Autor(es):
Galvão, Rita Lourenço Paiva de Melo, 1979- 
Data: 2012
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10451/7722
Origem: Repositório da Universidade de Lisboa
Assunto(s): Radiação ionizante; Poluentes orgânicos persistentes; Química tecnológica; Teses de doutoramento - 2012
Descrição
Tese de doutoramento, Química (Química Tecnológica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2012 Cork wastewater constituents like gallic acid, acetovanillone and esculetin are recalcitrant compounds which, released in the environment in larger amounts, may constitute environmental hazard. Therefore, their concentration in wastewater should be controlled. The present work is mainly centered in the application of gamma radiation as an Advanced Oxidation Process to degradate these recalcitrant compounds present in cork wastewater. The main by-products formed and predominant pathways reaction mechanisms were proposed. Results point out that high doses (40-50 kGy) are needed to break the benzene ring of gallic acid and acetovanillone in 1 mM aqueous solutions. For esculetin in 0.1 mM aqueous solution 2 kGy was enough to degradate that compound, probably due to its low concentration. The results showed that gallic acid and acetovanillone radiolytic degradation proceeds mainly by hydroxyl radical attack to benzene ring. In the case of esculetin the pyrone ring of its structure was attacked preferably by the solvated electron produced by the radiation. Based on these results a tentative mechanism of degradation was proposed for the three compounds. The effects on the biodegradability of gallic acid and esculetin after irradiation were studied using a natural bacterium present in cork wastewater. Although the results were inconclusive, they raised some important issues to be addressed by a new methodological setup. Finally, the effects of gamma radiation on real cork cooking wastewater were studied. The radiation effects were assessed by the antioxidant activity rate and the phenolic compounds concentration. It was found that gamma radiation increases both antioxidant activity of cork cooking water and the amount of phenolic compounds. This integrated work was focused on the application of gamma radiation, as a potential technology, to degrade hazardous components from bench scale up to industrial application. The obtained results highlight the potentialities of the technology to increase the degradability of wastewater’s pollutants, an important issue from the perspective of environmental sustainability. Portugal tem sido nas últimas décadas o maior produtor e exportador mundial de cortiça. No processo de transformação da cortiça, as águas de cozedura têm especial interesse devido à sua composição. Estas águas são misturas complexas de extractos vegetais cuja degradação é muito difícil tornando ineficientes os processos convencionais de tratamento de águas residuais. Entre outros compostos naturais, estas águas apresentam uma elevada concentração de polifenóis, tais como o ácido gálico, a acetovanilona e a esculetina. Estes compostos são conhecidos por serem recalcitrantes aos tratamentos convencionais. Os processos de oxidação avançada (e.g. radiação gama) são largamente estudados e a sua aplicação é eficiente. A radiação gama induz tanto a degradação de compostos, como a inactivação de microrganismos, dependendo do tipo de energia, do débito de dose e da dose absorvida. Actualmente, a radiação gama é usada em inúmeros processos industriais, como a esterilização, irradiação de alimentos e o tratamento de águas contaminadas podendo mesmo levar à sua desinfecção e ao aumento da qualidade da água. Neste trabalho, foram estudados os efeitos da radiação gama na degradação do ácido gálico, da acetovanilona e da esculetina. Após irradiação, foram identificados os principais sub-produtos formados e foram propostos mecanismos de degradação radiolítica destes três compostos. Os principais resultados sugerem que são necessárias doses de radiação elevadas (40-50 kGy) para destruir o anel benzénico do ácido gálico e da acetovanilona, em solução aquosa. A esculetina, provavelmente devido à baixa concentração da solução estudada, é degradada com doses de radiação baixa (≤2 kGy). Os resultados obtidos também sugerem que o passo inicial de oxidação do ácido gálico e da acetovanilona dá-se por meio do ataque do radical hidroxilo ao anel benzénico. No caso da esculetina, o ataque é preferencialmente por meio do ataque do electrão hidratado ao anel de pirano. Após estes resultados, foram propostos mecanismos de degradação para cada um dos compostos. Foram estudados os efeitos sobre a biodegradabilidade de ácido gálico e esculetina após a irradiação por meio de um microorganismo seleccionado das águas residuais da cortiça. Embora os resultados tenham sido inconclusivos, levantaram algumas questões pertinentes que foram explicadas através da abordagem de novas metodologias discutidas neste trabalho. Neste trabalho pretendeu-se realizar uma integração de diversos estudos, desde a aplicação da radiação gama em soluções aquosas dos compostos padrão até ao cenário real em uma indústria de cortiça. Sendo assim, foram avaliados os efeitos da radiação gama na água de cozedura da cortiça através da variação na sua actividade antioxidante e do conteúdo em compostos fenólicos, antes e após irradiação. Os resultados obtidos apontam para que, após irradiação gama, haja um aumenta tanto da actividade antioxidante da água de cozedura de cortiça como da concentração em compostos fenólicos. Os resultados obtidos destacam as potencialidades da aplicação de radiação ionizante (e.g. radiação gama) como uma ferramenta para aumentar a degradabilidade de poluentes de águas residuais, uma questão importante do ponto de vista da Química Verde.
Tipo de Documento
Tese de Doutoramento
Idioma
Inglês
Orientador(es)
Leal, João Paulo, 1963-; Botelho, Maria Luísa Camelo de Beirão Soares, 1947-
