Material 3D degrada molécula de antidepressivo que contamina corpos d’água em todo o mundo

Fotocatalisador à base de óxido de zinco apresentou bons resultados contra a sertralina, substância considerada um poluente emergente

Agência FAPESP* – Estudo divulgado no Chemical Engineering Journal descreve uma estratégia para produzir um material à base de óxido de zinco (ZnO) capaz de degradar a molécula de sertralina – fármaco antidepressivo que, assim como outras drogas do tipo, tem sido identificado em águas superficiais de todo o mundo, sendo considerado um poluente emergente. Esse tipo de substância possui certas propriedades físico-químicas que dificultam sua remoção pelos métodos convencionais de tratamento da água.

A pesquisa recebeu apoio da FAPESP e envolveu pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) e das universidades Federal de Alfenas (Unifal) e Federal da Paraíba (UFPB). O CDMF é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

O grupo descreveu uma estratégia para produzir estruturas hierárquicas de óxido de zinco (ZnO) 3D capazes de promover a degradação fotocatalítica da sertralina com alta performance.

Aplicando o método hidrotérmico assistido por micro-ondas e o planejamento de experimentos, condições sintéticas otimizadas foram selecionadas para produzir fotocatalisadores de ZnO com estrutura 3D em apenas dez minutos. Para correlacionar as propriedades físico-químicas e fotocatalíticas dos materiais com as condições sintéticas investigadas, foi utilizada a análise de componentes principais (PCA), ainda pouco explorada em síntese de materiais.

Os resultados mostraram que o uso das ferramentas quimiométricas é de grande relevância para estudar sistemas sintéticos que geram significativas quantidades de dados experimentais.

Assim, identificadas as amostras com maior potencial para remediação ambiental, a atividade fotocatalítica do ZnO 3D mostrou alta performance para degradar um corante orgânico e o poluente emergente sertralina em águas naturais. Os resultados confirmaram que o ZnO 3D produzido é capaz de absorver a energia luminosa (luz ultravioleta dos tipos A e C) para promover eficientemente a foto-oxidação da água, produzindo espécies oxidantes responsáveis pela degradação dos contaminantes orgânicos.

Os resultados de aplicação, de reúso em até cinco ciclos e de toxicidade usando organismos vegetais confirmam que a atividade fotocatalítica se mantém elevada e que os materiais não exibem toxicidade associada para os organismos testados. Isso ocorre porque a estrutura cristalina, a morfologia e outras propriedades são mantidas mesmo após os cinco ciclos, evidenciando a estabilidade do fotocatalisador.

Segundo os autores, esses resultados mostraram-se competitivos em comparação a outros materiais presentes na literatura, permitindo que se investigue agora o desempenho do fotocatalisador em sistemas reais de tratamento de águas contaminadas.

Na avaliação de Ailton Moreira, pesquisador do CDMF e autor correspondente do artigo, um dos destaques do trabalho foi a escolha do contaminante emergente sertralina para os estudos de aplicação. Moreira aponta que o descarte inadequado de produtos farmacêuticos vem causando muitos problemas de contaminação ambiental e, no caso da sertralina, foram identificados poucos estudos com a proposta de tratamento por meio da fotocatálise heterogênea. O pesquisador destaca ainda que o tema é muito atual em razão dos riscos à saúde e ao meio ambiente trazidos pelos poluentes.

Em razão dos resultados, a perspectiva para o futuro próximo é testar o ZnO 3D para a degradação de outros poluentes emergentes isolados ou misturas que utilizem matrizes ainda mais complexas, como os efluentes de uma estação de tratamento de esgoto (ETE) doméstico ou hospitalar. A equipe e outros pesquisadores planejam ampliar os estudos em uma ETE no município de Gavião Peixoto (SP).

O artigo Hierarchical structure of 3D ZnO experimentally designed to achieve high performance in the sertraline photocatalysis in natural waters pode ser lido em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894723049665?via%3Dihub.

* Com informações do CDMF, um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão da FAPESP.