REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.8011514
Crisóstomo Hermes Soares Trajano da Silva1
Manoel Moisés Ferreira de Queiroz2
Rhadja Vitória Araújo da Nóbrega3
Arthur Levi da Costa Bezerra4
Caroline da Silva Freita5
Emanuelle Bezerra Dos Santos6
Mateus Dantas Alexandre7
Albaneide de Almeida Formiga8
Manoela Luiza Ferreira Marques9
Gustavo Henrique Ramos Batista10
RESUMO
Desde meado do século XX, os materiais plásticos foram inseridos na sociedade como um material alternativo, dispondo de uma ampla variedade de produtos com cores, tamanhos e formatos diferentes, tornando-os essa multiplicidade aliada ao baixo custo e durabilidade, um material indispensável para a vida cotidiana como para os setores industriais, vantagens que conduziram a sua produção níveis exponenciais. O uso crescente de plástico e seu descarte incorreto contribui para a concentração de detritos no meio ambiente, especialmente em ambientes aquáticos. Quando exposto em ambientes adversos o material plástico sofre fragmentações por agentes físicos e químicos do ambiente, esse processo contínuo de desagregação é responsável por gerar os microplásticos, partículas plásticas possuem um tamanho de até 5mm, com esse tamanho passa-se despercebido por alguns processos de tratamento de água em estações de tratamento de esgoto. Assim foi avaliado os microplásticos proveniente das águas residuárias da Estação de Tratamento de Esgoto situado na cidade de Cajazeiras-PB. Para a análises dessas partículas foi adotado uma série de etapas de pré-tratamento como coleta das amostras, sistema de peneiras, digestão oxidativa e separação por densidade seguido pela quantificação e estatística. Os resultados obtidos apontaram para a presença de microplásticos categorizados como secundários o quais são resultado do processo de fragmentação, na forma de fibras e fragmentos como também uma grande quantidade de pellets, que são oriundos de cuidados pessoais como os esfoliantes. Dessa forma, o trabalho evidencia as consequências do alto consumo de materiais plásticos, seu descarte inadequado por parte da população e a ineficiência das estações de tratamento de esgoto, tornando os microplásticos uma nova categoria de poluente.
Palavras-chaves: Ambiente aquático; Estação de tratamento; Ecotoxicidade; Identificação.
ABSTRACT
Since the middle of the 20th century, plastic materials were inserted in society as an alternative material, offering a wide variety of products with different colors, sizes and shapes, making this multiplicity allied to low cost and durability, an indispensable material for daily life as well as for the industrial sectors, advantages that led its production to exponential levels. The increasing use of plastic and its incorrect disposal contributes to the concentration of debris in the environment, especially in aquatic environments. When exposed to adverse environments the plastic material is fragmented by physical and chemical agents of the environment, this continuous process of disintegration is responsible for generating microplastics, plastic particles up to 5 mm in size, and with this size they go unnoticed by some water treatment processes in sewage treatment plants. Thus, the microplastics from the wastewater of the Sewage Treatment Plant located in the city of Cajazeiras-PB were evaluated. For the analysis of these particles a series of pretreatment steps were adopted, such as sample collection, sieve system, oxidative digestion and density separation, followed by quantification of statistics. The results obtained pointed to the presence of microplastics categorized as secondary, which are the result of the fragmentation process, in the form of fibers and fragments, as well as a large amount of pellets, which come from personal care products such as exfoliants. Thus, the work highlights the consequences of the high consumption of plastic materials, their improper disposal by the population and the inefficiency of sewage treatment plants, making microplastics a new category of pollutant.
Keywords: aquatic environment; treatment plant; ecotoxicity; identification.
1 INTRODUÇÃO
Os plásticos se tornaram uma das classes de materiais mais importantes já descobertos, tendo uma produção exponencial na metade do século XX. Atualmente, os plásticos contam com uma ampla variedade de produtos à base de polímeros. Os materiais poliméricos proporcionam conforto, conveniência, durabilidade e são bastante práticos, sendo assim, em alguns lugares, frequentemente entramos em contato com o plástico. Atrelado ao seu baixo custo de produção e o rápido processamento, inseriu-se a vários setores industriais (TISEO, 2021).
A produção de plástico aumentou nos últimos 50 anos, de 15 milhões de toneladas (Mt) em 1964 para 311 milhões de toneladas em 2014, espera-se que duplique nos próximos 20 anos (Fórum Econômico Mundial, Fundação Ellen MacArthur e McKinsey & Company, 2016), fato que em 2016, os produtos plásticos atingiram a marca de 396 milhões de toneladas em todo o planeta (PLASTICS EUROPE, 2018). Se as tendências históricas de crescimento continuarem, a produção global de plástico primário deverá atingir 1.100 milhões de toneladas até 2050 (UNEP, 2023). De todos esses plásticos produzidos, 27,1 Mt, pouco mais de 8% foi recuperado como resíduo para a reciclagem, recuperação de energia ou destinado para aterros sanitários (PLASTICS EUROPE, 2018).
