Degradação de antibióticos de uso veterinário em reator de carbonização hidrotermal

• Main Author: Santos Júnior, Laurivê Antônio dos
• Other Authors: Santiago, Mariângela Fontes
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Goiás 2016
• Subjects: Antibióticos veterinários; Decomposição; Carbonização hidrotermal; Veterinary antibiotics; Decomposition; Hydrothermal carbonization; ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS
• Online Access: http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/5174

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After consumption, much of the drug is excreted unchanged or in the form of metabolites, and through the release of sewage treatment plants, agricultural waste and leaching, reach natural ecosystems. The occurrence of antibiotics in aquatic environments has become a growing concern worldwide mainly due to the emergence of resistance genes in pathogenic bacteria. The indiscriminate use and the use of subtherapeutic doses of antibiotics cause the emergence of resistance. In Goiás, a recent survey showed the presence of bacteria resistant to multiple antibiotics in hospital wastewater and Goiania sewage treatment plant. The wastewater treatment processes based on biological degradation have low efficiency of removal of residual drugs due to recalcitrant structure and biocide effect of antibiotics. The objective of this research was to evaluate the efficiency of hydrothermal decomposition of the antibiotic ampicillin, enrofloxacin, oxytetracycline, and tylosin sulphaquinoxaline. For this purpose, the antibiotic solutions were prepared at a concentration of 50 μg.mL-1 and pH correction to the range 3-7, with phosphoric acid solution for the hydrothermal carbonization treatment. Treatment by the hydrothermal carbonization process of oxytetracycline with pH adjustment made with phosphoric acid, pH 3, 170 ° C temperature and 90 minutes reaction time showed total decomposition as a result of this antibiotic (100%). The highest decomposition rate (98.37%) for enrofloxacin was observed when they were used the reaction time of 120 minutes, pH 3, 200 ° C temperature and phosphoric acid as a catalyst. The highest decomposition rate of ampicillin (94.86%) was observed when using time of 120 minutes reaction, pH 4, 200 ° C temperature and phosphoric acid as a catalyst. The most suitable conditions for the decomposition of sulphaquinoxaline, observing the greatest reduction rate (95.71%) was observed when they were used the reaction time of 120 minutes, pH 5, temperature 180 ° C and phosphoric acid as a catalyst. All conditions, except for the pH 7, led to complete decomposition of tylosin (100%) of the samples. The best condition for the decomposition of tylosin, observing a lower energy expenditure, and reaction time spent catalyst was one which was used 90 minutes reaction time, pH 4, 180 ° C temperature and phosphoric acid as a catalyst. In the germination test with Allium cepa, the solutions treated, except ampicillin, had similar germination rates found in the control group. The solutions of antibiotics with no treatment showed higher rates of growth of buds when compared to the control group. These results show that the hydrothermal carbonization process has potential for future applications decomposition of antibiotics in contaminated water and effluent. === Antibióticos são largamente utilizados na medicina humana e veterinária. Após o consumo, grande parte dos fármacos é excretada inalterada ou sob forma de metabólitos, e por intermédio dos lançamentos de estações de tratamento de esgotos, resíduos agrícolas e lixiviação, alcançam os ecossistemas naturais. A ocorrência de antibióticos nos ambientes aquáticos tem se tornado uma preocupação crescente em todo o mundo especialmente devido ao aparecimento de genes de resistência em bactérias patogênicas. O uso indiscriminado e a utilização de doses subterapêuticas de antibióticos provocam o surgimento de resistência. Em Goiás, uma pesquisa recente demonstrou a presença de bactérias resistentes a vários antibióticos em efluentes hospitalares e na estação de tratamento de esgotos de Goiânia. Os processos de tratamento de efluentes baseados na degradação biológica apresentam baixa eficiência de remoção de fármacos residuais devido à estrutura recalcitrante e ao potencial biocida dos antibióticos. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a eficiência da decomposição hidrotermal dos antibióticos ampicilina, enrofloxacina, oxitetraciclina, sulfaquinoxalina e tilosina. Com este intuito, soluções dos antibióticos foram preparadas com concentração de 50 μg.mL-1 e com correção de pH para a faixa 3-7, com solução de ácido fosfórico, para o tratamento com carbonização hidrotermal. O tratamento pelo processo de carbonização hidrotermal da oxitetraciclina com correção de pH feita com ácido fosfórico, pH 3, temperatura de 170ºC e tempo de reação de 90 minutos apresentou como resultado a decomposição total deste antibiótico (100%). A maior taxa de decomposição (98,37%) para a enrofloxacina foi observada quando foram utilizados tempo reacional de 120 minutos, pH 3, temperatura de 200ºC e ácido fosfórico como catalisador. A maior taxa de decomposição da ampicilina (94,86%) foi observada quando se utilizou tempo de reação de 120 minutos, pH 4, temperatura de 200ºC e ácido fosfórico como catalisador. As condições mais adequadas para a decomposição da sulfaquinoxalina, observando a maior taxa de redução (95,71%), foi observada quando foram utilizados tempo reacional de 120 minutos, pH 5, temperatura de 180ºC e ácido fosfórico como catalisador. Todas as condições, exceto o pH 7, levaram a decomposição total da tilosina (100%) das amostras. A melhor condição para a decomposição da tilosina, observando menor gasto energético, tempo reacional e gasto de catalisador, foi aquela onde se utilizou tempo de reação de 90 minutos, pH 4, temperatura de 180ºC e ácido fosfórico como catalisador. No teste de germinação com Allium cepa, as soluções tratadas, exceto a ampicilina, apresentaram taxas similares de germinação as encontradas no Grupo Controle. As soluções dos antibióticos sem tratamento apresentaram taxas superiores de crescimentos dos brotos quando comparadas ao Grupo Controle. Esses resultados mostram que o processo de carbonização hidrotermal apresenta potencial para futuras aplicações de decomposição de antibióticos em águas e efluentes contaminados.