Águas contaminadas por microplásticos: novas estratégias de tratamento
Os microplásticos, partículas de plástico com menos de 5 mm, são amplamente utilizados em produtos do dia a dia devido à sua versatilidade e baixo custo. No entanto, a sua presença no ambiente coloca um importante desafio global. A oportunidade reside em enfrentar este desafio através do desenvolvimento de soluções inovadoras que reduzam o seu impacto nos oceanos e na cadeia alimentar. À medida que se investiga mais sobre os efeitos dos microplásticos na saúde humana e nos ecossistemas, abre-se a porta a avanços em políticas públicas, tecnologias de descontaminação e práticas sustentáveis, o que permitirá mitigar o seu impacto e proteger tanto o ambiente como a nossa saúde.
Sistemas tradicionais para a eliminação de microplásticos na água
As estações de tratamento de águas residuais não estão concebidas para eliminar partículas plásticas, uma vez que o seu objetivo principal é a remoção de nutrientes como o azoto e o fósforo, além dos resíduos sólidos. Utilizam tecnologias baseadas em processos mecânicos, biológicos e químicos que, de forma incidental, também removem algumas partículas de plástico, seja por filtração ou por aderirem a nutrientes precipitados e a flocos microbianos. No entanto, quanto mais eficiente é a remoção de microplásticos, maior é a quantidade destas partículas que acaba nas lamas, aumentando o seu potencial de contaminação. Estas lamas, que contêm entre 20 e mais de 180 partículas de microplásticos por grama de lama seca, são frequentemente aplicadas em terras agrícolas ou em projetos de paisagismo devido ao seu teor de fósforo e azoto. De facto, estima-se que a quantidade de microplásticos em ambientes terrestres possa ser entre 4 e 23 vezes superior à dos oceanos. Isto gera um dilema: ou se contamina a água ou o solo. Além disso, a capacidade destas tecnologias para remover microplásticos varia consideravelmente entre estudos e, em alguns casos, não se observa qualquer efeito significativo.
Na União Europeia, ainda não existem normas para regular a concentração de MPs em águas residuais tratadas. Também não se considera a sua presença nos efluentes nem as suas vias para os ecossistemas na legislação ambiental. Embora se reconheça que causam danos em ambientes aquáticos e terrestres, a gravidade destes impactos não é clara e é necessária mais investigação. No entanto, estão a ser exploradas melhorias técnicas nas estações de tratamento para mitigar a contaminação por microplásticos e, atualmente, existem numerosos estudos em curso para otimizar a sua eficácia neste aspeto.
Novos sistemas para a eliminação de microplásticos dos leitos aquáticos
A remediação de microplásticos abrange a sua remoção, degradação ou reciclagem do ambiente, estratégias que podem ser alcançadas através de processos eletroquímicos.
Eletrocoagulação
Um método de destaque é a eletrocoagulação, que é económico e respeitador do ambiente para remover contaminantes da água. Este processo consiste em dissolver um elétrodo metálico cujos catiões se ligam aos microplásticos, formando precipitados maiores que depois são filtrados. A seleção do campo elétrico adequado é essencial para maximizar a eficiência deste processo, minimizando simultaneamente o consumo de energia. Experiências com águas residuais municipais demonstram que a eletrocoagulação pode remover entre 90 e 100 % dos microplásticos utilizando elétrodos de alumínio, que são mais eficazes do que os de ferro, alcançando eficiências de remoção superiores a 90 %.
Oxidação eletroquímica de materiais poliméricos
A sua degradação também é possível através de a oxidação eletroquímica de materiais poliméricos. Neste caso, geram-se espécies reativas de oxigénio, como os radicais hidroxilo e o peróxido de hidrogénio, que atacam as ligações químicas dos microplásticos. Os elétrodos de diamante dopado com boro (BDD) destacam-se pela sua capacidade de degradar até 90 % dos microplásticos em poucas horas, convertendo-os principalmente em CO₂. Este processo envolve a rutura das ligações C-H e C-C nos polímeros, facilitada pelos radicais hidroxilo. Outros parâmetros, como a intensidade de corrente e o tipo de eletrólito, também são determinantes para otimizar o processo. Observou-se igualmente uma elevada eficiência na degradação de nanoplásticos (NPs), sendo os radicais sulfato mais eficazes do que os radicais hidroxilo. Nestes casos, o uso de BDD atinge eficiências superiores a 85 %.
Embora a remoção de microplásticos seja o principal objetivo, também é possível reciclá-los e convertê-los em produtos de elevado interesse. Por exemplo, foi alcançada a conversão eletrocatalítica de polietileno tereftalato (PET) em produtos químicos como o ácido tereftálico e hidrogénio, para aplicações industriais. Apesar destes avanços, os processos eletroquímicos enfrentam grandes desafios, como a necessidade de elevados potenciais e a presença generalizada de reações secundárias indesejadas que diminuem a eficiência do processo eletrocatalítico.
Fotocatálise
A fotocatálise apresenta-se como outro processo de oxidação avançada (AOP) eficiente para a degradação completa de MPs. Semicondutores como o dióxido de titânio (TiO₂) e o óxido de zinco (ZnO) geram espécies reativas quando interagem com a luz, as quais oxidam os MPs e provocam a sua decomposição. O processo de mineralização de MPs começa na banda de condução do semicondutor, onde os eletrões reagem com oxigénio para formar radicais superóxido, que por sua vez interagem com moléculas de água para gerar peróxido de hidrogénio e, por fim, radicais hidroxilo, que continuam a oxidar consecutivamente os intermediários de reação até os converterem em CO2 e H2O.
Carbono Orgânico Total (TOC)
As medições de carbono orgânico total (TOC) são uma técnica fundamental para avaliar a eficiência de mineralização de processos que procuram transformar os microplásticos em CO2 e H2O. Existem outras técnicas que também são utilizadas para monitorizar a degradação de plásticos, como a espectroscopia de infravermelhos (IR) e a cromatografia, que permitem identificar alterações na estrutura química do polímero ou a presença de fragmentos específicos. No entanto, estas técnicas não oferecem uma medida direta da conversão completa do plástico em compostos inorgânicos. Ao contrário delas, o TOC fornece uma quantificação precisa do carbono residual no sistema, o que o torna o método mais eficaz para determinar se o plástico atingiu a sua mineralização total.
Na AIMPLAS, dispomos de um equipamento de medição de TOC que utilizamos para avaliar a nossa capacidade de descontaminação de águas, incluindo a análise da mineralização de microplásticos. Este equipamento permite-nos assegurar que os processos de degradação que aplicamos são eficientes e contribuem de forma eficaz para a redução da contaminação de meios aquáticos. Contacte-nos para mais informações.
