Nova técnica usa faíscas para eliminar fármacos em água com alta eficiência

Pesquisa buscou criar uma forma mais eficiente de eliminar os contaminantes farmacêuticos, que são uma das principais preocupações atuais de cientistas e gestores públicos (figura: Ernesto Chaves Pereira et al./Chemical Engineering Journal)

Agência FAPESP * – Estudo publicado no Chemical Engineering Journal propõe uma nova abordagem para a remediação ambiental de poluentes farmacêuticos em fluxos d’água baseado em um fenômeno conhecido como sparks – termo em inglês que se refere às faíscas que aparecem na superfície de um metal quando submetido a um processo conhecido como oxidação eletrolítica por plasma (PEO, na sigla em inglês).

No PEO, a peça de metal (neste caso o alumínio) é mergulhada em um líquido, ao qual uma tensão elétrica é aplicada, resultando no crescimento do revestimento de óxido. Durante o processo, surgem as sparks, microdescargas elétricas com duração de frações de segundo e área reduzida, mas que levam a temperaturas muito altas, motivo pelo qual são, inclusive, apelidados de “segundo Sol”. Esse tratamento, aplicado a peças de alumínio, magnésio, titânio e outros metais em indústrias dos setores aeroespacial, automobilístico, médico e de componentes eletrônicos, usa eletricidade para criar nessas peças uma cobertura de óxido que melhora a resistência do material à corrosão e ao calor, por exemplo.

Materiais produzidos com a aplicação de PEO também já são usados para tratamento de água e efluentes, buscando a degradação de resíduos orgânicos. Agora, a equipe liderada pelo professor Ernesto Chaves Pereira, do Departamento de Química da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), mostrou que usar não o material, mas sim as próprias faíscas, pode levar a resultados muito melhores que os alcançados com métodos convencionais. O trabalho foi conduzido com apoio da FAPESP (processos 19/27029-5, 21/11630-1, 21/12394-0, 22/06219-3, 22/05195-3 e 24/07206-8).

A pesquisa buscou criar uma forma mais eficiente de eliminar os contaminantes, que são uma das principais preocupações atuais de cientistas, gestores e outros formuladores e reguladores de políticas públicas, já que, mesmo em concentrações muito baixas, são capazes de causar efeitos indesejados.

Quando chegam ao ambiente, os contaminantes podem afetar os organismos vivos, alterar o equilíbrio ecológico e, no caso dos antibióticos, favorecer a seleção de bactérias resistentes. Além disso, são persistentes, apresentando grandes dificuldades para sua eliminação.

“Fármacos são projetados para longa duração e, assim, persistem no ambiente. Sua degradação na natureza é muito complicada, são moléculas complexas, e, nos processos já existentes, a reação não chega à carbonização completa, ou seja, à transformação da molécula orgânica em CO₂ e água. A reação é parcial e para no que chamamos de intermediários de reação, subprodutos orgânicos algumas vezes ainda mais tóxicos que a molécula original”, explica Pereira.

“Há cerca de quatro anos, a chegada de um pesquisador de pós-doutorado ao nosso laboratório inaugurou os trabalhos com remediação ambiental e, diante da complexidade do problema, veio o insight de tentar com as sparks”, lembra o coordenador da pesquisa. “Logo nas primeiras tentativas, deu tudo muito certo”, celebra.O estudo envolveu pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) e do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE). O CDMF é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP sediado na UFSCar. O CINE é um Centro de Pesquisa Aplicada (CPA) constituído pela FAPESP e pela Shell em 2018, sediado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Universidade de São Paulo (USP) e UFSCar, com a participação de outras oito instituições brasileiras.

Experimentos

Os testes foram realizados para três substâncias de uso farmacêutico: o antibiótico ofloxacin, o anti-inflamatório diclofenaco sódico e o antidepressivo fluoxetina, separados e em mistura. Também consideraram concentrações altas e baixas de fármacos. “Neste caso, as concentrações ambientais são baixas, o que aumenta a dificuldade na remediação. Assim, os resultados obtidos, nessas baixas concentrações, indicam o potencial de aplicação nas situações reais”, explica Pereira.

Outro dado que indica essa proximidade da realidade fora do laboratório é que os melhores resultados foram obtidos para a mistura de contaminantes, que é a situação mais comumente encontrada em rios e outros fluxos d’água.

Diferentemente dos métodos convencionais – como catalisadores avançados empregando diferentes materiais, fotocatálise, tratamentos biológicos e métodos físicos, como a adsorção –, o uso das faíscas levou à carbonização dos contaminantes. Nas amostras expostas ao procedimento por 60 minutos, foram destruídos 58% do conteúdo de diclofenaco, 60% do ofloxacin e 93% da fluoxetina. Além desses resultados positivos, o método é muito mais barato em termos de consumo de energia.

“O estudo estabelece o plasma gerado durante o processo de PEO como uma plataforma inovadora, eficiente e ambientalmente amigável para a remediação de poluentes farmacêuticos, preenchendo uma lacuna crítica das tecnologias atuais ao assegurar a mineralização completa e eliminar riscos associados à poluição secundária”, afirma o pesquisador da UFSCar. “Junto a este trabalho publicado no final de 2025, temos resultados promissores também para bactérias e para derivados de petróleo, e a patente já está solicitada, o que permite que a solução siga para as próximas etapas necessárias até a aplicação”, completa.

O artigo An innovative method for environmental remediation using sparks formed during plasma electrolytic oxidation on aluminum foils pode ser lido em: sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894725118627.

* Com informações de Mariana Rodrigues Pezzo, da UFSCar.