Os Processos de Oxidação Avançada representam um dos caminhos mais promissores para o tratamento de efluentes industriais e águas naturais com alta complexidade química. Entre os agentes mais utilizados nesse contexto, o ozônio (O₃) desempenha papel central, seja de forma isolada ou em combinações que potencializam a geração de radicais livres altamente oxidantes.

Conceito e princípios Fundamentais

Os Processos de Oxidação Avançada consistem em processos de oxidação em fase aquosa que utilizam espécies reativas de oxigênio, especialmente o radical hidroxila (OH•). Esse radical apresenta um potencial de oxidação significativamente superior ao do ozônio e do peróxido de hidrogênio, além de reagir até um milhão de vezes mais rápido (Ma, 2024).

O mecanismo básico envolve a transformação do ozônio em oxidantes secundários, como:

• Radicais hidroxila (OH•)

• Hidroperóxidos (HO₂•)

• Superóxidos (O₂•−)

Essas espécies oxidam compostos orgânicos complexos até sua mineralização completa, gerando apenas CO₂ e H₂O como produtos finais. Isso confere ao Processos de Oxidação Avançada um papel de destaque na degradação de poluentes recalcitrantes e na desinfecção de microrganismos patogênicos.

Abordagens de Geração de Radicais com Ozônio

O radical hidroxila pode ser produzido a partir de diferentes estratégias, sendo as mais comuns:

• O₃/UV: combinação de ozônio e radiação ultravioleta.

• O₃/H₂O₂: ozônio associado ao peróxido de hidrogênio.

• O₃/H₂O₂/UV: sinergia tripla entre ozônio, peróxido e radiação UV.

• Ultrassom e catalisadores metálicos: utilização de óxidos de titânio, ferro, manganês ou zinco como aceleradores.

• Ajuste de pH: em meios alcalinos (pH > 10), favorece-se a rota indireta de oxidação via radicais; em meios ácidos (pH ≤ 4), prevalece a reação direta de ozonólise.

Essa versatilidade torna o Processos de Oxidação Avançada com ozônio um processo adaptável a diferentes matrizes de efluentes.

Principais Configurações de POA com Ozônio

Aplicações no tratamento de efluentes

Os Processos de Oxidação Avançada com ozônio têm sido amplamente empregados no tratamento de efluentes complexos, como os oriundos de:

• Indústrias químicas e farmacêuticas

• Setor têxtil

• Fabricação de papel e celulose

• Indústrias alimentícias

Entre os principais compostos-alvo degradados por este processo destacam-se:

• 1,4-dioxano

• MTBE (aditivo de gasolina)

• NDMA (nitrosaminas)

• Herbicidas e agrotóxicos

• Fármacos como anti-inflamatórios, antidepressivos e hormônios

• Compostos odoríferos como geosmina e metilisoborneol (MiB)

Vantagens dos processos de oxidação avançada com ozônio

Alta eficiência oxidativa

• Potencial de oxidação do radical OH• ≅ 2,7 V.
• Constantes de reação entre 10⁶ e 10¹⁰ L mol⁻¹ s⁻¹, próximas à difusão em meio aquoso.

Versatilidade

• Capaz de degradar compostos recalcitrantes.
• Aumenta a biodegradabilidade de poluentes resistentes a processos biológicos.

Melhoria da qualidade da água

• Redução de cor por degradação de grupos cromóforos.
• Fragmentação de macromoléculas em subprodutos menos tóxicos e mais hidrofílicos.

Aplicabilidade sanitária

• Esterilização de microrganismos patogênicos.
• Remoção de odores e sabores indesejados em águas naturais.

Limitações e desafios

Apesar dos benefícios, o uso do ozônio isolado pode apresentar limitações:

• Menor redução da DQO, DBO e COT em comparação com outros POAs.

• Maior consumo energético e químico quando aplicado sem sinergia com outros oxidantes.

• Custo operacional elevado em tratamentos de grande escala.

• Formação eventual de subprodutos oxidativos que precisam de monitoramento.

Por esses motivos, recomenda-se frequentemente o uso do ozônio em etapas finais de polimento, após tratamentos convencionais.

Perspectivas futuras

Estudos recentes buscam superar as limitações do processo, explorando:

• Catálise heterogênea com metais de transição suportados em materiais sólidos.

• Integração com energias renováveis, como radiação solar em sistemas foto-Fenton.

• Modelagem computacional para otimização de parâmetros operacionais.

• Soluções híbridas combinando Processos de Oxidação Avançada e processos biológicos sequenciais.

Essas inovações têm potencial de tornar os Processos de Oxidação Avançada com ozônio mais eficientes, econômicos e sustentáveis, consolidando-os como tecnologias-chave para o tratamento de efluentes industriais e águas naturais no cenário global.

Os Processos de Oxidação Avançada com ozônio é uma tecnologia de alto valor agregado para a degradação de poluentes orgânicos complexos e a desinfecção de águas. Sua capacidade de gerar radicais altamente reativos permite a mineralização completa de contaminantes, aumentando a qualidade da água tratada e reduzindo impactos ambientais.

Embora apresente desafios econômicos e operacionais, os avanços em catálise, sinergias químicas e integração tecnológica indicam que o uso de ozônio em Processos de Oxidação Avançada continuará a se expandir como solução estratégica para o futuro do tratamento de efluentes.