Nos últimos anos, a questão da presença e destino de ingredientes farmacêuticos ativos, solventes, intermediários e matérias-primas em águas e fluxos de águas residuais da indústria farmacêutica tem atraído cada vez mais atenção. Os métodos tradicionais de tratamento de águas residuais, como a utilização de lamas ativadas, não são suficientes para a remoção completa de princípios farmacêuticos ativos e outros componentes destas águas residuais. É portanto necessário aplicar métodos de tratamento adicionais, tais como filtração por membrana, osmose reversa e purificação de carvão ativado.
As águas residuais da indústria farmacêutica variam consideravelmente em termos de vazão e composição, que são determinadas por fatores como a taxa de produção, os processos específicos realizados, as atividades específicas a partir das quais os fluxos são gerados, etc. Todas estas variáveis significam que a contaminação do fluxo final pode ser muito diferente. Normalmente, estas águas residuais contêm: elevadas concentrações de substâncias orgânicas, grande parte das quais são facilmente biodegradáveis (álcool, acetona, etc.); compostos orgânicos lentamente biodegradáveis (compostos aromáticos, hidrocarbonetos clorados); compostos inibitórios e tóxicos (antibióticos); sabões e detergentes contendo surfactantes.
A maior parte do efluente é gerada pela lavagem dos equipamentos ao final do processo produtivo. Quantidades menores são liberadas da purificação da água utilizada na produção (resíduos de osmose reversa e regeneração de resinas de troca iônica), de laboratórios, etc.
As melhores técnicas de tratamento de efluentes da indústria farmacêutica são determinadas caso a caso devido à gama extremamente ampla de compostos que podem conter.
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Processo de lodo ativado
Métodos de tratamento biológico são tradicionalmente utilizados para águas residuais da indústria farmacêutica. Eles podem ser divididos em aeróbicos e anaeróbicos. As características das águas residuais desempenham um papel fundamental na seleção de um processo biológico. Solventes, princípios farmacêuticos ativos, intermediários e matérias-primas são substâncias não biodegradáveis que afetam a eficiência dos sistemas de tratamento biológico. A aplicação do processo de lamas ativadas não é adequada para águas residuais com um valor de carência química de oxigénio (DQO) superior a 4000 mg/l.
Historicamente, o processo convencional de lodo ativado com longos tempos de retenção hidráulica tem sido o método de tratamento preferido para águas residuais da indústria farmacêutica. Tem custos de capital mais baixos do que outros métodos e requisitos operacionais limitados. Também é mais ecológico do que a cloração. No entanto, o processo de lodo ativado está associado a alto consumo de energia, produção de grandes quantidades de lodo e problemas como manchas, formação de espuma e entupimento em clarificadores secundários. Entre os parâmetros mais importantes estão o tempo de retenção hidráulica, temperatura, pH, oxigênio dissolvido, poluição orgânica, presença de substâncias tóxicas ou não biodegradáveis, etc.
Tecnologias anaeróbicas
As vantagens do tratamento anaeróbio sobre os processos aeróbios expressam-se na maior capacidade de lidar com águas residuais altamente poluídas, caracterizadas por menor consumo de energia, custos operacionais, necessidades espaciais, disponibilidade de menos nutrientes e maior compactação das instalações. Dado que vários compostos orgânicos naturais e xenobióticos presentes nas águas residuais da indústria farmacêutica são difíceis ou não biodegradáveis pela massa microbiana no sistema de tratamento convencional, os processos anaeróbios nem sempre são eficazes na remoção destas substâncias.
Uma forma de superar este problema é a utilização de microrganismos anaeróbios que possam se adaptar a níveis muitas vezes superiores aos que inibem os metanógenos, bem como a aplicação de diferentes configurações, incluindo reatores de biomembrana, reatores de tanque agitado, reatores de leito fluidizado, etc.
Processos oxidativos
Quando o efluente apresenta alta concentração de compostos persistentes (com estabilidade química muito forte) ou substâncias tóxicas, são necessários processos mais intensivos na eliminação de poluentes. Os processos avançados de oxidação incluem uma ampla gama de tecnologias, a maioria das quais se baseia na geração de radicais hidroxila ou no fornecimento da energia necessária para quebrar moléculas poluentes. Estas técnicas são particularmente competitivas para a eliminação de hidrocarbonetos halogenados (benzeno, tolueno, fenol, etc.), detergentes, corantes. Entre as técnicas mais comuns estão a oxidação eletroquímica, a ozonização catalítica, a oxidação anódica, a combinação de radiação ultravioleta e peróxido de hidrogênio, fotocatálise, etc. Todas as técnicas listadas podem eliminar altas concentrações de qualquer poluente devido à sua natureza não seletiva. No entanto, os custos de realização destes processos de oxidação são elevados e por isso só são aplicados quando a destruição química é a única solução possível.
O objetivo final dos processos de oxidação é a mineralização dos poluentes, convertendo-os em dióxido de carbono, água, nitrogênio e outras substâncias inorgânicas. Vários estudos demonstram o potencial destes processos para a eliminação de produtos farmacêuticos. Podem alterar a polaridade dos compostos e o número de grupos funcionais que determinam a atividade da substância farmacêutica. Contudo, é necessário identificar e monitorizar os produtos de degradação, pois por vezes podem ser mais tóxicos que os compostos originais.
Carvão ativado
O uso de carvão ativado é uma tecnologia convencional para a remoção de poluentes orgânicos naturais e sintéticos. É mais frequentemente aplicado na forma de pó ou grânulos em filtros cheios. A necessidade de descartar e regenerar o carvão ativado pode ser citada como uma desvantagem do método.
De acordo com um estudo, tanto o carvão ativado em pó quanto o granulado removeram mais de 90% dos estrogênios (concentrações iniciais de 100-200 ng/l). No entanto, compostos orgânicos dissolvidos e surfactantes podem obstruir os poros da estrutura do carvão ativado. A principal dificuldade na utilização do carvão ativado em pó é a sua separação da água. Existem várias opções – isso pode ser feito por decantação, que requer agentes de decantação, ou por filtração por membrana, que requer energia adicional. O processo também pode ser melhorado aumentando o tempo de retenção. A etapa de filtração reduz a necessidade de carvão ativado devido ao bloqueio reduzido dos microporos por compostos de alto peso molecular. Consequentemente, o carvão ativado em pó só é adequado para o tratamento de águas residuais pré-tratadas ou com baixa contaminação orgânica.
Ozonização
O ozônio é usado na purificação de água principalmente devido às suas fortes propriedades desinfetantes. Sua aplicação no tratamento de águas contendo resíduos farmacêuticos é atualmente objeto de extensas pesquisas.
O efeito do processo de ozonização deve-se principalmente à formação de radicais hidroxila como resultado da decomposição do ozônio na água. A técnica é utilizada como método de tratamento primário ou para aumentar a biodegradabilidade de poluentes e a eficiência de processos a jusante.
A geração de ozônio é um processo que consome muita energia, o que torna a implementação do método cara. A utilização de um sistema de tratamento de ozono pode aumentar os requisitos energéticos de uma estação de tratamento de águas residuais convencional em 40-50%.