Ao mesmo tempo que o plástico proporciona benefícios, a economia em torno da sua produção tem revelado alguns transtornos que se tornaram mais aparentes a cada dia. A alta produção aliada às características físicas da maioria dos plásticos, como sua inércia química e taxas de biodegradação muito lentas, resulta em um acúmulo de detritos plásticos no meio ambiente (EUBELER, BERNHARD e KNEPPER, 2010).
Misturado a diversos hidrocarbonetos com diferentes temperaturas de ebulição, o petróleo é levado ao processo de refino, e a partir dessa etapa obtém-se alguns subprodutos, dentre eles, a nafta, principal matéria prima para a produção do plástico (GESAMP, 2015).
Entre os aditivos químicos mais usados na indústria do plástico estão os ftalatos e o Bisfenol A. Tais compostos são considerados altamente tóxicos, sendo responsáveis por provocar desregulação hormonal em humanos e animais mesmo em baixíssimas dosagens na escala de nanograma por decilitro (ng/dl), além de outros prejuízos ao meio ambiente (MELZER et al., 2011; CAMPOS et al., 2019).
No meio ambiente, os plásticos passam por um processo de intemperismo e fragmentação por sua exposição em ambiente adversos, promovendo sua interação com fatores abióticos ou bióticos locais, permitindo que o material plástico sofra esfacelação pela combinação de forças de agentes físicos e químicos, tais como a radiação Ultravioleta (UV), ação mecânica e a hidrólise. Nesses processos de degradação do material plástico gera partículas de microplásticos (COSTA et al., 2016).
Os microplásticos (MPs) são definidos como sendo partículas sólidas sintéticas ou matrizes poliméricas, com tamanho de até 5 mm, podendo ser classificados de diferentes maneiras. Essas classificações podem ser baseadas no tamanho, forma, origem ou tipo de plásticos. Com base na origem, podem ser categorizados como Microplásticos Primários e
Secundários (LUCIO et al., 2019). Já suas características físicas e químicas, podem ser alteradas e reforçadas por métodos físicos (por exemplo, extrusão, derretimento e paletização) e por métodos químicos (por exemplo, mistura com antioxidantes, policarbonato, copolímero, plastificantes e corantes) (BITTNER et al., 2014).
A maioria dessas partículas podem ser formadas nas águas residuais encontradas nos efluentes das Estações de Tratamento Esgotos (ETE’s), devido à mistura, bombeamento e borbulhamento no processo de purificação nestas estações de tratamento. Assim, novas partículas de microplásticos são formadas pelas tensões e forças friccionais que elas experimentam ao longo do processo (ENFRIN et al., 2019).
A presença de microplásticos em águas, seja residuária ou não, tem sido encarado por alguns cientistas como um tipo de Contaminante Emergente (LI; CHEN, 2019). Dessa forma, para alguns cientistas, as de estações de tratamento de esgoto (ETE) são consideradas como uma das maiores acumuladoras e produtoras de micropartículas em sistemas de água doce, tornando-o um potente difusor de poluente para a fauna e flora do local (KAY et al., 2018).
Diante do exposto, o trabalho propôs analisar e quantificar os microplásticos presentes em amostras de águas residuárias após tratamento gradagem e caixa de areia, por meio da visualização microscópica das partículas, as quais são devolvidas aos corpos hídricos naturais, visto que, segundo relatos científicos os microplásticos pode ser precursores de agravos à saúde humana e a vida aquática.
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 Polímeros: Conceito e histórico
Polímeros são macromoléculas constituídas por milhares de unidades que se repetem unidas por ligações covalentes entre si, denominada de meros (CANEVAROLO JR, 2004). Para produção de um polímero são utilizados um conjunto de unidades de repetições, monômero, ou seja, sucessivamente para a formação do material, uma molécula ligada a outra, processo esse que é definido como polimerização (CANEVAROLO JR, 2004). A depender do tipo de estrutura química a ligação do monômero, do número médio de meros por cadeia e do tipo de ligação covalente, os polímeros podem ser divididos em três grandes classes: os plásticos, as borrachas e as fibras (CANEVAROLO JR, 2004).
Como polímeros geralmente compreende uma larga faixa de valores de massa molar, é de se esperar que exista uma grande variação em suas propriedades (CANEVAROLO JR, 2002). Essas alterações no tamanho da molécula são propícias quando está pequena, dessa forma, o provando grandes modificações em suas propriedades físicas, ou seja, quanto menor a massa molar do polímero, maior são as probabilidades para uma transformação em suas características físicas (CANEVAROLO JR, 2002; CANEVAROLO JR, 2004).
A peculiaridade marcante dos polímeros é sua constituição por moléculas muito grandes e uma estrutura molecular capaz de apresentar conformações e configurações praticamente sem limites. Outra característica fundamental está relacionada com a extensão das ramificações e das ligações, isto é, o comprimento, bem como a organização das cadeias, atributo determinante na propriedade física e química do material (MACHADO, 2017).
Os polímeros não foram “criados” ou “inventados” de um ponto zero. Na natureza, há inúmeros materiais poliméricos, os polímeros naturais, a exemplo da celulose e o amido que são encontrados em tecidos vegetais (RODRIGUES, 2012).
