Autor: Reynaldo M. Rosa Neto

Dedicatória: “A todos aqueles que tentam tirar os sonhos: enquanto houver vida, haverá força de vontade; e enquanto houver força de vontade, um sonho nunca morrerá.”

Introdução

Este é o estudo inicial de tratamento de água com compostos fenólicos de Aroeira-vermelha (Schinus terebinthifolius) para expansão, incluindo análises detalhadas, cálculos quantitativos e recomendações para cultivos futuros. A amostra, coletada em Campos dos Goytacazes, RJ, apresenta alta acidez (pH 2,7) e concentrações significativas de metais, tornando-a limitada para uso seguro sem tratamento. Trata-se de um estudo primário ou original, abordando questões como balanço iônico, eficácia do tratamento e sustentabilidade do método, comparando-o com tratamentos alternativos, como o uso de calcário e sulfato de alumínio combinado com cal, e incluindo uma comparação com outros estudos sobre coagulantes naturais, embora não haja estudos específicos sobre o extrato de Schinus terebinthifolius no tratamento de água.

Metodologia

Extração de Compostos Fenólicos

A extração foi realizada utilizando 100 g de casca de Aroeira-vermelha em 4 L de água, submetida à extração com água quente pressurizada, um método eficiente para extrair compostos bioativos (Pressurized Hot Water Extraction of Bioactives). Após a extração, 10 mL do extrato foram adicionados a 1 L da amostra, juntamente com 1 g de bicarbonato de sódio (NaHCO₃) como agente alcalinizante.

Cálculos Químicos

• Concentração de Taninos: Assumindo 15% p/p de taninos na casca (Phytochemical Analysis of Schinus terebinthifolius Bark), 100 g de casca contêm 15 g de taninos em 4 L, ou 3,75 g/L. Ao adicionar 10 mL a 1 L, a concentração final é de aproximadamente 37,5 mg/L, comparável às concentrações de ferro (13,52 mg/L) e manganês (14,62 mg/L).
• Neutralização com NaHCO₃: 1 g/L de NaHCO₃ equivale a aproximadamente 0,012 M. Com uma [H⁺] inicial de 0,002 M (pH 2,7), o excesso de NaHCO₃ (0,01 M) deveria elevar o pH, mas a alta acidez e a presença de sulfato podem limitar esse efeito.

Contexto e Dados da Amostra

A amostra INT 1, coletada em uma lagoa de rejeitos de cerâmica na região de Mineiros, Campos dos Goytacazes, RJ, apresenta as seguintes características químicas iniciais:

• pH: 2,7 (extremamente ácido)
• Condutividade Elétrica (EC): 7,561 dS/m, corrigida para 7,561 mS/cm (7,561 μS/cm)
• Composição Química (em mg/L):
  • Sódio (Na): 21,35
  • Cálcio (Ca): 21,63
  • Magnésio (Mg): 25,20
  • Sulfato (SO₄²⁻): 1.980,00
  • Ferro (Fe): 13,52
  • Manganês (Mn): 14,62
  • Cloreto (Cl⁻): 878,75
  • Sólidos Totais: 4.128,00
  • SAR: 4,41
  • Carbonatos (CO₃) e Bicarbonatos (HCO₃): 0,00 (ausência de alcalinidade)

Resultados

Reação Inicial

Ao adicionar o extrato e o bicarbonato, a água mudou instantaneamente de translúcida para preta.

Após 24 Horas

Observou-se a formação de um precipitado (lama), indicando coagulação e remoção de metais.

Dados Analíticos Pós-Tratamento

• pH: 6,9
• EC: 7,21 dS/m
• Cálcio (Ca): 108,93 mg/L
• Magnésio (Mg): 261,08 mg/L
• Sulfato (SO₄²⁻): 1.240,00 mg/L
• Ferro (Fe): 0,05 mg/L
• Manganês (Mn): 8,37 mg/L
• Cloreto (Cl⁻): 420,00 mg/L
• Bicarbonato (HCO₃): 137,25 mg/L
• SAR: Aproximadamente 20 (calculado com base em Na, Ca e Mg)

