“Faíscas” de alta energia têm resultados inéditos na degradação de contaminantes farmacêuticos

A imagem parece com luzes piscando em uma árvore de Natal, mas a temperatura não é nada decorativa, alcançando valores mais altos que a temperatura na superfície do Sol. Estamos falando de um fenômeno conhecido como sparks – do Inglês para faíscas, que aparecem na superfície de um metal quando submetido ao processo conhecido como PEO (também do Inglês, sigla para oxidação eletrolítica por plasma). Esse tratamento, aplicado a peças de alumínio, magnésio, titânio e outros metais em indústrias dos setores aeroespacial, automobilístico, médico e de componentes eletrônicos, usa eletricidade para criar nessas peças uma cobertura de óxido que melhora a resistência do material à corrosão e ao calor, por exemplo.

Materiais produzidos com a aplicação de PEO também já são usados para tratamento de água e efluentes, buscando a degradação de resíduos orgânicos. Agora, uma equipe de cientistas liderada por Ernesto Chaves Pereira, do Departamento de Química da UFSCar, mostrou que usar não o material, mas sim as próprias faíscas, é uma abordagem inovadora que leva a resultados muito melhores que os alcançados com métodos convencionais na remediação ambiental de poluentes farmacêuticos em fluxos d’água.

Contaminantes farmacêuticos são uma das principais preocupações atuais de cientistas, gestores e outros formuladores e reguladores de políticas públicas, já que, mesmo em concentrações muito baixas, são capazes de causar efeitos indesejados. Os fármacos são compostos biologicamente ativos, projetados justamente para agir em doses pequenas sobre sistemas específicos do corpo humano e de outros animais. Quando chegam ao ambiente – por exemplo, pela excreção e pelo descarte inadequado de efluentes domésticos, hospitalares e industriais –, podem afetar os organismos vivos, alterar o equilíbrio ecológico e, no caso dos antibióticos, favorecer a seleção de bactérias resistentes. Além disso, são persistentes, apresentando grandes dificuldades para sua eliminação.

“Fármacos são projetados para longa duração e, assim, persistem no ambiente. Sua degradação na Natureza é muito complicada, são moléculas complexas, e nos processos já existentes a reação não chega à carbonização completa, ou seja, à transformação da molécula orgânica em CO₂ e água. A reação é parcial e para no que chamamos de intermediários de reação, subprodutos orgânicos algumas vezes ainda mais tóxicos que a molécula original”, explica Ernesto Pereira. “Eu estudo sparks desde o meu segundo ano na graduação, na década de 1980, mas com foco na natureza desse fenômeno, não em suas possíveis aplicações. Há cerca de quatro anos, a chegada de um pesquisador de pós-doutorado ao nosso laboratório inaugurou os trabalhos com remediação ambiental e, diante da complexidade do problema, veio o insight de tentar com os sparks”, rememora o coordenador da pesquisa. “Logo nas primeiras tentativas, deu tudo muito certo”, compartilha.

No PEO, a peça de metal (alumínio, no caso da pesquisa da UFSCar) é mergulhada em um líquido, ao qual uma tensão elétrica é aplicada, resultando no crescimento do revestimento de óxido. Durante o processo, surgem os sparks, microdescargas elétricas com duração de frações de segundo e área reduzida, mas que levam a temperaturas muito altas, motivo pelo qual são, inclusive, apelidados de “segundo Sol”.

Nos experimentos realizados na UFSCar, no Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), os testes foram realizados para três substâncias de uso farmacêutico: o antibiótico ofloxacin, o anti-inflamatório diclofenaco sódico e o antidepressivo fluoxetina, separados e em mistura. Também consideraram concentrações altas e baixas de fármacos. “Neste caso, as concentrações ambientais são baixas, o que aumenta a dificuldade na remediação. Assim, os resultados obtidos, nessas baixas concentrações, indicam o potencial de aplicação nas situações reais”, explica Pereira. Outro dado que indica essa proximidade da realidade fora do laboratório é que os melhores resultados foram obtidos para a mistura de contaminantes, que é a situação mais comumente encontrada em rios e outros fluxos d’água.

Diferentemente dos métodos convencionais – como catalisadores avançados empregando diferentes materiais, fotocatálise, tratamentos biológicos e métodos físicos, como a adsorção –, o uso dos sparks levou à carbonização completa dos contaminantes, ou seja, sua transformação em CO₂ e água. Nas amostras expostas ao procedimento por 60 minutos, foi destruído 58% do conteúdo de diclofenaco, 60% do ofloxacin e 93% da fluoxetina. Além desses resultados positivos, o método é muito mais barato em termos de consumo de energia.

“O estudo estabelece o plasma gerado durante o processo de PEO como uma plataforma inovadora, eficiente e ambientalmente amigável para a remediação de poluentes farmacêuticos, preenchendo uma lacuna crítica das tecnologias atuais ao assegurar a mineralização completa e eliminar riscos associados à poluição secundária”, afirma Ernesto Pereira. “Junto a este trabalho publicado no final de 2025, temos resultados promissores também para bactérias e para derivados de petróleo, e a patente já está solicitada, o que permite que a solução siga para as próximas etapas necessárias até a aplicação”, completa.

O artigo com os resultados da pesquisa, intitulado “An innovative method for environmental remediation using sparks formed during plasma electrolytic oxidation on aluminum foils”, foi publicado em novembro de 2025 e pode ser consultado no periódico científico Chemical Engineering Journal. Junto a Ernesto Chaves Pereira, o primeiro autor da publicação é Kevin C. de Araújo, pesquisador de pós-doutorado, e integra a equipe também Francisco Trivinho Strixino, docente do Departamento de Física, Química e Matemática da UFSCar, no Campus Sorocaba (DFQM-So). Completam o grupo estudantes de graduação e pós-graduação da UFSCar e parceiros na Universidade Estadual Paulista (Unesp, campus de Araraquara) e Universidade Estadual do Centro-Oeste do Paraná (Unicentro). A pesquisa contou com fomento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp, processos 2013/07296-2, 2017/11986-5, 2019/27029-5, 2021/12394-0, 2021/11630-1, 2022/06219-3, 2022/05195-3 e 2024/07206-8), do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq, processo 407878/2022-0), da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e da Shell (no Centro de Inovação em Novas Energias – CINE), além de apoio da Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP).