Comparação de tecnologias de tratamento terciário de águas residuais para remoção de fármacos: uma perspetiva de análise de ciclo de vida

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ribeiro, Cecília Laura Fernandes
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/21375
Resumo: Os fármacos têm sido detetados geralmente em concentrações entre ng/L e µg/L nos efluentes de Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR), representando uma fonte contínua de contaminação no ambiente. A presença destes fármacos levanta preocupações ambientais devido ao seu potencial de bioacumulação, efeitos de desregulação endócrina e potencial de inibição da fotossíntese e crescimento das plantas. Este trabalho compara a sustentabilidade ambiental juntamente com a eficiência de remoção de fármacos de três diferentes tratamentos terciários avançados, nomeadamente, filtro de areia (FA) acoplada com ozonização (OZ), ultrafiltração (UF) e UF acoplada com nanofiltração (NF), com o tratamento terciário FA juntamente com a desinfeção ultravioleta (UV), que já existe na ETAR Portuguesa tomada como referência. A comparação das configurações de tratamento foi desenvolvida aplicando a abordagem de Análise de Ciclo de Vida (ACV), usando o software OpenLCA1.11.0 equipado com a base de dados Ecoinvent 3.5, de acordo com o método USEtox (Recommended+Interim) (Recomendado + Provisório), que foi adicionado com alguns dos fatores de caracterização ausentes (CF) para os fármacos. Os resultados obtidos mostraram que os tratamentos terciários que proporcionaram maior eficiência de remoção de fármacos são FA+OZ e UF+NF, sendo UF+NF ligeiramente mais eficiente para a maior parte dos fármacos detetados. Entre eles, FA+OZ apresentou melhor desempenho ambiental que UF+NF na categoria de impacto Ecotoxicidade de Água Doce e Toxicidade Cancerígena e Não Cancerígena em humanos com valores de 8,16E+03 PAF.m3 .dia, 1,59E-07 casos e 1,44E-07 casos, respetivamente, em média 84% inferior aos valores correspondentes obtidos para UF+NF. Isso deve-se ao maior consumo de energia elétrica, ao uso dos reagentes como ácido cítrico e hipoclorito de sódio para a lavagem química das membranas e aos impactos indiretos associados à construção de UF e NF. Os impactos obtidos para FA+OZ baseiam-se em dados operacionais medidos em escala piloto no âmbito do presente trabalho e estão associados a um consumo de energia elétrica superior ao registado nas unidades comerciais de ozono e carecem dos impactos indiretos associados ao mercado de oxigénio líquido, que tem de ser contabilizado para a maioria das unidades em escala real. É expectável que, à escala comercial, as vantagens ambientais de FA+OZ possam sofrer algumas alterações.
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Este trabalho compara a sustentabilidade ambiental juntamente com a eficiência de remoção de fármacos de três diferentes tratamentos terciários avançados, nomeadamente, filtro de areia (FA) acoplada com ozonização (OZ), ultrafiltração (UF) e UF acoplada com nanofiltração (NF), com o tratamento terciário FA juntamente com a desinfeção ultravioleta (UV), que já existe na ETAR Portuguesa tomada como referência. A comparação das configurações de tratamento foi desenvolvida aplicando a abordagem de Análise de Ciclo de Vida (ACV), usando o software OpenLCA1.11.0 equipado com a base de dados Ecoinvent 3.5, de acordo com o método USEtox (Recommended+Interim) (Recomendado + Provisório), que foi adicionado com alguns dos fatores de caracterização ausentes (CF) para os fármacos. Os resultados obtidos mostraram que os tratamentos terciários que proporcionaram maior eficiência de remoção de fármacos são FA+OZ e UF+NF, sendo UF+NF ligeiramente mais eficiente para a maior parte dos fármacos detetados. Entre eles, FA+OZ apresentou melhor desempenho ambiental que UF+NF na categoria de impacto Ecotoxicidade de Água Doce e Toxicidade Cancerígena e Não Cancerígena em humanos com valores de 8,16E+03 PAF.m3 .dia, 1,59E-07 casos e 1,44E-07 casos, respetivamente, em média 84% inferior aos valores correspondentes obtidos para UF+NF. Isso deve-se ao maior consumo de energia elétrica, ao uso dos reagentes como ácido cítrico e hipoclorito de sódio para a lavagem química das membranas e aos impactos indiretos associados à construção de UF e NF. Os impactos obtidos para FA+OZ baseiam-se em dados operacionais medidos em escala piloto no âmbito do presente trabalho e estão associados a um consumo de energia elétrica superior ao registado nas unidades comerciais de ozono e carecem dos impactos indiretos associados ao mercado de oxigénio líquido, que tem de ser contabilizado para a maioria das unidades em escala real. É expectável que, à escala comercial, as vantagens ambientais de FA+OZ possam sofrer algumas alterações.Pharmaceuticals have been detected usually at concentrations between ng/L to µg/L in the effluent of municipal Wastewaters Treatment Plant (WWTP) representing a continuous source of contamination to the environment. The presence of these pharmaceuticals raises environmental concerns due to their bioaccumulation potential, endocrine-disrupting effects, and inhibition potential of photosynthesis and plant growth. This work compares the environmental sustainability along with pharmaceuticals removal efficiency of three different advanced tertiary treatments, namely sand filter (SF) coupled with ozonation (OZ), ultrafiltration (UF), and UF coupled with nanofiltration (NF), with the tertiary treatment SF coupled with ultraviolet disinfection (UV), which already exists at the Portuguese WWTP taken as reference. The comparison of the treatment configurations was developed by applying the Life Cycle Analysis approach, using OpenLCA 1.11 Software equipped with Ecoinvent 3.5 database, according to USEtox (Recommended + Interim) method, which was added with some of the missing characterization factors (CF) for pharmaceuticals. The results obtained showed that the tertiary treatments, which provided the highest pharmaceuticals removal efficiency are SF+OZ and UF+NF, being UF+NF slightly more efficient for most of the pharmaceuticals detected. Among them, SF+OZ showed better environmental performance than UF+NF in the impact category of Freshwater toxicity and Human cancerogenic and non-cancerogenic toxicity with values of 8.16E+03 PAF.m3 .day, 1.59E-07 cases and 1.44E-07 cases, respectively, on average 84% lower than the corresponding values obtained for UF+NF. This is due to the highest electric energy consumption, the use of the reagents as citric acid and sodium hypochlorite for the chemical wash of the membranes, and the indirect impacts associated with UF and NF construction. The impacts obtained for SF+OZ are based on operational data measured at the pilot scale within the scope of the present work. They are associated with an electric energy consumption higher than that recorded at commercial ozone units, and lacks the indirect impacts associated to the market of liquid oxygen, which has to be accounted for most of the full-scale units. It is expectable that, at commercial scale, the environmental advantages of SF+OZ can suffer some changes.Delerue-Matos, Cristina Maria FernandesRepositório Científico do Instituto Politécnico do PortoRibeiro, Cecília Laura Fernandes20222025-11-14T00:00:00Z2022-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.22/21375TID:203112415porinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-03-13T13:17:13Zoai:recipp.ipp.pt:10400.22/21375Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T17:41:26.534460Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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