Avaliação da presença de microplásticos na estação de tratamento de esgoto Brasília norte e o potencial de remoção por nano-pó magnético de óxido de ferro funcionalizado com ácido cítrico (NP-Fe3O4@AC)

Abstract

A poluição causada por microplásticos (MPs) é uma preocupação crescente devido a acumulação destes materiais no meio ambiente. Neste estudo, foram analisadas amostras de nove pontos de amostragem da ETE Brasília Norte (ETEB Norte). Para auxiliar a identificação dos MPs nas amostras, foram desenvolvidos e avaliados diversos métodos e procedimentos que contemplaram a produção de MPs de referência, a resistência dos polímeros frente a métodos de digestão e extração das partículas. O procedimento selecionado para tratamento das amostras é composto por uma etapa de digestão da matéria orgânica por meio do reagente de Fenton seguida de separação densidade com solução de ZnCl2. A identificação dos MPs foi realizada visualmente (Microscopia) e auxiliada pela análise de natureza química, por meio da espectroscopia de FTIR-ATR. Os resultados mostraram a presença significativa de MPs, em especial as fibras têxteis, de diferentes formatos e cores, em diferentes granulometrias em todas as unidades de tratamento avaliadas com composição majoritária de PEAD e PEBD. Além disso a quantificação revelou que a ETE Norte lança o efluente final com uma concentração de 150 ± 18 MP/L no lago Paranoá. Adicionalmente, neste estudo foi utilizado nano-pó magnético à base de óxido de ferro funcionalizados com ácido cítrico (NP-Fe3O4@AC) para remover um consórcio de MPs composto por PEAD, PEBD e PP nas proporções 1:1:1. O método de coprecipitação foi usado para sintetizar o NP-Fe3O4@AC que foram caracterizados quanto a morfologia (MEV), fase cristalina majoritária (DRX), aspectos químicos (FTIR) e área superficial (isotermas de sorção de nitrogênio). A eficiência de remoção de MPs com NPFe3O4@AC foi investigada em função do efeito da concentração inicial, tempo de contato e pH. A equação de Sips e modelo de pseudo-segunda ordem foram os que melhores se ajustaram aos dados experimentais da isoterma e cinética de remoção, respectivamente. O NP-Fe3O4@AC removeu 80% dos MPs em pH 6. A partir de observações experimentais (potencial Zeta, porosidade e MEV) e de considerações teóricas conclui-se que os mecanismos de ligação de hidrogênio, preenchimento de poros e forças de van der Waals foram predominantes na remoção dos MPs. Os testes de reúso indicaram que os NP-Fe3O4@AC podem ser reutilizados até cinco vezes e a eficiência remoção ainda continua acima 50%. Esses resultados indicam que o NP-Fe3O4@AC é uma alternativa viável para possíveis aplicações voltadas para a remoção de MPs de águas residuárias.