Contaminação de efluentes por amoxicilina: consequências ambientais e métodos de remoção

Authors

DOI:

https://doi.org/10.14295/bjs.v1i2.17

Keywords:

Amoxicillin, Removal, Wastewater treatment

Abstract

The intensification of pollution generated by human activities for decades, releasing effluents, in natura or partially treated, into receiving water bodies, causing serious damage to the environment. Among these effluents, drugs end up bringing a great concern, since they can be resistant even to conventional treatment processes, which ends up alerting to the problem of lack of adequate treatment. The objective of this work was to carry out an analysis of the effluent treatment methods used for the removal and degradation of the β-lactam antibiotic, amoxicillin. A bibliographic survey involving thirty-eight articles was carried out, with filtering and selection, resulting in only twelve works that met the established prerequisites. Most of the selected studies developed their analysis on artificially contaminated effluents, using adsorption techniques, advanced oxidative processes (POAs), wetlands, bioreactor with submerged membranes, activated carbon filter and hydrolysis. It is important to emphasize that each study operated with very particular techniques, which is the main reason for the different results found in very similar methods. The analysis showed that among the methods observed, only the traditional oxidation process with Fenton reagent, and the removal method by Alkaline Hydrolysis, with a pH of 12.5 in 60 minutes, reached 100% excellence in the removal of the antibiotic. At the other extreme, it was observed that the antibiotic removal technique through constructed wetlands reached a minimum removal of 15% and the POA with natural photolysis in 360 minutes with a removal of 24%. The numbers found show the importance of combining sewage treatment methods to achieve greater purity of the effluent that will be released into the environment.

References

Abbassi, B., Abusaleem, M., Zytner, R., Gharabaghi, B. & Rudra, R. (2016). Antibiotics in wastewater: Their degradation and effect on wastewater treatment efficiency. Journal of Food, Agriculture & Environment. 14(3–4), 95–99.

Andreozzi, R., Caprio, V., Ciniglia, C., Champdoré, M., Giudice, R., Marotta, R. & Zuccato, E. (2004). Antibiotics in the environment: occurrence in Italian STPs, fate, and preliminary assessment on algal toxicity of amoxicillin. Environmental Science and Technology, 38(24), 6832–6838. DOI: https://doi.org/10.1021/es049509a

Araújo, P. S. (2019). Utilização de bentonita como adsorvente na remoção do antibiótico amoxicilina em efluentes. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Química). Centro de Tecnologia. Departamento de Engenharia Química. Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa.

Barcza, M. V. (2017). Hidrólise. Escola de Engenharia de Lorena, EEL. USP.

Bhatnagar, A. & Sillanpää, M. (2010). Utilization of agro-industrial and municipal waste materials as potential adsorbents for water treatment—A review. Chemical Engineering Journal. 157, 277-296. http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2010.01.007 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2010.01.007

Bila, D. & Dezotti, M. (2003). Fármacos no meio ambiente. Química Nova. 26. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422003000400015 DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-40422003000400015

Borrely S. I., Caminada S. M. L., Ponezi A. N., Dos Santos D. R. & Silva V. H. O (2012). Contaminação das águas por Resíduos de Medicamentos: Ênfase ao Cloridrato de Fluoxetina. Mundo da Saude. 36(4), 556-563. http://dx.doi.org/10.15343/0104-7809.2012364556563 DOI: https://doi.org/10.15343/0104-7809.2012364556563

Bound, J. P. & Voulvoulis, N., 2004. Pharmaceuticals in the aquatic environment – a comparison on risk assessment strategies. Chemosphere 56, 1143-1155. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2004.05.010 DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2004.05.010

Bound, J. & Voulvoulis, N. (2006). Household Disposal of Pharmaceuticals as a Pathway for Aquatic Contamination in the United Kingdom. Environmental health perspectives. 113. 1705-11. 10. http://dx.doi.org/10.1289/ehp.8315 DOI: https://doi.org/10.1289/ehp.8315

Brasil (2018). Ministério da Saúde. Fundação Nacional de Saúde. Cartilha Wetlands construídos aplicados no tratamento de esgoto sanitário: recomendações para implantação e boas práticas de operação e manutenção/ Ministério da Saúde, Fundação Nacional de Saúde. – Florianópolis: UFSC.

Brito, N. N. De. & Silva, V. B. M. (2012). Processos Oxidativos Avançados e sua aplicação ambiental. Revista Eletrônica de Engenharia Civil, 1(3), 36-47. http://dx.doi.org/10.5216/reec.v3i1.17000 DOI: https://doi.org/10.5216/reec.v3i1.17000

Carvalho, E. V., Ferreira, E., Mucini, L. & Santos, C. (2009). Aspectos legais e toxicológicos do descarte de medicamentos. Revista Brasileira de Toxicologia, 22(1-2), 1-8.