Percentual de Redução

• Ferro (Fe): (13,52 – 0,05) / 13,52 × 100 = 99,63%
• Manganês (Mn): (14,62 – 8,37) / 14,62 × 100 = 42,75%
• Sulfato (SO₄²⁻): (1.980,00 – 1.240,00) / 1.980,00 × 100 = 37,37%
• Cloreto (Cl⁻): (878,75 – 420,00) / 878,75 × 100 = 52,21%

Discussão

Mudança Imediata de Cor

A coloração preta sugere uma reação rápida entre os taninos do extrato e o ferro, formando complexos escuros (Analysis of Iron Complexes of Tannic Acid). Com 13,52 mg/L de ferro, esses complexos insolúveis são prováveis responsáveis. O bicarbonato foi adicionado para elevar o pH, mas a acidez inicial (pH 2,7) e o sulfato podem ter limitado a eficácia inicial.

Precipitação Após 24 Horas

A formação de lama pode ser atribuída à oxidação de ferro ferroso (Fe²⁺) a ferro férrico (Fe³⁺), formando Fe(OH)₃, que precipita (Redox Transformations of Iron at Extremely Low pH). O bicarbonato pode ter neutralizado gradualmente a acidez, facilitando a precipitação de metais pesados como ferro e manganês. Os compostos fenólicos podem ter catalisado ou estabilizado esse processo.

Eficácia dos Compostos Fenólicos

Os taninos demonstraram potencial como coagulantes naturais, removendo ferro e possivelmente outros metais por formação de complexos e precipitação. Comparados a coagulantes sintéticos como sulfato de alumínio (Al₂(SO₄)₃) ou cloreto férrico (FeCl₃), os fenólicos oferecem uma alternativa sustentável, especialmente utilizando resíduos comerciais (Residues from the Brazilian Pepper Tree Processing Industry).

Toxicidade da Lama

A lama formada contém ferro, manganês e possivelmente outros metais. A toxicidade depende da concentração e biodisponibilidade, mas os fenólicos podem reduzir a solubilidade, tornando-a potencialmente menos tóxica que resíduos de coagulantes sintéticos. Testes como o TCLP Test for Sludge Toxicity são necessários.

Desequilíbrio Iônico Observado

Havia um desequilíbrio iônico, com carga positiva (cátions listados, incluindo H⁺ estimado) menor que a carga negativa (ânions como Cl⁻ e SO₄²⁻), sugerindo cátions não listados, como potássio ou amônio. A EC, inicialmente reportada como 7,561 dS/m, foi ajustada para 7,561 mS/cm, mas o desequilíbrio persiste.

Comparação com Outros Estudos

Embora não existam estudos específicos sobre o uso de Schinus terebinthifolius como coagulante no tratamento de água, a literatura sobre coagulantes naturais oferece insights úteis. Um estudo relevante é “Study of the effect of Eucalyptus globulus lignin and Schinus terebinthifolius tannin extract on water in oil emulsions of heavy oil” (ScienceDirect), que investiga o uso de taninos de Schinus terebinthifolius como emulsificante em emulsões água-em-óleo. Embora não diretamente aplicável ao tratamento de água, sugere que os taninos possuem propriedades de estabilização de partículas dispersas, similares ao mecanismo de coagulação.

Revisões gerais sobre coagulantes naturais, como “Application of Natural Coagulants in Water Treatment: A Sustainable Alternative to Chemicals” (MDPI), destacam que coagulantes naturais ricos em taninos são eficazes na remoção de turbidez, metais pesados e outros contaminantes. Esses estudos enfatizam a sustentabilidade, mas apontam limitações, como a necessidade de otimização de dosagem e variação na eficácia dependendo da fonte e método de extração.

Conclusões e Recomendações

O tratamento combinando extrato de Schinus terebinthifolius e bicarbonato de sódio mostrou-se altamente eficaz na remoção de ferro (99,63%) e moderadamente eficaz na redução de manganês (42,75%). Embora estudos específicos sobre esse extrato como coagulante no tratamento de água sejam escassos, seu teor de taninos sustenta suas propriedades coagulantes. No entanto, a adição de bicarbonato de sódio introduz sódio na água, o que pode ser indesejável para certas aplicações.

