A discussão terá como base estudos de caso de trabalhos recentes em que filmes de TiO2, obtidos por imobilização em superfícies de po-
litereftalato de etileno (PET), foram utilizados em sistemas POA para a degradação do fármaco paracetamol.
Serão avaliados os resultados de caracterização dos filmes ob- tidos, bem como o desempenho alcançado com o uso destes sob dife- rentes condições experimentais.
Nesse estudo, foi utilizado como suporte para a imobilização do fotocatalisador o politereftalato de etileno (PET), principal material usado nas últimas décadas na composição de embalagens descartáveis de alimentos em geral, especialmente de bebidas, sendo reconhecida- mente um importante contaminante ambiental devido à sua lenta degra- dação no ambiente e ao enorme volume de resíduos gerado.
O uso do PET como suporte para a imobilização de TiO2 tem sido pouco estudado, e os casos reportados na literatura referem-se ao uso do fotocatalisador imobilizado nas paredes internas de garrafas, para processos de fotocatálise com luz solar para desinfecção de água (MEICHTRY et al., 2007) e remoção de arsênio (FOSTIER et al., 2008). No entanto, dados de caracterização dos filmes assim obtidos permanecem indisponíveis.
Neste trabalho, as superfícies de PET foram obtidas a partir de recortes de garrafas de bebidas, mas foram utilizadas na forma de su- perfícies planas um reator fotocatalítico, em substituição aos materiais vítreos tradicionalmente utilizados como suporte para o TiO2, configu- rando-se uma aplicação original do material. As escolhas do PET como suporte e do processo de imobilização utilizado tiveram por objetivo a simplificação operacional e a redução dos custos iniciais do tratamento e do consumo energético do processo de preparo dos filmes.
Primeiramente são apresentados a construção e o estabele- cimento das condições de uso de um reator para a aplicação combi- nada dos processos oxidativos promovidos por UV, TiO2 e O3. Nessa etapa, tem destaque a implementação de uma nova proposta de uso
do politereftalato de etileno como suporte para a imobilização do fo- tocatalisador TiO2, em alternativa às imobilizações tradicionalmente realizadas em superfícies vítreas. Nesses procedimentos, os custos se elevam devido ao uso de suportes feitos de materiais de melhor qua- lidade, inércia química e resistência mecânica, além do considerável consumo energético em etapas de aquecimento a algumas centenas de graus Celsius (PIPERATA; MEICHTRY; LITTER, 2004;MIRANDA- GARCÍA et al., 2010).
Em seguida, é descrita a utilização de planejamento fatorial com- pleto para a otimização das condições de degradação do fármaco para- cetamol pela combinação de fotocatálise heterogênea (UV/TiO2) e ozo-
nização (O3), estratégia apontada como promissora, podendo resultar em melhores taxas de mineralização se comparada à aplicação de cada processo isoladamente (AGUSTINA; ANG; VAREEK, 2005).
Sendo notória a predominância do uso de materiais rígidos – es- pecialmente o quartzo – como superfície para a obtenção de filmes de TiO2 em reatores de POA, pesquisadores da área são naturalmente in- duzidos a vislumbrarem vantagens que o uso de outros tipos de mate- riais, para a mesma finalidade, poderia proporcionar. Nesse contexto, há algumas características que podemos citar como potencialmente vantajosas no uso de materiais novos ou alternativos como suporte para filmes em POAs.
Como primeiro exemplo, considerando a substituição dos rígidos materiais vítreos por superfícies de materiais que apresentem flexibili- dade mecânica, uma imediata vantagem esperada é a diminuição ou eli- minação do risco de fissura ou quebra de tais suportes, o que, do ponto de vista prático, significa menor risco de acidentes e menor necessidade de eventuais substituições de placas danificadas durante o manuseio e operação do sistema. Isto é importante especialmente em sistemas operando em escala piloto ou maior, em que custos operacionais são naturalmente mais elevados.
Outra característica, intimamente ligada à primeira, é que o uso de filmes imobilizados sobre superfícies de materiais flexíveis permitiria, em tese, maior flexibilidade na execução de projetos de reatores POA, devido à possibilidade de ajustes de dimensões, posição e curvatura
dos filmes obtidos, podendo tais ajustes e encaixes serem feitos in loco, no momento da instalação dos filmes no reator, o que é uma limitação quando superfícies rígidas são usadas. Com o uso de filmes suportados sobre superfícies rígidas, o formato e o posicionamento dos filmes de catalisador são definidos previamente, com pouco ou nenhum espaço para rápidas adequações.
Embora somente a prática possa comprovar, a facilidade – ou di- ficuldade – de imobilização de fotocatalisadores sobre materiais novos ou alternativos deve ser objeto de investigação, uma vez que estudos nesse campo podem identificar diferenças favoráveis em comparação ao uso de materiais já tradicionalmente empregados, no tocante às ca- racterísticas e desempenho dos filmes obtidos, assim como em relação à redução de custos com materiais, reagentes e energia necessários à obtenção dos filmes, o que pode variar conforme o suporte utilizado, por meio do desenvolvimento de procedimentos mais simples, robustos e eficazes de imobilização (DONG et al., 2015).
Um quarto e último aspecto, sem dúvida positivo, que pode re- sultar do uso de materiais alternativos como suporte para fotocatalisa- dores, é o potencial uso de materiais de baixo custo ou, ainda, de ma- teriais que representem passivos ambientais importantes, segundo uma forte tendência já estabelecida nos últimos anos em campos de pesquisa de diversas áreas tecnológicas.
Um trabalho desenvolvido por Barros et al. (2014) abordou a proposta de utilização do politereftalato de etileno – o material plástico constituinte das conhecidas garrafas PET de refrigerantes – como mate- rial para suporte de filmes de TiO2.
No trabalho em questão, a atividade fotocatalítica de filmes de TiO2 depositado sobre superfícies de PET foi avaliada mediante ensaios de degradação do fármaco paracetamol em um sistema de fotocatálise heterogênea UV/TiO2, utilizando-se um pequeno reator de bancada. O
reator consistia basicamente de uma placa de Petri (para conter o filme de TiO2 submerso em 15mL da solução de fármaco), um agitador mag- nético para a solução e uma pequena lâmpada UV de 8W com pico de emissão em 254nm, posicionada centímetros acima da superfície da solução (ver Figura 4.1).
Figura 4.1– Representação do reator de bancada utilizado em ensaios de degradação com pequeno volume (15mL) de solução de paracetamol 2mgL-1: a) vista frontal do
reator; b) vista superior da placa de Petri, contendo o filme e barra magnética para ho- mogeneização da solução
Fonte: Elaborada pelos autores.