Coutinho, A. R., Barbieri, F. C. & Pavani, P. A. (2000). Preparação de carvões ativados a partir de fibras de celulose. In: 2º Encontro brasileiro de adsorção, UFSC: Florianópolis. Anais..., 139-144.

Costa Junior, I. L., Pletsch, A. L., Torres, Y. R. (2014). Ocorrência de Fármacos Antidepressivos no Meio Ambiente – Revisão. Revista Virtual de Química, 6(5), 1408-1431. DOI: https://doi.org/10.5935/1984-6835.20140092

Cunha, D L., Paula, L. M., Silva, S. M. C., Bila, D. M., Fonseca, E. M., Oliveira, J. L. da M. A (2016). Regulamentação do estrogênio sintético 17α-etinilestradiol em matrizes aquáticas na Europa, Estados Unidos e Brasil.Cadernos de Saúde Pública, 32(3), 1-13. DOI: https://doi.org/10.1590/0102-311X00056715

Deschamps, E., Vasconcelos, O., Lange, L., Donnici, C., Silva, M. C. & Sales, J. (2012). Management of effluents and waste from pharmaceutical industry in Minas Gerais, Brazil. Brazilian Journal of Pharmaceutical Sciences, 48, 727-736. http://dx.doi.org/10.1590/S1984-82502012000400017 DOI: https://doi.org/10.1590/S1984-82502012000400017

Elmolla, E. S. & Chaudhuri, M. (2010). Photo-fenton treatment of antibiotic wastewater. Nature Environment and Pollution Technology, 9(2), 365–370.

Ergun, S. (1952). Fluid Flow Through Packed Columns. Chemical Engineering Progress, New York, 48, 89-94.

Furlan F. R. (2008). Avaliação da eficiência do processo de Coagulação-floculação e adsorção no Tratamento de efluentes têxteis. Dissertação - UFSC, Florianópolis.

Gholami, M., Mirzaei, R., Kalantary, R. R., Sabzali, A. & Gatei, F. (2012). Performance evaluation of reverse osmosis technology for selected antibiotics removal from synthetic pharmaceutical wastewater. Iranian Journal of Environmental Health Science e Engineering, 9(1), 19. https://doi.org/10.1186/1735-2746-9-19 DOI: https://doi.org/10.1186/1735-2746-9-19

Golet, E. M., Alder, A. C., Hartmann, A., Ternes, T. A. & Giger, W. (2001). Trace determination of fluoroquinolone antibacterial agents in urban wastewater by solid-phase extraction and liquid chromatography with fluorescence detection. Analytical Chemistry, 73(15), 3632-3638. http://dx.doi.org/10.1021/ac0015265 DOI: https://doi.org/10.1021/ac0015265

Halling-Sørensen, B., Lützhoft, H. C. H., Andersen, H. R. & Ingerslev, F. (2000). Environmental risk assessment of antibiotics: comparison of mecillinam, trimethoprim and Ciprofloxacin. J Antimicrob Chemother 46, 53-58. http://dx.doi.org/10.1093/jac/46.suppl_1.53 DOI: https://doi.org/10.1093/jac/46.suppl_1.53

Hernando, M. D. et al. (2006). Environmental risk assessment of pharmaceutical residues in wastewater effluents, surface waters and sediments. Talanta, 69, 334-342. http://dx.doi.org/10.1016/j.talanta.2005.09.037 DOI: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2005.09.037

Hijosa-Valsero, M., Fink, G., Schlüsener M. P., Sidrach-Cardona, R., Martín-Villacorta, J., Ternes, T., Bécares, E. (2011). Removal of antibiotics from urban wastewater by constructed wetland optimization. Chemosphere 83, 713–719. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2011.02.004 DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2011.02.004

Hirvonen, A., Tuhkanen, T. & Kalliokoski, P. (1996). Treatment of TCE- and PCE contaminated groundwater using UV/H2O2 and O3/H2O2 oxidation processes. Water Science and Technology, 33, 67-73. https://doi.org/10.1016/0273-1223(96)00330-7 DOI: https://doi.org/10.2166/wst.1996.0082

Holbrook, R. D., Massie, K. A., Novak, J. T. (2005). A Comparison of Membrane Bioreactor and Conventional-Activated-Sludge Mixed Liquor and Biosolids Characteristics, Water Environmental Research, 77, 323–330. http://dx.doi.org/10.1002/j.1554-7531.2005.tb00291.x DOI: https://doi.org/10.2175/106143005X51905

Homem, V. M. F. C. Tecnologias Alternativas de Remoção de Antibióticos De Águas Contaminadas. 2011. Tese de Doutorado Em Engenharia Química. Universidade do Porto, Porto, 2011.