Data-se que a umidade teve seu primeiro contato com materiais resinosos e graxas refinadas, aconteceu com os egípcios e romanos que utilizaram do material para carimbar, colar documentos e vedar vasilhas. Com a vinda dos portugueses e espanhóis as Américas, tiveram o primeiro contato com o produto extraído de uma árvore (Seringueira- Havea Brasilesis) (LORENZI, 2000), extrato, produto da coagulação e secagem do látex, apresentava características de alta elasticidade e flexibilidade que era desconhecido até então (CANEVAROLO JR, 2002). Na Europa, recebeu o nome de borracha pela sua capacidade de apagar marcas de lápis. Em 1839, o americano Charles Gooyear, criou o processo de vulcanização, onde utilizava-se do enxofre para dar a borracha um caráter de elasticidade, não pegajosidade e durabilidade, as quais se aplicam até em dias atuais (TEOTÔNIO, 2020). Em 1846, o químico alemão, Christian Shónbien, tratou o algodão com ácido nítrico, surgindo então à nitrocelulose, primeiro polímero semissintético. Somente em 1897, na Alemanha, Krishe e Spittler conseguiram um produto endurecido por meio da reação de formaldeído e caseína. O primeiro polímero sintético foi produzido por Leo Beckeçand, em 1912, por meio da reação entre fenol e formaldeído, uma reação que tinha como produto um material sólido, duro, rígido e resistente ao calor (resina fenólica), conhecida como baquelite (BRASKEN, 2017).
No início da década de 1920, o cientista alemão Hermann Stauding, propôs a teoria da macromolécula. Teoria que integrava uma nova classe de materiais que era apresentada como compostos formados por moléculas de grande tamanho. Nos Estados Unidos, o químico Wallace H. Carothers, que prestava serviço na empresa DuPont, criou reações de condensação que deram origem aos poliésteres e às poliamidas. As poliamidas, por exemplo, foram batizadas de Náilon. Em 1938, ainda com ascensão comercial do Náilon, Roy J. Plunkett observou um pó branco dentro de um cilindro que originalmente continha gás tetrafluoreto de etileno, atualmente conhecido como Teflon. No entanto, somente em 1960 foi possível desenvolver uma técnica para processamento comercial, produzindo inicialmente para recobrimento antiaderente de formas de bolos (CANEVAROLO JR, 2004).
Com início da Segunda Guerra Mundial em 1939, iniciou-se uma corrida no desenvolvimento dos polímeros sintéticos, a razão para isso, foi o fechamento das fronteiras com os países fornecedor da borracha natural, assim surge nesse período a Borracha de Estireno Butadieno (SBR) (CANEVAROLO, 2002). No início dos anos 1950, Karl Ziegler, desenvolveu catalisadores organometálicos, utilizados para a produção de polímeros estereoregulares, formando primeiramente polipropileno isotático que até aquele momento só era possível na forma estática, um produto viscoso com poucas aplicações comerciais. O plástico sólido, iniciou uma imensa área de síntese, chamada de estereoespecífica, ou seja, aquela que produz estruturas químicas de forma controlada.
2.2 CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS
O aperfeiçoamento tecnológico tem gerado até os dias atuais um imenso número de polímeros com características distintas e que vem a atender às diversas necessidades e áreas de distintos setores da sociedade. De acordo com as variações combinações sobre moléculas já conhecidas é possível elencar uma série desses polímeros por subunidades, quanto à estrutura química, método de preparo, ao comportamento e desempenho mecânico (CALLISTER, 2012).
2.2.1 Quanto à estrutura química
Nessa classificação, analisa-se a estrutura química pelos seus meros, sendo dividida em polímeros de cadeia carbônica e polímeros de cadeia heterogênea. Os polímeros de cadeia carbônica compreender: Poliolefinas (polímeros originários de hidrocarbonetos alifáticos insaturados), dentro dessa classe encontramos o polietileno (PE) e o polipropileno (PP), polímeros que representa metade de todo o polímero produzido no mundo, usado em pneus, cabos elétricos, revestimento de fio e sola de sapatos; polímeros de dienos (monômeros com dienos) que são borrachas que podem ser vulcanizadas com enxofre e assim gerar subprodutos como o Polibutadieno (BR) usado em pneus, Policloropreno (Neoprene); Borracha nitrílica (NBR) tem sua aplicação principalmente em mangueiras de combustíveis por ter boa resistência a gasolina e Borracha natural (NR) que é um produto natural resultado da coagulação do látex, utilizados em itens flexíveis como pneus, mangueiras, correias, chilenos entre outros (BRASKEN, 2017).
Ainda dentro da classe polímeros de cadeia carbônica, tem o polímero estirênicos que é o polímero derivado do estireno, sendo o poliestireno (OS) o polímero mais importante, largamente utilizado pelo seu baixo custo, facilidade de processamento e boas propriedades mecânicas. Exemplo disso, é o poliestireno homopolímero que na forma expandida produz uma espuma, conhecida como isopor. Outros polímeros de cadeia carbônica é os polímeros clorados, que dentro desta classe encontra-se o policloreto de vinila (PVC), o polímero de maior produção e consumo no planeta; polímeros fluorados polímero fluorado mais conhecido e empregado, devido às suas características de alta estabilidade térmica, baixo coeficiente de atrito e inércia química, conhecido como Teflon (MANO, 2007).
