Biotransformation pathways of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) during acidogenesis and methanogenesis of anaerobic digestion

Autor(es)

Carneiro, Rodrigo B. ; Gil-Solsona, Ruben ; Subirats, Jessica ; Restrepo-Montes, Esteban ; Zaiat, Marcelo ; Santos-Neto, Alvaro J. ; Gago-Ferrero, Pablo

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS; v. 478, p. 11-pg., 2024-08-16.

Resumo

Pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) exhibit varying biodegradability during the acidogenic and methanogenic phases of anaerobic digestion. However, there is limited information regarding the end products generated during these processes. This work investigates the biotransformation products (BTPs) generated in a two-phase (TP) acidogenic-methanogenic (Ac-Mt) bioreactor using advanced suspect and nontarget strategies. Fourteen BTPs were confidently identified from ten parent PPCPs including carbamazepine (CBZ), naproxen (NPX), diclofenac (DCF), ibuprofen (IBU), acetaminophen (ACT), metoprolol (MTP), sulfamethoxazole (SMX), ciprofloxacin (CIP), methylparaben (MPB) and propylparaben (PPB). These BTPs were linked with oxidation reactions such as hydroxylation, demethylation and epoxidation. Their generation was related to organic acid production, since all metabolites were detected during acidogenesis, with some being subsequently consumed during methanogenesis, e.g., aminothiophenol and kynurenic acid. Another group of BTPs showed increased concentrations under methanogenic conditions, e.g., hydroxy-diclofenac and epoxy-carbamazepine. The most PPCPs showed high removal efficiencies (> 90 %) - SMX, CIP, NPX, MTP, ACT, MPB, PPB, while DCF, CBZ and IBU demonstrated higher persistence - DCF (42 %); CBZ (40 %), IBU (47 %). The phase separation of anaerobic digestion provided a deeper understanding of the biotransformation pathways of PPCPs, in addition to enhancing the biodegradability of the most persistent compounds, i.e., DCF, CBZ and IBU. (AU)

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• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 22/09239-5 - Estratégias não-alvo para a investigação das rotas de biotransformação de produtos farmacêuticos e de cuidados pessoais na digestão anaeróbia
• Beneficiário: Rodrigo Braz Carneiro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 17/02147-0 - Cromatografia líquida em uma gota e seu acoplamento com espectrometria de massas: estratégias instrumentais, desenvolvimento de materiais, automatização e aplicações analíticas
• Beneficiário: Fernando Mauro Lanças
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 19/22532-0 - Biotransformação anaeróbia de micropoluentes orgânicos emergentes em sistema de tratamento de duplo estágio (acidogênico-metanogênico) tratando águas residuárias domésticas
• Beneficiário: Rodrigo Braz Carneiro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado