Biomassa de musgo Sphagnum perichaetiale Hampe (Sphagnaceae, Bryophyta) aplicada à remoção do hormônio sintético 17 α-etinilestradiol

Abstract

Responsáveis por crescente desequilíbrio ambiental, os contaminantes de preocupação emergente (CPE) são encontrados no ambiente em concentrações da ordem de nano e micrograma por litro, as quais, apesar de baixas, apresentam risco potencial para saúde humana e para os ecossistemas. Os CPE abrangem uma vasta gama de componentes como, fármacos, produtos de higiene e uso pessoal, hormônios, entre outros. Estes micropoluentes possuem ocorrência relatada em águas superficiais, residuais, águas subterrâneas e na água potável. Essa ocorrência generalizada se deve ao fato de que, além da persistência e introdução contínua, atualmente, as estações convencionais de tratamento de água e esgoto não são capazes de remover completamente os CPE. Dentre os inúmeros CPE, o 17α-etinilestradiol tem sido apontado como o principal composto responsável por provocar alterações endócrinas em organismos aquáticos e está entre os principais CPE encontrados em corpos hídricos e no esgoto bruto ou tratado. Neste sentido, fica evidente a necessidade de tratamento dos CPE por tecnologias alternativas. A biossorção representa uma alternativa promissora aos métodos convencionais, sendo uma técnica ecológica, econômica e eficiente para o tratamento de água. Considerando isso, o presente estudo se propôs a avaliar o potencial do musgo Sphagnum perichaetiale Hampe, sob as formas de biomassas úmida e seca, na remoção do hormônio sintético 17α-etinilestradiol em amostras aquosas sintéticas visando à aplicabilidade da técnica no tratamento de águas residuais e naturais. Os espécimes foram coletados, cultivados e mantidos em temperatura ambiente com luz natural. Os experimentos foram conduzidos com a biomassa úmida em diferentes quantidades (10 g e 20 g) e a biomassa seca (1 g) em diferentes granulometrias (granulometria 1 = 0,124 mm < diâmetro de poro < 0,053 mm; granulometria 2 = 0,248 mm < diâmetro de poro < 0,053 mm). Foram confeccionados três tratamentos de exposição ao 17α-etinilestradiol: tratamento 1 = 250 μg L-1 ; tratamento 2 = 500 μg L-1 ; tratamento 3 = 2500 μg L-1 . Posteriormente, a concentração residual de 17α-etinilestradiol nas soluções foi mensurada através de cromatografia líquida de alta resolução (HPLC). O musgo S. perichaetiale demonstrou-se eficiente na remoção de 17α-etinilestradiol nas formas de biomassas úmida e seca com percentual médio de remoção de 63 % (495 μg L-1 ) e 65 % (676 μg L-1 ), respectivamente. A biomassa úmida apresentou maior remoção percentual e em concentração do hormônio 17α-etinilestradiol nos tratamentos 1 e 2, sendo a maior remoção de 78 % (200 μg L-1 ) com 20 g de massa. A biomassa seca demonstrou maior constância nos percentuais de remoção entre os tratamentos testados, sendo a granulometria 1 (0,124 mm < dp < 0,053 mm) a que demonstrou maior capacidade de biossorção entre os três tratamentos e também entre todos os experimentos conduzidos, com 66 % (1416 μg L-1 ) de remoção. Com isso, a utilização da espécie de briófita S. perichaetiale como biossorvente é bastante promissora, considerando a baixa quantidade de biomassa necessária e os níveis de remoção atingidos, tornando viável sua aplicabilidade para descontaminação de águas residuais e naturais como agente remediador.

Responsible for growing environmental imbalance, contaminants of emerging concern (CEC) are found in the environment at concentrations on the order of nano and micrograms per liter, which, although low, present potential risk to human health and ecosystems. CEC cover a vast range of components such as pharmaceuticals, hygiene, and personal use products, hormones, and others. These micropollutants have a reported occurrence in surface water, wastewater, groundwater, and drinking water. This widespread occurrence is due to the fact that, in addition to persistence and continuous introduction, conventional water and wastewater treatment plants are currently unable to completely remove CEC. Among the numerous CEC, 17α ethinylestradiol has been pointed out as the main compound responsible for causing endocrine alterations in aquatic organisms and is one of the principal CEC found in water bodies and in raw or treated sewage. In this context, it is evident the need for treatment of CEC by alternative technologies. Biosorption represents a promising alternative to conventional methods, being an ecological, economical, and efficient technique for water treatment. Considering this, the present study proposed to evaluate the potential of the moss Sphagnum perichaetiale Hampe, in wet and dry biomass forms, in the removal of the synthetic hormone 17α-ethinylestradiol in synthetic aqueous samples aiming at the applicability of the technique in wastewater and natural water treatment. Specimens were collected, cultured, and kept at ambient temperature with natural light. The experiments were conducted with the wet biomass in different amounts (10 g and 20 g) and the dry biomass (1 g) in different grain sizes (grain size 1 = 0.124 mm < pore diameter < 0.053 mm; grain size 2 = 0.248 mm < pore diameter < 0.053 mm). Three exposure treatments to 17α-ethinylestradiol were prepared: treatment 1 = 250 μg L-1 ; treatment 2 = 500 μg L-1 ; treatment 3 = 2500 μg L-1 . Subsequently, the residual concentration of 17α ethinylestradiol in the solutions was measured using high-performance liquid chromatography (HPLC). S. perichaetiale moss proved efficient in removing 17α-ethinylestradiol in wet and dry biomass forms with average removal percentages of 63 % (495 μg L-1 ) and 65 % (676 μg L-1 ), respectively. The wet biomass showed higher percentage and concentration removal of the hormone 17α-ethinylestradiol in treatments 1 and 2, with the highest removal being 78 % (200 μg L-1 ) with 20 g mass. The dry biomass showed greater constancy in the removal percentages among the tested treatments, with grain size 1 (0.124 mm < dp < 0.053 mm) showing the highest biosorption capacity among the three treatments and also among all the conducted experiments, with 66 % (1416 μg L-1 ) removal. Therefore, the use of the bryophyte species S. perichaetiale as a biosorbent is very promising, considering the low amount of biomass required and the levels of removal achieved, making its applicability for decontamination of wastewater and natural waters as a remediating agent viable.