Remoção de contaminantes de preocupação emergente em água utilizando destilação por membranas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2025.

Observa-se nos últimos anos o aumento de poluentes conhecidos como contaminantes de preocupação emergente (CECs) nas águas utilizadas para produção de alimentos, causando impactos adversos nos sistemas endócrinos humanos e na vida aquática. Os processos naturais de atenuação e os métodos tradicionais de tratamento de água e efluente se mostram inadequados para eliminar esses micropoluentes. A destilação por membranas a vácuo (DMV) é um processo que pode ser um processo alternativo no tratamento de água na remoção de espécies não voláteis como os CECs. Assim, este estudo teve como objetivo investigar a remoção de CECs por DMV como estratégia alternativa no tratamento de água da Lagoa da Conceição em Florianópolis, Santa Catarina. Para os ensaios de permeação, foi utilizada uma unidade de DMV de bancada, com membranas de microfiltração hidrofóbicas. O sistema foi operado na temperatura de 75 °C, taxa de alimentação de 24 L·h-1 e pressão de vácuo de -640 mmHg. O desempenho do processo foi analisado pela separação de CECs da água contendo antimicrobianos (sulfametoxazol, ciprofloxacino, azitromicina e clindamicina) na concentração de 500 ppb cada. Os resultados mostraram uma retenção de 99,98% e de NaCl, e fluxo de permeado médio de 7,86 L·m?²·h?¹. Com relação à avaliação dos antimicrobianos, a rejeição média pelo sistema de DMV foi de 99,1% para sulfametoxazol, 98% para ciprofloxacino, 99,9% para azitromicina e 99% para clindamicina, Análise antibiograma com adição de Pseudomonas aeruginosa na água mostrou rejeição total do microrganismo no permeado obtido por DMV. Testes de ecotoxicidade apresentaram baixa toxicidade para sulfametoxazol, ciprofloxacino e azitromicina. A avaliação do risco humano na água indicou que o risco relacionado ao ciprofloxacino e à clindamicina variou de moderado a alto. Os resultados obtidos mostram o potencial de remoção de compostos orgânicos e biocompostos da água por DMV, indicando ser uma técnica alternativa no tratamento de águas contaminadas por CECs em todo o país.

Abstract: In recent years, there has been an observed increase in pollutants known as Contaminants of Emerging Concern (CECs) in waters used for food production, causing adverse impacts on human endocrine systems and aquatic life. Natural attenuation processes and traditional water and effluent treatment methods have proven inadequate for eliminating these micropollutants. Vacuum Membrane Distillation (VMD) is a process that could serve as an alternative method for water treatment, particularly in the removal of non-volatile species such as CECs. Thus, this study aimed to investigate the removal of CECs by VMD as an alternative strategy for treating water from Lagoa da Conceição in Florianópolis, Santa Catarina. For the permeation tests, a bench-scale VMD unit with hydrophobic microfiltration membranes was used. The system was operated at a temperature of 75 °C, a feed rate of 24 L·h?¹, and a vacuum pressure of -640 mmHg. The performance of the process was analyzed by the separation of CECs from water containing antimicrobials (sulfamethoxazole, ciprofloxacin, azithromycin, and clindamycin) at a concentration of 500 ppb each. The results showed a retention rate of 99.98% for NaCl, with an average permeate flux of 7.86 L·m?²·h?¹. Regarding the evaluation of antimicrobials, the average rejection by the VMD system was 99.1% for sulfamethoxazole, 98% for ciprofloxacin, 99.9% for azithromycin, and 99% for clindamycin. An antibiogram analysis with the addition of Pseudomonas aeruginosa to the water showed complete rejection of the microorganism in the permeate obtained by VMD. Ecotoxicity tests indicated low toxicity for sulfamethoxazole, ciprofloxacin, and azithromycin. The human risk assessment in water indicated that the risk related to ciprofloxacin and clindamycin ranged from moderate to high. The results obtained demonstrate the potential of VMD for the removal of organic compounds and biocompounds from water, indicating it as a promising alternative technique for treating water contaminated with CECs nationwide.