Os polímeros de cadeia heterogênea, são polímeros que possuem além do átomo de carbono na cadeia principal, outros átomos, conhecido como heteroátomo faz parte da constituição, como oxigênio, nitrogênio, enxofre, silício e etc. Nessa classe polímeros encontra se o poliéteres (termofixas), poliésteres que na classe dos termoplásticos encontra-se os poliésteres tereftalato (PET), policarbonato, poliamidas, aminoplásticos e siliconas (CALLISTER, 2012).
2.2.2 Quanto ao método de preparação
Nessa classificação, os polímeros são divididos em dois grupos: polímeros de adição e polímeros de condensação.
Os polímeros de adição são aqueles que durante sua formação não se perde massa para a produção de compostos de baixo peso molecular, ou seja, o peso do polímero formado é o mesmo peso de monômero adicionado. Exemplos como polietileno (PE), polipropileno (PP), policloreto de vinila (PVC) e polimetacrilato de metila (PMMA). Já os polímeros de condensação são polímeros oriundos da reação de dois grupos funcionais reativos com a remoção de moléculas de baixo peso molecular como a água, ácido clorídrico e a amônia, exemplo desse processo é a polimerização do náilon 6,6 em que ocorre a condensação do radical amina com o radical ácido, formando uma ligação amina e eliminando a molécula de água (CANEVAROLO, 2002).
2.2.3 Quanto ao comportamento mecânico
Os polímeros podem ser identificados por meio do seu desempenho mecânico em: plásticos que é um material polimérico sólido a temperatura de utilização e ambiente. Ainda assim, podem ser subdivididos em: Termoplásticos, que são plásticos que dependendo da temperatura e pressão podem amolecer e ser fluido podendo ser moldado a tais condições; termorrígidos ou termofixos, são plásticos quando sujeitos a um aumento de temperatura pode amolecer e fluir, quimicamente formam ligações cruzadas entre cadeias. Consequentemente a temperatura e pressão não influenciam mais na sua estrutura o que o torna insolúvel, infusível e não-recicláveis. E os bioplásticos são plásticos que em condições de aumento de temperatura e pressão podem fluir por meio de arranjos em sua conformação (NUNES, 2012).
Os elastômeros são polímeros em temperatura ambiente podem se deformado no mínimo duas vezes em relação ao seu tamanho inicial, voltando ao seu comprimento inicial depois de retirar o esforço. Essa característica é resultado de ligações cruzadas, o que proporciona uma força para que as cadeias retornem as conformações não deformadas (MANO, 2007).
Já as fibras são termoplásticas que possuem cadeias construída de modo forçado durante a fiação o que proporciona a sua resistência mecânica, sendo possível serem usados na forma de fios, exemplos como as fibras de poliacrilonitrila (PAN), os náilons e os poliester (PET) (CANEVAROLO, 2004).
2.2.4 Quanto ao desempenho mecânico
Essa classificação de polímeros leva em conta o desenho quando usado em um item ou peça. Dentro dessa classe de polímeros quando ao seu desempenho tem-se os termoplásticos convencionais, os especiais, de engenharia (TE) e os de engenharia especiais (CANEVAROLO, 2004).
2.3 POLUIÇÃO POR PLÁSTICOS
Em consequência à urbanização e ao crescimento populacional, o uso do plástico tornou-se um material universal, combinado ao suas propriedades funcionais como leveza, durabilidade, versatilidade, baixo custo de fabricação, com isolamento térmico e elétrico, tem proporcionado uma elevada demanda por produtos à base desse material, o que tem aumentado significativamente, geração resíduos plásticos, tornando uma preocupação emergente em matéria socioeconómica e razões ecológicas, diminuindo a estética dos ambientes marinho e terrestre (PLASTIC EUROPE, 2015).
Tais aspectos estimulam o desenvolvimento de produtos plásticos descartáveis, e pouco menos da metade de todo plástico produzido vira lixo em menos de três anos. Desde dos anos 2000, o planeta já produziu a mesma quantidade de plástico em todos os anos anteriores já somados. Apesar desse problema ter menos de três décadas, ainda assim, cerca de 75% de todo material a base de polímero já produzido tornou-se lixo (SILPA et al., 2018).
Em 2017, the Association of Plastics Manufacturers in Europe (Associação dos Fabricantes de Plásticos na Europa) , a PlasticsEurope, noticiou por meio do relatório anual que a produção mundial de plástico cresceu de cerca de 1,5 milhão de toneladas (cerca de 1,7 milhão de toneladas) por ano em 1950 para uma estimativa de 275 milhões de toneladas (303,1 milhões de toneladas) em 2010 e 359 milhões de toneladas (cerca de 396 milhões de toneladas) em 2018; entre 4,8 milhões e 12,7 milhões de toneladas (5,3 milhões e 14 milhões de toneladas) são descartadas nos oceanos anualmente por países com litoral oceânico (PLASTIC EUROPE, 2017; REVEL et al., 2018). Em 2019, a produção já passava dos marca de 368 milhões de toneladas de lixo plástico (TISEO, 2021).