Para aumentar a eficácia sem elevar os níveis de sódio, agentes alcalinizantes alternativos, como hidróxido de cálcio (Ca(OH)₂) ou hidróxido de magnésio (Mg(OH)₂), poderiam ser explorados. Pesquisas futuras devem se concentrar em otimizar os processos de tratamento, ajustar as dosagens do extrato e testar combinações com outros coagulantes naturais ou sintéticos para maximizar a remoção de contaminantes e minimizar efeitos colaterais.

Propriedades Antimicrobianas e Redução do Uso de Cloro

O extrato de Schinus terebinthifolius exibe propriedades antimicrobianas significativas, com atividade contra bactérias (Escherichia coli, Salmonella enteritidis), fungos (Candida albicans) e vírus (vírus Mayaro, MAYV), conforme documentado em Antimicrobial Lectin from Schinus terebinthifolius Leaf (PubMed). Isso sugere potencial para reduzir a dependência de cloro na desinfecção de água, evitando subprodutos nocivos como Trihalometanos, conforme Diretrizes da OMS para Qualidade da Água Potável. Estudos como Safe Water and Technology Initiative for Water Disinfection: Application of Natural Plant-Derived Materials (ScienceDirect) indicam que extratos naturais podem alcançar até 96% de desinfecção, embora sua implementação em larga escala exija validação adicional.

Metodologia e Fontes

Os dados foram compilados a partir de estudos revisados por pares em plataformas como PubMed, ScienceDirect e SciELO, abrangendo aplicações in vitro, in vivo e clínicas do extrato de S. terebinthifolius. Incluem ensaios de concentração inibitória mínima (CIM) para quantificar a eficácia antimicrobiana.

Propriedades Antibacterianas

O extrato mostra atividade antibacteriana de amplo espectro contra patógenos gram-positivos e gram-negativos. Os principais achados estão resumidos abaixo:

Propriedades Antifúngicas

A atividade antifúngica do extrato foi testada contra vários patógenos:

Propriedades Antivirais

Embora menos explorada, a atividade antiviral foi documentada:

Composição Química e Mecanismos

Os efeitos antimicrobianos derivam de compostos como taninos, terpenoides e óleos essenciais (por exemplo, α-pineno, β-pineno, limoneno), conforme descrito em SciELO (bNdsZSp6jMDqM6qVXxCHGgL). Os taninos complexam metais e exibem propriedades antioxidantes, enquanto os terpenoides rompem membranas microbianas, oferecendo um mecanismo de desinfecção sem cloro.

Potencial para Reduzir o Uso de Cloro

O cloro, embora eficaz, produz subprodutos cancerígenos como trihalometanos (Diretrizes da OMS para Qualidade da Água Potável). O extrato de S. terebinthifolius, com sua ampla atividade antimicrobiana, apresenta uma alternativa natural. Estudos como ScienceDirect (S146685641630114X) demonstram redução microbiana em ambientes controlados (por exemplo, queijo), sugerindo aplicações no tratamento de água. Sua eficácia contra patógenos como E. coli e Listeria apoia seu uso como substituto do cloro, especialmente em sistemas sensíveis a químicos.

Citações Chave

• Antimicrobial Lectin from Schinus terebinthifolius Leaf
• Schinus terebinthifolius: Phenolic Constituents and In Vitro Antioxidant, Antiproliferative and In Vivo Anti-inflammatory Activities
• Schinus terebinthifolius Raddi: Chemical Composition, Biological Properties and Toxicity
• Antibacterial Activity of Extracted Bioactive Molecules of Schinus terebinthifolius Ripened Fruits Against Some Pathogenic Bacteria
• Schinus terebinthifolius Raddi (Brazilian Pepper) Leaves Extract: In Vitro and In Vivo Evidence of Anti-inflammatory and Antioxidant Properties
• Antimicrobial and Antioxidant Activity of Essential Oil from Pink Pepper Tree In Vitro and In Cheese
• Schinus terebinthifolius (Brazilian Peppertree) Extract Used as Antifungal to Control Candida spp. in Planktonic Cultures and Biofilms
• Chemical Composition and Anti-Mayaro Virus Activity of Schinus terebinthifolius Fruits
• In Vitro Activity of Schinus terebinthifolius Extract and Fractions Against SporSorry about that, something didn’t go as planned. Please try again, and if you’re still seeing this message, go ahead and restart the app.