Métodos alternativos

Nos últimos anos têm vindo a ser desenvolvidos alguns métodos alternativos para a desinfecção de sistemas de água, nomeadamente desinfecção electroquímica, processos foto-catalíticos e processo de Fenton.

A desinfecção electroquímica é um conceito relativamente novo nas tecnologias de desinfecção e é considerada uma das alternativas ao cloro mais promissoras. É considerada uma tecnologia robusta, económica e amiga do ambiente (HUSSAIN, et al., 2014), porque permite obter acção desinfectante tanto primária como residual. Este método não envolve a adição directa de substâncias químicas na água, e resulta da aplicação de uma corrente de baixa tensão que é direccionada através de eléctrodos, e que

leva à formação de agentes oxidantes como cloro livre, dióxido de cloro, peróxido de hidrogénio, ozono e outros agentes oxidantes de curta duração. A desinfecção residual resulta da transmissão da energia reactiva dos oxidantes, que se mantêm na água por algum tempo (PULE, 2016).

A eficácia de inactivação da desinfecção electroquímica depende sobretudo da configuração e do material do eléctrodo, da composição electrolítica, dos microrganismos presentes, das condições de transferência de massa e de outros parâmetros, como o caudal de água e a intensidade da corrente (HUSSAIN et al., 2014). A presença de cloreto no electrólito aumenta a eficácia da inactivação das células porque dá origem a espécies de cloro com acção germicida, no entanto, os sistemas electroquímicos, que geram quantidades excessivas de espécies de cloro, têm as mesmas desvantagens que a desinfecção com cloro (PULE, 2016).

Ainda está em aberto a hipótese de os sistemas electroquímicos poderem vir a substituir a desinfecção por cloro. As pesquisas relativas à produção de subprodutos da desinfecção electroquímica na água tratada revelam uma redução de mais de 50% nos THM totais, o que poderá ser a principal vantagem deste tipo de desinfecção. Outras vantagens incluem o facto de se evitar o transporte e armazenamento de produtos químicos perigosos usados em métodos de desinfecção à base de cloro ou outros compostos químicos (HUSSAIN, et al., 2014), o que torna a desinfecção electroquímica um processo mais ecológico. Contudo, os custos elevados dos sistemas electroquímicos e altas tensões celulares associadas à condutividade relativamente baixa da água submetida a tratamento também podem ser barreiras para a sua implementação (HUSSAIN, et al., 2014). Os processos electroquímicos são referenciados como eficazes para a desinfecção, no entanto, as bactérias do biofilme são extremamente resistentes a este tipo de desinfecção, portanto, pode não ser possível conseguir a eliminação completa de bactérias de Legionella, o que vai ao encontro dos resultados publicados para outros métodos de desinfecção. Importa referir que os estudos sobre o impacto deste tipo de desinfecção têm sido realizados principalmente à escala laboratorial, pelo que é necessário continuar a avaliar este método e a sua influência quer na Legionella, quer nas amebas e biofilmes (PULE, 2016).

Também os processos foto-catalíticos de semicondutores mostraram grande potencial para o tratamento de água sendo também mais económicos e amigos do ambiente, devido à sua baixa toxicidade, estabilidade química e térmica, baixo consumo de energia e baixo custo. O TiO2 é visto como um dos

semicondutores mais adequados para a foto-catálise (CHONG et al., 2010). A foto-catálise requer activação por luz ultravioleta, luz fluorescente ou luz visível (PULE, 2016). Na maioria dos ensaios à escala laboratorial tem sido utilizada luz UV.

A inactivação de microrganismos por TiO2 deve-se principalmente às espécies reactivas de oxigénio, como

já foi referido, os radicais hidroxilo causam danos e rupturas nas membranas celulares o que resulta na morte celular (CHONG et al., 2010).