Segundo dados do Banco Mundial, em 2018, o Brasil ocupa o 4° (quarto) lugar no ranking de maiores produtores de lixo plástico no mundo, gerando nesse mesmo ano cerca de 11,3 milhões de toneladas, ficando atrás dos Estados Unidos (70,8 milhões de toneladas), China (54,7 milhões de toneladas) e Índia (19,3 milhões de toneladas). Desse total, somente 9% é reciclado, mais de 10,3 milhões de toneladas foram coletadas, o que corresponde a 91% do lixo plástico, mas apenas 145 mil toneladas (1,28%) são de fato recicladas, sendo um dos menores índices da pesquisa (WWF, 2019). Ainda que o problema seja nível global, no Brasil essa diversidade se agrava ainda mais, o Sindicato Nacional das Empresas de Limpeza Urbana (Selurb), cerca de 2,4 milhões de toneladas de plásticos são descartados de maneira irregular e 7,7 milhões de toneladas acabam indo para aterros sanitários (ATLAS DO PLÁSTICOS, 2020).
A má gestão dos lixos plásticos tem sido uma preocupação eminente, já que é muito provável que esses resíduos se tornem poluição e venha a interagir com o ambiente exposto, provocando impactos negativos a biota do local (LI, 2016).
A efetividade sobre a gestão de resíduos plásticos está relacionada ao nível de rendimento de uma nação, transformando em um desafio para países de baixa e média renda, resultando em baixos índices de coleta/reciclagem e consequentemente o despejo a céu aberto e aterros sanitários irregulares. A inabilidade sobre o manejo de coletar, separar e reaproveitar os plásticos faz com que um terço de todo o plástico produzido, aproximadamente 100 milhões de toneladas métricas de resíduos, se transforme em poluição terrestre ou marítima (MACHADO et al.,2018).
Graças a superfície hidrofóbica, poluentes tóxicos como metais pesados e poluentes orgânicos persistentes (POPs) são prontamente aderidos a superfície dos plásticos, e esses plásticos e seus contaminantes (aditivos químicos) quando ingeridos por seres vivos podem biomagnificação para organismos de maiores níveis tróficos evidenciando ainda mais o plástico com uma fonte de contaminação (BRENNECKE et al., 2016; ANDRADY, 2017; KWON et al., 2017). Dependendo das propriedades químicas do aditivo, tamanho dos poros da matriz polimérica e das condições do ambiente que esse material submetido, esses aditivos podem ser lixiviados da matriz e serem transferidos ao ambiente (COLE et al., 2011; BOUWMEESTER et al., 2015).
2.4 MICROPLÁSTICOS
Os microplásticos são partículas polimérica, originário da degradação e fragmentação de materiais poliméricos, essa partícula apresenta um tamanho de até 5 mm. Relatado pela primeira vez em 1970, mas somente em 2004 foi admitido na literatura. Essas partículas tem se tornado cada vez mais presentes em rios, lagos, estações de tratamentos, mares e oceanos, provocando preocupação na comunidade científica devido ao seu potencial de gerar tantos à fauna e flora do ambiente (BOUWMEESTER et al., 2015).
Os resíduos microplásticos podem ser divididos em dois grupos, os microplásticos primários e secundários. Os microplásticos primários, também chamados de pellets, são empregados pela indústria petroquímica como matéria-prima para a fabricação de produtos plásticos. No setor de cosméticos, os microplásticos são utilizados como esfoliantes (ANDRADY, 2019).
Os microplásticos secundários são resíduos produto da fragmentação de microplásticos (material plástico maior que 5 mm), que após sofrerem os processos de degradativos como biodegradação (microrganismos), fotodegradação (incidência de radiação Ultravioleta), degradação termal (variação entre baixas e altas temperaturas), degradação termo-oxidativa (oxidação por temperaturas moderadas) e hidrólise (reação química com a água), favorecem para a quebra do material em fragmentos menores (ANDRADY, 2017). As fibras de tecidos sintéticos como o poliéster e o nylon, por exemplo, são incorporadas nessa classificação de microplásticos (HORTON et al, 2017).
Os microplásticos podem atuar como condutores de toxinas, já que na sua produção são adicionados vários aditivos, como corantes, retardadores e plastificantes para melhorar suas propriedades físicas. Dessa forma, o lixo plástico inserido no ambiente totaliza uma ameaça à flora, fauna e biota por estes terem uma participação ativa no processo de sorção (processo simultâneo de absorção e adsorção) de substâncias químicas presentes na composição dos plásticos, e podendo participar acidentalmente da cadeia alimentar de algumas espécies marinhas, como as tartarugas e peixes (LI et al., 2018).
Estipula-se que haja quatro vezes mais poluição plástica em terra do que são encontrados em oceanos, sinalizando que o impacto total da poluição por plástico seja ainda maior. Segundo Choy et al., (2019), reitera que extensão e quantidade, a poluição marinha por microplásticos concentra-se à camada de profundidade entre 200 e 600 metros, e relata que reservas de microplásticos pode estar contido na coluna de água e comunidades de animais no fundo mar. Com esse estudo, o autor ressalta que micropartículas de plásticos são passíveis de serem facilmente transportadas por correntes marinhas, podendo afetar a fauna e a flora de diversos lugares do planeta (CHOY et al.,2019).
