Biotransformação anaeróbia de micropoluentes orgânicos emergentes em sistema de tratamento de duplo estágio (acidogênico-metanogênico) tratando águas residuárias domésticas

• Processo: 19/22532-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Alvaro José dos Santos Neto
• Beneficiário: Rodrigo Braz Carneiro
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/10615-1 - Consolidação do conceito de biorrefinaria aplicado ao tratamento biológico de águas residuárias e de resíduos sólidos, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/09239-5 - Estratégias não-alvo para a investigação das rotas de biotransformação de produtos farmacêuticos e de cuidados pessoais na digestão anaeróbia, BE.EP.PD
• Assunto(s): Biodegradação Cinética Metabolômica Sorção
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biodegradação | Cinética | Metabolomica | Produtos de transformação | reator de leito fixo estruturado | sorção | Aplicação da cromatografia e técnicas relacionadas no estudo da degradação de fármacos e toxicantes durante o processo de tratamento biológico de águas residuárias.

Resumo

Embora a concentração dos micropoluentes orgânicos (MPOs) emergentes seja considerada baixa (geralmente de ng L-1 a µg L-1) nas águas residuárias domésticas, sua presença poderá resultar em impactos danosos de curto, médio e longo prazo sobre o ecossistema, à saúde humana e à economia. A maior parte dos MPOs não são totalmente eliminados nas estações de tratamento de esgotos (ETEs) convencionais, como lodos ativados e reatores UASB, e ainda tem-se que os mecanismos envolvidos na sua eliminação não estão elucidados. Compreender esses mecanismos e os fatores envolvidos na remoção desses MPOs, tais como sorção, biotransformação, potencial redox, atividades enzimáticas, características físico-químicas, parâmetros operacionais dos sistemas de tratamento, entre outros, é essencial para mitigar as concentrações desses compostos nas ETEs. A tecnologia anaeróbia é muito aplicada tanto para o tratamento de esgotos quanto para a digestão de lodos ao redor do mundo, porém os estudos de biotransformação de MPOs nesses sistemas ainda se mostra incipiente. Estudos recentes têm apontado que as diferentes etapas da digestão anaeróbia podem atuar maneira distinta na biotransformação de MPOs. Diante desse cenário, essa pesquisa pretende estabelecer um sistema de tratamento anaeróbio de duplo estágio (acidogênico-metanogênico) de forma a otimizar a remoção de MPOs nas ETEs. Como objeto de estudo foram selecionados nove compostos-alvo de diferentes classes e que são frequentemente detectados no esgoto sanitário, a saber: os antibióticos sulfametoxazol e ciprofloxacina; os anti-inflamatórios ibuprofeno, naproxeno e acetaminofeno; o surfactante nonilfenol; os parabenos metilparabeno e propilparabeno; e o betabloqueador metoprolol. Pretende-se a partir dessa pesquisa também avaliar os mecanismos de sorção desses MPOs na biomassa, obter parâmetros cinéticos de degradação, identificar os produtos de transformação gerados durante o processo e os microrganismos envolvidos na remoção desses compostos.

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

CARNEIRO, RODRIGO B.; GOMES, GISELE M.; SABATINI, CAROLINA A.; GAGO-FERRERO, PABLO; ZAIAT, MARCELO; SANTOS-NETO, ALAVARO J.. Enhancing Organic Micropollutants Removal in Wastewater with an Innovative Two-Stage Anaerobic Fixed-Film Bioreactor: Role of Acidogenic and Methanogenic Steps. ACS ES&T ENGINEERING, v. 4, n. 2, p. 11-pg., 2023-12-29. (22/09239-5, 15/06246-7, 17/02147-0, 19/22532-0, 21/05052-5)

CARNEIRO, RODRIGO B.; GIL-SOLSONA, RUBEN; SUBIRATS, JESSICA; RESTREPO-MONTES, ESTEBAN; ZAIAT, MARCELO; SANTOS-NETO, ALVARO J.; GAGO-FERRERO, PABLO. Biotransformation pathways of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) during acidogenesis and methanogenesis of anaerobic digestion. JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS, v. 478, p. 11-pg., 2024-08-16. (15/06246-7, 22/09239-5, 17/02147-0, 19/22532-0)

CARNEIRO, RODRIGO B.; TAKEDA, PAULA Y.; DIAS, MARIA E. S.; NOGUEIRA, ELIS W.; ZAIAT, MARCELO; SANTOS-NETO, ALVARO J.. Biosorption assessment of emerging contaminants onto acidogenic and methanogenic biofilm reactors: Influence of lipophilic and electrostatic interactions. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING, v. 13, n. 2, p. 13-pg., 2025-04-01. (19/22532-0, 23/10489-9, 17/02147-0, 22/10615-1)

TAKEDA, PAULA YUMI; PAULA, CAROLINA TAVARES; CARNEIRO, RODRIGO BRAZ; BORGES, ANDRE DO VALE; GRANGEIRO, LUANA CARDOSO; DAMIANOVIC, MARCIA HELENA RISSATO ZAMARIOLLI. Challenges in achieving partial nitrification: Simultaneous nitrification-denitrification as the dominant pathway in municipal wastewater treatment. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING, v. 13, n. 2, p. 10-pg., 2025-04-01. (21/12399-1, 20/09912-6, 19/22532-0)

CARNEIRO, RODRIGO B.; SABATINI, CAROLINA A.; TITATO, GUILHERME M.; FERREIRA, TANARE C. R.; ZAIAT, MARCELO; SANTOS-NETO, ALVARO J.. New biotransformation pathways from sulfamethoxazole and ciprofloxacin removal in sewage treatment along the spatial profile of an anaerobic fixed bed bioreactor. BIORESOURCE TECHNOLOGY REPORTS, v. 17, p. 6-pg., 2022-02-01. (15/04427-4, 15/06246-7, 17/02147-0, 19/22532-0)