Kadlec, R.H. & Knight, R.L. (1996). Treatment Wetlands. CRC Press, Boca Raton, Fl.

Khetan, S. K. & Collins, T. J. (2007). Human pharmaceuticals in the aquatic environment: a challenge to green chemistry. Chemical Review, 107, 2319-2364. http://dx.doi.org/10.1021/cr020441w DOI: https://doi.org/10.1021/cr020441w

Kolpin, D. W., Furlong, E. T., Meyer, M. T., Thurman, E. M., Zaugg, S. D., Barbar, L. B. & Buxton, H. T. (2002). Pharmaceuticals, hormones, and other organic wastewater contaminats in U. S. streams, 1999-2000: a national reconnaissance. Environmental Science & Technology, 36, 1202-1211. http://dx.doi.org/10.1021/es011055j DOI: https://doi.org/10.1021/es011055j

Korolkovas, A. & França, F. F. de A. C. de. (2008). Dicionário Terapêutico Guanabara. 15 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan.

Kümmerer, K. (2001a). Pharmaceuticals in the environment. Annual Review of Environment and Resources, 33, 57-75. http://dx.doi.org/10.1146/annurev-environ-052809-161223 DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-environ-052809-161223

Kümmerer, K. (2001b). Drugs in the environment: emission of drugs, diagnostic aids and disinfectants into wastewater by hospitals in relation to other sources – a review. Chemosphere, 45, 957-969. http://dx.doi.org/10.1016/S0045-6535(01)00144-8 DOI: https://doi.org/10.1016/S0045-6535(01)00144-8

Longhin, S. R. (2008). Estudo de degradação dos antibióticos beta-lactâmicos amoxicilina e ampicilina e avaliação da toxicidade e biodegradabilidade dos seus produtos. 2008. Tese (Doutorado em Química) - Instituto de química. Universidade de Brasília, Brasília.

Lopes, B. C. (2014). Efeitos da fotólise e fotocatálise sobre a dinâmica de fármacos presentes em esgoto sanitário tratado biologicamente. 2014. Dissertação (Mestrado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos, Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte.

Marcelino, R. B. P. (2014). Aplicação de processos oxidativos avançados para o tratamento de efluente da produção de antibióticos. Universidade federal de minas gerais. Belo Horizonte.

Marques, E, de M., Isique, W. D., Minillo, A. & Tangerino, E. P. (2009). Remoção de ciprofloxacina, ampicilina, amoxicilina e cefalexina da água em filtros de carvão biológico em condições de laboratório. FAPESP.

Matsubara, M. E., Coelho, L. H. G. & Subtil, E. L. (2017) Remoção do antibiótico amoxicilina por biorreatores com membranas submersas (mbrs). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental AESABESP - Associação dos Engenheiros da Sabesp. Bangú,Santo André - SP. Congresso ABES, FENASAN.

Melo, S. A. S., Trovó, A. G., Bautitz, I. R. & Nougueira, R. F. P. (2009). Degradação de fármacos residuais por processos oxidativos avançados. Química Nova. Sociedade Brasileira de Química, 32(1), 188-197. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422009000100034 DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-40422009000100034

Morais, J. L. de & Peralta‐Zamora, P. (2005). Use of advanced oxidation processes to improve the biodegradability of mature landfill leachates. Journal of Hazardous Materials, 123(1‐3), 181‐186. http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2005.03.041 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2005.03.041

Nogueira, R. F. P. & Jardim, W. F. (1998). Heterogeneous photocatalysis and its environmental. Química Nova, 21(1), 69‐72. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-40421998000100011

Noll, K. E., Gounaris, V. & Hou, W. S. (1992). Adsorption technology for air and water pollution control. Lewis Publishers, INC. USA.

Organização Mundial De Saúde - OMS. (2014). Antimicrobial resistance: global report on surveillance. Organização Mundial de Saúde [OMS]. Genebra: abr. 2014.

Organização Mundial De Saúde - OMS. (2018). report on surveillance of antibiotic consumption: 2016-2018 early implementation.