Dentre os grandes difusores de micropartículas plásticas no ambiente, a indústria alimentícia, que vai do campo, passando por instrumentos de agricultura, embalagens para armazenamento ao produto final nas mesas dos consumidores, é destaque entre os setores da economia (ATLAS DO PLÁSTICOS, 2020).
Segundo a Associação Brasileira de Embalagem (ABRE), o faturamento de mercado da indústria de embalagens foi de R$110,9 bilhões, com aumento de 31,1% em relação ao ano de 2020 que alcançou a lucratividade de R$84,6 (ABRE, 2022).
Na agricultura existem cerca de 6,5 milhões de toneladas de materiais plásticos não utilizados a cada ano. A produção de alimentos parece inimaginável sem os materiais plásticos já que os sistemas de irrigação, estufas, utensílios e poli túneis (para hortaliças) são feitos de plásticos. Dessa forma, assim como outros setores econômicos, a agricultura é um potencial como porta de entrada de plásticos e consequentemente microplásticos (ATLAS DO PLÁSTICOS, 2020). Já em ambientes aquáticos as vias de acesso de microplásticos são os pelletes, microplásticos primário, os quais tem a finalidade de compor produtos cosméticos (esfoliantes), tintas de impressoras e fármacos; a fragmentação de matrizes plásticas por meio da hidrólise, ação mecânica e fotodegradação por UV, além de atividade microbianas e sistemas de tratamento de água que pode ser esgoto ou água de abastecimento, como são os casos de fibras têxtil sintética (MENDONZA et al., 2018).
As estações de tratamento de Esgoto (ETE) são consideradas como fontes pontuais significativas descargas de MPs para o ambiente, apesar das estações removerem a maioria das micropartículas do esgoto, grande maioria não apresenta no seu sistema de tratamento uma etapa para remoção de microplásticos, e os microplásticos ainda estão presentes no efluente residuário e as altas taxas de fluxo de muitas ETEs podem liberar grandes quantidades de microplásticos para corpos hídricos ou utilizada par fins agrícolas (MURPHY et., al 2016; MANSON et al., 2016).
A presença desses poluentes, é associada aos cosméticos e produtos de cuidado pessoal que possuem polímeros em sua composição, por exemplo, sabonetes, loções e produtos de limpeza que contêm abrasivos microplásticos) e têxteis sintéticos (tecidos compostos por polímeros como acrílico e poliéster), os quais são classificados como microplásticos primeiros, material plástico que não passo por processo de fragmentação (ERIKSEN et al., 2014).
Segundo Barrows et al., (2017), os microplásticos mais abundantes nas águas de superfície oceânicas ou nas ETEs são, de longe microfibras, que são partículas semelhantes a fios derivados de vestuário, tapetes e produtos similares (BARROWS et al., 2017). A exemplo, mais que 1900 microfibras podem ser libertadas de um único casaco de velo de poliéster por lavagem casaco por lavagem (BARROWS et al., 2011) e uma carga de lavagem de 5 kg contendo têxteis de poliéster liberta mais de 6.000.000 de microfibras (DE FALCO et al., 2018).
Esse esgoto pode receber o tratamento secundário ou terciário, dependendo do tratamento que cada ETE utiliza. Porém, segundo Duis (2016) relata que essas partículas de microplásticos são pequenas o suficiente para passarem por todas as etapas do tratamento, e acabam sendo descartadas, através do efluente final da ETE, os biossólidos, no meio ambiente. (DUIS et al., 2016).
Segundo, Li et., al (2018), a aplicação de lodo de esgoto como fonte de nutriente em terra, é uma fonte significativa de microplásticos (MP) poluição do ambiente (LI et al., 2018). Em seu artigo, o autor analisou o lodo de 28 estações de tratamento de águas residuárias na China, e tiveram uma variação de 56,3×103 partículas por 25 kg de lodo seco, dos quais 56,6% tinha cor branca e 63% eram fibras (LI et al., 2018).
Assim, a análise dos microplásticos em estações de tratamento de esgoto é de grande importância para o entendimento dessa nova classe de poluentes, é interessante descobrir quais são os tipos de microplásticos, quais são os caminhos que percorrem e qual é o seu destino final.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Todos os experimentos de detecção de microplásticos obtidos nas estações de tratamento de água residuária foram realizados no Laboratório de Qualidade de Água (LQA) do Centro de Ciência e Tecnologia Agroalimentar (CCTA), na Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) em Pombal-PB. A determinação de microplásticos será realizada por etapas: Pré-tratamento, amostragem, sistema de peneiras, filtração, digestão e separação por densidade das amostras, quantificação e análise estatística.
3.1. COLETA DAS AMOSTRAS, SISTEMA DE PENEIRAS E FILTRAÇÃO
As amostras de água residuárias foram coletadas junto a Companhia de Água e Esgoto da Paraíba (CAGEPA), situado na cidade de Cajazeiras-PB (6º52’48.0’’S 38º32’21.4” W). A Companhia possui em suas dependências uma lagoa de estabilização do tipo anaeróbica. Tal tratamento é responsável por tratar cerca de 19% do esgoto doméstico da cidade de Cajazeiras PB, cerca de 11.635 habitantes, o que gera em média 100 L/s, segundo Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS, 2020).
