar negativamente em sua microbiota. Surge então a necessidade de se desenvolverem estudos que ofereçam alternativas eficientes para a remoção desse fungicida. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo testar a aplicabilidade do processo oxidativo avançado UV/H2O2 como pré-tratamento para a degradação do fungicida tebuconazole e do inseticida clorpirifós no reator biobed. Os efluentes analisados foram dois, um somente com o tebuconazole (100 mg.L-1) diluído em água de torneira, e o outro nas mesmas condições com a mistura do clorpirifós (720 mg.L-1). Os ensaios fotoquímicos foram realizados em um reator (escala de laboratório) com uma lâmpada de mercúrio de 125 W, em 40 minutos de radiação UV, e 1000 mg.L-1 de oxidante (H2O2). O tratamento biológico foi realizado em reatores (escala piloto à campo) de tubos de PVC (1 m), preenchidos com uma mistura de palha, turfa e solo (2:1:1), com aplicação de 7,85 mL de efluente, e período de análise de 168 dias. Os cenários testados foram: interferência do H2O2 residual; interferência da mistura do clorpirifós; e interferência da inserção do pré-tratamento. Os resultados do pré-tratamento alcançaram para o tebuconazole uma remoção de 68,1% (puro) e 27,0% (mistura), e para o clorpirifós de 11,8%. Para o tratamento biológico foi observado que a presença de H2O2 nos reatores não inibiu a ação da microbiota. A mistura do clorpirifós deixou mais lenta a degradação do tebuconazole, no entanto, não impediu sua remoção. A inclusão do pré- tratamento possibilitou a redução da concentração inicial e da persistência dos agrotóxicos. E por fim, para as condições testadas nesta pesquisa o fungicida tebuconazole pôde ser removido dos reatores. Então, esses resultados demonstram a efetividade da tecnologia UV/H2O2 ao ser associada ao biobed, podendo atuar como uma ferramenta que facilitaria o emprego desse reator em casos de dificuldade de se estabelecer a biodegradação unicamente.

Abstract: Pesticides are worldwide used at large scale to control pests in agriculture production. These substances are considered the major environmental contaminant produced in rural areas. And this lead to the development of bioremediation reactors named biobed, designed to reduce the environmental pollution caused by point sources contamination. The methodology applied in these systems simulates the natural attenuation process and is based on lignolytic fungi activity. The degradation of the fungicide tebuconazole has proven to be difficult in these systems, once this pesticide negatively actuate in its microbial communities. With that, a need arises to research and develop alternatives to effectively remove these fungicides. In this context, the present work aimed to test the applicability of UV/H2O2 advanced oxidation process as a pre-treatment for fungicide tebuconazole and insecticide chlorpyrifos degradation in biobed reactors. Two effluents were analyzed, one with tebuconazole (100 mg.L-1) diluted in tap water, and another one in the same conditions but with chlorpyrifos (720 mg.L-1) mixture. The photochemical experiments were performed in a reactor (in laboratory scale) exposed to a 125 W mercury lamp, with 40 minutes of UV radiation and 1000 mg.L-1 of oxidizer (H2O2). The biological treatment was performed in reactors (field pilot scale) built with 1 meter long PVC pipes, filled with a mixture of straw, peat, and soil (2:1:1) where 7,85 ml of effluents were applied. The analysis period went for 168 days. The tested sceneries were: residual H2O2 interference; chlorpyrifos mixture; and pre-treatment insertion interference. The pre-treatment results reached the remotion of 68,1% (pure) and 27,0% (mixture) for tebuconazole and 11,8% for chlorpyrifos. For biological treatment it was verified that H2O2 presence in reactors did not cause microbial inhibition. Mixture of chlorpyrifos slowed down the tebuconazole degradation, however it didn?t prevent its removal. The inclusion of pre-treatment allowed the reduction of initial concentration and persistence of the pesticide. In conclusion, for conditions tested in this present research, the fungicide tebuconazole was removed from the reactors. These results indicate the effectiveness of UV/H2O2 technology when associated with biobeds, and that it could be used as a tool to facilitate the application of these type of reactors in cases presenting difficulties to reach biodegradation.