Processos Oxidativos Avançados

Ao se falar em comprometimento dos recursos hídricos, vem crescendo a preocupação com os chamados micropoluentes ou xenobióticos, despertando o interesse da sociedade e da comunidade científica. Muitos desses compostos são classificados como poluentes de interesse emergente (pollutants of emerging concern), a exemplo dos pesticidas, fármacos, hormônios, organoclorados, BPA etc. A causa da poluição dos recursos hídricos é a disposição inadequada de esgotos domésticos e industriais, não tratados ou parcialmente tratados, provocando impactos diversos em corpos d’água superficiais e subterrâneos, quanto à dimensão e à complexidade, em função da composição dos rejeitos lançados. Pouco se conhece ainda quanto aos impactos desses poluentes sobre o meio ambiente e a saúde humana. Algumas drogas podem favorecer o desenvolvimento de cepas multirresistentes de bactérias patogênicas, além de afetar o sistema endócrino de peixes e exercer efeitos tóxicos sobre algas e invertebrados.

As estações de tratamento de água e de efluentes apresentam processos de tratamento pouco capazes de remover tais poluentes completamente. Tratamentos convencionais (floculação, adsorção em carvão ativado, stripping, coagulação eletroquímica, filtração, incineração, tratamento biológico etc.) estão associados a limitações técnicas ou econômicas. Por exemplo, à exceção dos dois últimos, os processos físico-químicos concentram os poluentes, na maior parte das vezes sem degradá-los, reduzindo seu volume, porém criando o problema da disposição final.

Legislações mais restritivas quanto à presença de micropoluentes em águas e efluentes aquosos, aliadas às demandas sociais quanto aos impactos dessas substâncias sobre o meio ambiente e a saúde humana, têm fomentado o desenvolvimento de tecnologias de tratamento mais eficientes, entre as quais se incluem processos oxidativos e foto-oxidativos, no conjunto denominados Processos Oxidativos Avançados (POA). Tais tecnologias envolvem espécies reativas de oxigênio (ROS), que permitem degradar poluentes orgânicos com diversas estruturas químicas e grupos funcionais a substâncias menos tóxicas e/ou mais facilmente biodegradáveis levando, em alguns casos, à oxidação completa a dióxido de carbono, água e compostos inorgânicos dos heteroátomos distintos do oxigênio. Em muitos casos, porém, a mineralização não é completa devido à recalcitrância dos produtos de degradação.

Exemplo de ROS são os radicais hidroxila (HO•), espécies de forte caráter oxidante, que reagem com a maioria das substâncias orgânicas com baixa seletividade e velocidades específicas de reação extremamente altas (10⁸-10¹⁰ L mol^-1 s^-1). Os principais mecanismos de reação de radicais HO• com poluentes orgânicos envolvem abstração de hidrogênio de carbonos alifáticos, adição eletrofílica a insaturações e a anéis aromáticos e transferência de elétrons.

A degradação fotoquímica promovida por radiação solar e a ação de espécies reativas intermediárias (radicais hidroxila, HO•; oxigênio singlete, ¹O₂; e matéria orgânica cromofórica no estado triplete, ³CDOM*). Tais espécies são geradas a partir da absorção de luz por outras espécies químicas presentes em corpos d’água naturais, como a matéria orgânica cromofórica dissolvida (CDOM), bem como a partir de reações que envolvam íons presentes em corpos d’água como nitrito (NO₂^–) e nitrato (NO₃^–) (fotólise indireta). Têm papel importante no destino fotoquímico de micropoluentes emergentes em águas naturais.

Outras aplicações de POA incluem, por exemplo, clarificação de caldo de cana-de-açúcar e o clareamento dental.