As coletas das amostras foram realizadas em dois pontos, o primeiro nos pós sistema de grades e antecessor a caixas de areia referenciada como AE, que tem um fluxo de 100 L/min. e o segundo ponto foi feito na caixa de aeração, etapa que recebe o efluente pós caixa de areia, referenciando como AS. Vale salientar que o volume da ETE pode variar com a estação do ano (período chuvoso e estiagem) ou com o dia da semana.
Com o auxílio de um balde de metal com capacidade de 10L para a captação da água nos pontos AE e AS. As coletas das amostras foram feitas em sete repetições e em cada repetição foram coletados 30 litros, totalizando quatrocentos e vinte (420) litros de águas residuárias. O recipiente de metal faz-se necessário para que não ocorresse contaminação da amostra com a introdução de partículas.
Após a coleta, as amostras passaram por um sistema de peneiras de aço inoxidável, medindo 08 (oito) polegadas de diâmetro e 02 (duas) polegadas de profundidade, cujas malhas foram 4,75 mm, 0,3 mm e de 0,125 mm. E, durante essa filtração, as amostras foram lavadas com água deionizada que auxilia na separação do material. Os microplásticos (5mm) que ficar retidos na peneira de 4,75 mm foram postos em uma placa de Petri de vidro guardados e os da peneira 0,3 mm e 0,125 mm estão sendo utilizados para a análise e verificação da presença de fibra que puderem passar pela malha de 4,75 mm.
O material retido na peneira de malha 0,3 mm e 0,125 mm foram, separadamente, transferidos para o Becker adicionando água destilada e posteriormente foi realizado uma filtração a vácuo.
3.2. DIGESTÃO, SEPARAÇÃO POR DENSIDADE E PESAGEM
Esse processo consiste na extração da matéria orgânica presentes entre as amostras coletadas, para esse tratamento o material foi submetido a oxidação por peróxido úmido, sendo que esta solução é composta por 20 ml de Sulfato de Ferro II (0,05M) (catalizador) em Ácido Sulfúrico (H2SO4) e 20ml de Peróxido de Hidrogênio (H2O2) 30%, a solução com as amostras foram levadas a um agitador magnético aquecido a uma temperatura de 65°C por 35 minutos, dessa forma, a oxidação elimina a matéria orgânica presente permitindo que o material plástico continue inalterado. Logo após a oxidação, as amostras foram peneiradas e secas em temperatura ambiente por 24 horas (PICÓ; BARCELÓ, 2019).
Na etapa seguinte foi feita a separação por densidade, que consiste em uma solução de Cloreto de Sódio (NaCl), na proporção 140 g/ml (0,56 g/ml) como meio separador. Para a separação, será utilizado um funil de 250ml por 24 horas.
3.3. QUANTIFICAÇÃO
O processo de quantificação foi realizado por meio de contador de colônia da marca Phoenix modelo CP 608. Dessa forma, foram mensurados os microplásticos disponíveis na água residuária de todas as amostras coletadas nos pontos definidos na ETS.
3.4. ANÁLISE ESTATÍSTICA
A análise estatística foi realizada por meio de uma correlação de classificação Spearman entre contagens específicas de polímeros, os microplásticos e equivalência do quantitativo número de partículas antes e depois do tratamento adotado na ETE. O teste de Wilcoxon, foi adotado como forma de comparação entre os tratamentos realizados na Estação de Tratamento, tendo em vista que os processos realizados tem o objetivo de remover parcelas significativas de micropartículas dos efluentes residuários.
4. RESULTADOS
Após efetuado as etapas coletas, digestão oxidativa, pesagem, secagem e separação por densidade perceberam-se que não houve decantação de pequenas partículas, isso dá-se ao fato de que os microplásticos possuem menor densidade que a solução de NaCl.
Seguindo as etapas, os materiais flutuantes foram lavados com água destilada e filtradas e postos em placas de Petri e secas à temperatura ambiente por 24 horas.
Assim temos as amostras de microplásticos utilizados para a quantificação e classificação do objeto de estudo a seguir.
QUANTIFICAÇÃO DOS MICROPLÁSTICOS
Figura 1 – Amostras de microplásticos coletas no ponto pós sistema de grade (AE)
Fonte: Autoria própria (2023).
Comparando as figuras acima percebe-se que houve diferenciação entre as amostras coletas no ponto referenciando AE, pensar todas as setes amostras serem do mesmo ponto, observa-se a variação tanto no que se refere a forma e quantidade de microplásticos.
Nas imagens AE1e AE2, observa-se que grande parte do material coleta é formado por fibras de cores que variadas (vermelho, preto, verde, branco e transparente) e fragmentos de partículas de material plástico, o que é um indicativo de fibra de poliéster proveniente do desprendimento da lavagem de tecidos sintéticos, como observado na literatura.