Pan, X., Deng, C., Zhang, D., Wang, J., Mua, G. & Chen, Y. (2008). Toxic effects of amoxicillin on the photosystem II of Synechocystis sp. characterized by a variety of in vivo chlorophyll fluorescence tests. Aquatic Toxicology, 89, 207–213. http://dx.doi.org/10.1016/j.aquatox.2008.06.018 DOI: https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2008.06.018

Pachauri, P., Falwariya, R., Vyas, S., Maheshwari, M., Vyas, R., Gupta, A. (2009). Removal of amoxicillin in wastewater using adsorption by powdered and granular activated carbon and oxidation with hydrogen peroxide. Nature Environment and Pollution Technology. 8, 481-488.

Gonzalez, M. P., Gonzalo, S., Rodea-Palomares, I., Leganes, F., Rosal, R., Boltes, K., Marco, E., Fernandez-Piñas, F. et al. (2013). Toxicity of five antibiotics and their mixturestowards photosynthetic aquatic organisms: Implications for environmental risk assessment. Water Research, 47, 2050-2064. http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2013.01.020 DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.01.020

Rocha, A. C. L., Kligerman, D. C., Oliveira, J. L. M (2019). Panorama da pesquisa sobre tratamento e reúso de efluentes da indústria de antibióticos. Saúde em Debate, 43, 165-180. https://doi.org/10.1590/0103-11042019S312 DOI: https://doi.org/10.1590/0103-11042019s312

Sá, T. A. P. de, Neto, J. R. O. & Ribeiro, T. S. S. (2018). Métodos de Remoção do Antibiótico Amoxicilina em Solução via Hidrólises Ácida e Alcalina. Revista Processos Químico. http://dx.doi.org/10.19142/rpq.v12i23.421 DOI: https://doi.org/10.19142/rpq.v12i23.421

Scarcela, M. A. A., Munniz, J. W. A. & Cirqueira, J. Z. (2011). Investigação do uso indiscriminado de amoxicilina em crianças na faixa etária de 2 a 10 anos. Cenarium Pharmacêutico. 4(4).

Silva, L. P. (2007). Modificação e imobilização de TiO2 visando a degradação de compostos orgânicos poluentes via o processo de fotocatálise heterogênea. 2007. 115f. Dissertação (Mestrado em Química) – Instituto de Química, USP.

Souza, R. C. de. (2013). Avaliação da remoção de amoxicilina e cefalexina da urina humana por oxidação avançada (h2o2/uv) com vistas ao Saneamento ecológico; Dissertação- UFSC, Centro Tecnológico, Florianópolis.

Stackelberg, P. E., Furlong, E. T., Meyer, M. T., Zaugg, S. D., Henderson, A. K. & Reissman, D. B. (2004). Persistence of pharmaceutical compounds and other organic wastewater contaminants in a conventional drinking-watertreatment plant. Science Total Environmental. 329, 99-113. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2004.03.015 DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2004.03.015

Ternes, T. A. (1998). Occurrence of drugs in german sewage treatment plants and rivers. Water Research, 32, 3245-3260. http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(98)00099-2 DOI: https://doi.org/10.1016/S0043-1354(98)00099-2

Vasconcelos, O. M. S. R. (2011). Degradação do antibiótico amoxicilina em efluente de indústria farmacêutica. 2011. Tese de Doutorado. Dissertação. UFMG, Belo Horizonte.

Vicentin, B. M. (2019). Estudo da remoção do antibiótico amoxicilina em meio aquoso: utilização da perlita expandida e casca de pistache in natura como adsorventes. 2019. Dissertação - UTFPR, Pato Branco.

Vinodgopal, K., Peller, J., Makogon, O. & Kamat, P. V. (1998). Ultrasonic mineralization of reactive textile azo dye, Remazol Black B. Water Research, 32, 3646-3650. http://dx.doi.org/10.1016/s0043-1354(98)00154-7 DOI: https://doi.org/10.1016/S0043-1354(98)00154-7

Wagner, M. C., Costa Junior, I. L., Mees, J. B. R. & Quitaiski, P. P. (2017). Ocorrência dos fármacos amoxicilina e cafeína em esgoto doméstico e águas superficiais. In: Congresso ABES/ FENASAN 2017, 2017, São Paulo. Anais do ABES/ FENASAN 2017.

Published

2022-02-01

How to Cite

Silva, V. F. da ., Wolff, D. B., & Carissimi, E. (2022). Contaminação de efluentes por amoxicilina: consequências ambientais e métodos de remoção. Brazilian Journal of Science, 1(2), 8–20. https://doi.org/10.14295/bjs.v1i2.17

Issue

Section

Environmental Sciences