As experiências à escala laboratorial, demonstram que a foto-catálise é eficaz para a inactivação de bactérias, no entanto, o reaparecimento das bactérias pode ocorrer se não for utilizado também um processo final de desinfecção (por exemplo, com adição de cloro ou dióxido de cloro) e se se verificarem na rede de distribuição as condições ambientais óptimas para o crescimento dos microrganismos. A aplicação de foto-catálise para a desinfecção da água de abastecimento ainda está em investigação, especialmente a foto-catálise induzida por luz visível, que seria menos dispendiosa do que a conduzida por luz UV (PULE, 2016).

A principal barreira para a aplicação da desinfecção foto-catalítica é o facto da actividade foto-catalítica ser uma cinética lenta. Valores elevados de turvação, presença de compostos orgânicos e inorgânicos também podem reduzir a eficiência deste método de desinfecção (CHONG et al., 2010).

A reacção de Fenton é um processo de oxidação avançado, baseado em processos físico-químicos que dão origem e utilizam espécies químicas transitórias com um potencial oxidante muito alto, como o radical hidroxilo. O reagente de Fenton é formado a partir de ferro e de peróxido de hidrogénio, não envolvendo esta reacção nenhum tipo de radiação. Os iões de ferro decompõem o peróxido de hidrogénio e dão origem à formação de radicais hidroxilo (GOSSELIN et al., 2013). O processo de produção de radicais hidroxilo pela reacção de Fenton é muito sensível ao pH, à razão ferro/peróxido de hidrogénio e à concentração de iões Fe2 +_{. A reacção de Fenton é eficaz para condições ácidas, com pH óptimo de 3 a 4 e a sua eficácia}

diminui rapidamente a um pH superior a 5 (GOSSELIN et al., 2013). A presença de carbonatos, fosfatos, sulfatos e iões de cloro também pode afectar o desempenho ao diminuir a taxa de reacção e diminuir a eficiência de consumo de peróxido de hidrogénio (CHONG et al., 2010).

Ao contrário dos métodos de desinfecção anteriormente descritos, o processo de Fenton é eficaz para a inactivação de bactérias de biofilme, especialmente nos casos em que os biofilmes se desenvolvem em áreas com corrosão, isto é, quando há uma grande quantidade de ferro disponível. Em tais condições, é possível uma inactivação rápida mesmo a pH 5 (GOSSELIN et al., 2013). Outra vantagem em relação aos desinfectantes à base de cloro é a prevenção do reaparecimento de bactérias, sem formação de subprodutos indesejáveis ou prejudiciais. Os produtos químicos envolvidos no processo de Fenton são facilmente manipuláveis, não são tóxicos nem nocivos para o meio ambiente (GOSSELIN et al., 2013) e são económicos. Outra vantagem do processo de Fenton é que não é necessário fornecer energia para activar o peróxido de hidrogénio, porque a reacção é possível à pressão e temperatura ambiente. As desvantagens são a necessidade de condições ácidas e a formação de grandes quantidades de resíduos de ferro (CHONG et al., 2010).

Este processo de Fenton pode ser acelerado na presença de uma fonte de luz, reacção de foto-Fenton, o que leva à rápida decomposição do peróxido de hidrogénio e formação de radicais. Quando uma fonte de luz está presente, a taxa de reacção de foto-Fenton é aumentada principalmente devido ao efeito fotoquímico da luz na regeneração dos iões de Fe2 + _{e dos radicais hidroxilo no sistema (CHONG et al.,}

2010).

Em resumo, os métodos convencionais de desinfecção são utilizados no tratamento da água há anos, no entanto, apresentam algumas desvantagens, como a produção de subprodutos indesejáveis e a ineficácia em alguns casos, para eliminação particular de Legionella nos sistemas de abastecimento, o que requer pesquisa e desenvolvimento de métodos alternativos. O principal desafio é a necessidade de inactivar bactérias presentes em biofilmes, que são mais resistentes aos desinfectantes do que bactérias livres. Os processos avançados de oxidação (por exemplo, foto-catálise, Fenton e processos semelhantes a Fenton) mostraram resultados promissores, embora até ao momento, a maioria dos estudos terem sido realizados à escala laboratorial, sendo necessário avaliar o seu desempenho noutras escalas, a longo prazo e combinando diferentes métodos.