Porém, nas imagens AE5 e AE7, percebe-se uma quantidade significativa de microplásticos, chamando atenção pelo número de partículas de cor branca, verde, tendo um formato de filme e fragmento. Dessa forma, as amostras mostram que parte dessas partículas são proveniente do descarte incorreto de certos produtos no esgoto doméstico.
Vale salientar que cada amostras foi pesada individualmente com o auxílio de uma balança analítica da marca BEL engineerring, modelo M214i. Cada placa com as respectivas amostras deve sua contagem de forma individual e revelando a quantidade de microplástico em cada amostra que segue na Tabela (1).
Tabela 1 – Peso das amostras no ponto AE
Para a avaliação do número de microplásticos por amostras referentes aos pontos AS, Fonte: Autoria própria (2023). seguiu-se o mesmo passo anterior.
Fonte: Autoria própria (2023).
Avaliando as imagens acima, nota-se uma semelhança entre as amostras coletadas na caixa de aeração (AS), porém percebe-se que nas imagens AS1, AS2 e AS7 possui uma quantidade significativa de microplásticos em forma de fragmentos, o que confirma a formação de novas partículas pela forma de tensão que são submetidas no processo de bombeamento e até mesmo na caixa de areia.
Tabela 2 – Peso das amostras no ponto AS
4.2 ANÁLISE ESTATÍSTICA
O teste de Wilcoxon mostrou que a quantidade de micropartículas na entrada da estação de tratamento é significativamente maior do que na saída com p<0,05 (Tabela 2). O mesmo ocorre com o peso das micropartículas com p< 0,05 (Tabela 1).
O coeficiente de correlação de Spearman, em relação a quantidade de micropartículas na entrada e saída da estação de tratamento, foi determinado como sendo igual a = 0,857, que é significativo ao nível p < 0,05, concluindo que a quantidade de micropartículas na entrada e saída da estação, estão associados. No entanto, o coeficiente de correlação de Spearman, em relação ao peso de micropartículas na entrada e saída da estação de tratamento resultou em um valor de = 0,607, revelando não haver associação entre o peso das micropartículas na entrada e saída da estação, ao nível de 5% de probabilidade.
5. CONCLUSÃO
O trabalho realizado, conclui que primeira etapa da coleta das amostras por sistema de peneiras ocorreu o esperado, (porém não adequado) que foi grande quantidade de microplásticos presente, que pode ser proveniente do descarte incorreto de lixo doméstico no esgoto por parte da população, reforçando a questão de investimento em políticas públicas sobre a coleta seletiva de lixo, assim como também investimentos em sistemas de tratamento de efluentes instalando-se sistema de grades para reter micropartículas, promovendo uma atenuação na acumulação de microplásticos.
Já na etapa de identificação da classe dos microplásticos, concluímos através dos resultados obtidos que predomina maior presença de microplásticos secundária provenientes do processo de fragmentação. O trabalho produzido tem o foco na quantificação de microplásticos em ETEs proveniente do descarte incorreto de esgoto por parte da população, reforçando a questão de investimento em políticas públicas a esses segmentos, a pesquisa se atém a concluir desses procedimentos, onde podemos concluir baseados nos resultados obtidos.
Assim, o quantitativo de 47,561 kg/d, na descarga posterior ao sistema de grandes, demonstra que o processo inicial não possui efetividade quanto a segregação de partículas de materiais plásticos ao ser incorporado no efluente da concessionária. Posterior aos sistema de grade e a caixa de areia percebe-se o expressivo quantitativo na ordem de 8,879 kg/d, assim conclui-se que existe um problema crônico quanto aos sistemas e processos de tratamento adotado pela concessionária, tornando um importante difusor de um poluente potencialmente tóxico.
Como resolução do problema do plástico e do microplástico no meio ambiente, a solução mais sustentável centra-se na reorientação da economia, a chamada “economia circular do plástico”, na qual os nossos hábitos de consumo provêm de produtos existentes (reutilização e reciclagem de materiais plásticos) e assim retardam a produção de plástico tal como é atualmente feita no nosso tempo. O plástico deve ser reciclado e reciclável.
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1Mestrando em Sistemas Agroindustriais (UFCG)
crisostomodm@hotmail.com
2Dr. em Engenharia Civil em Hidráulica e Saneamento Docente da UACTA/CCTA/UFCG
mmfqueiroz@gmail.com
3Graduanda em Engenharia Civil, UFCG
rhadjaraujooo@gmail.com
4Mestre em Engenharia Têxtil (UFRN)
arthurlevi10@gmail.com
5Graduanda em Engenharia de Biotecnologias e Bioprocessos (UFCG)
carolinefreitas13@gmail.com
6Graduanda em Engenharia de Biotecnologias e Bioprocessos (UFCG)
emanuelle.santos.bio@gmail.com
7Graduando em Engenharia Ambiental (UNIFRAN)
mateusbiossistemas@gmail.com
8Mestre em Sistemas Agroindustriais (UFCG)
albaneidedealmeida@gmail.com
9Graduação em Tecnologia em Agroecologia (UFCG)
manoelaluiza1995@gamail.com
10Graduanda em Engenharia Civil (UFCG) G.
henrique.wd@gmail.com