Bifenilpoliclorado

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Estrutura química dos PCBs. As posições possíveis dos átomos de Cloro nos anéis aromáticos estão indicadas pelos números nos átomos de carbono

Bifenilos Policlorados, em geral conhecidos por PCB (do inglês polychlorinated biphenyl), constituem uma classe de compostos organoclorados resultantes da adição de átomos de cloro ao bifenilo, composto esse formado por anéis aromáticos ligados por uma ligação simples carbono-carbono [1] .Como pode ser visualizado na figura ao lado, os PCBs apresentam diversas substituições possíveis dos átomos de cloro, que variam de 1 a 10 átomos, assim gerando 709 moléculas diferentes. Os PCBs podem ser produzidos industrialmente através da cloração do bifenilo anidro na presença de cloro férrico ou de ferro metálico como catalisadores. As propriedades físico-químicas dos PCBs influenciam tanto a sua dinâmica nos compartimentos ambientais bem como a sua utilização pela indústria e podem ser visualizadas na tabela abaixo.

Tabela 1. Propriedades Físico-químicas dos PCBs

CAS 1336-36-3
Fórmula Molecular C12H10-nCln, sendo que 1≤n≤10
Massa Molar 291.99
Pressão de Vapor (mm Hg) (25°C) 0.000494
Solubilidade (mg/L)(25°C) 0.7
Log Kow 7,1
Log Koc 7.41
Constante da Lei de Henry (atm-m³/mole) (25°C) 0.000415
Atmospheric OH Rate Constant (cm³/molécula-s) 8.13E-013
Ponto de Ebulição (°C) 340 - 375
Ponto de fulgor (°C) 170 – 380
Densidade (kg/L) 1,182 – 1,566

Por serem praticamente incombustíveis, apresentarem baixa pressão de vapor (temperatura ambiente), elevada estabilidade térmica e química, serem resistentes a bases e ácidos, os PCBs tem sido largamente utilizados para os mais diversos fins tais como, fluidos dielétricos em transformadores e condensadores; em óleos de corte, lubrificantes hidráulicos; tintas; adesivos; entre outros [2] . Podem existir tanto na forma de sólidos (gorduras/resinas) como de líquidos (óleos); não possuem cheiro nem sabor; são pouco solúveis em água, e a solubilidade decresce com o aumento do número de átomos de cloro na molécula, entretanto, são bastante solúveis em solventes orgânicos, óleos vegetais e gorduras animais [3] .

Identificação dos Riscos 

A realização da avaliação dos efeitos adversos sobre a saúde humana causados pelos PCBs deve levar em consideração a rota de exposição, a duração da exposição e a composição da mistura de PCBs. Tais variáveis influenciam nos efeitos e nos grupos sujeitos à exposição por PCBs [4] . A estabilidade química e a ampla disseminação de produtos contendo PCBs, principalmente na primeira metade do século XIX, fez com que tais compostos fossem encontrados em altas concentrações em diferentes compartimentos ambientais devido à sua descarga direta ou indireta no ambiente gerada pelas atividades humanas. Matrizes ambientais contaminadas, como solos ou sedimentos, podem atuar como reservatório destes compostos, permitindo a contaminação [5] . A exposição de organismos aos PCBS ocorre através da ingestão e contato direto com a água, alimentos e sedimentos contaminados e também pela inalação. A taxa de assimilação dos PCBs depende do número de número de átomos de cloro e a sua distribuição na molécula. Os PCBs com poucos de átomos de cloro e baixo valor Kow são mais rapidamente excretados, enquanto que PCBs com grande quantidade de átomos de cloro na molécula são excretados mais lentamente[6] . O efeito mais comum de exposição aos PCBs é o cloroacne, uma escamação dolorosa que desfigura a pele, semelhante a acne. Essas substâncias quando dentro do organismo dos seres vivos são transportados pela corrente sanguínea até aos músculos e fígado. E por serem extremamente lipofílicos, tendem a acumular-se nos tecidos adiposos viscerais onde, estimulando as enzimas hepáticas, causam alterações na função do fígado. Nos seres humanos além do cloroacne, são observados os seguintes efeitos: hiperpigmentação, problemas oculares, elevação do índice de mortalidade por cancro do fígado e vesícula biliar, dores abdominais, tosse crónica, irregularidade menstrual, fadiga, dor de cabeça e nascimentos prematuros com deformações [7] . Estudos toxicológicos realizados em cobaias têm demonstrado que a contaminação por PCBs pode causar alterações nas funções reprodutivas dos organismos, como na maturação sexual e efeitos teratogénicos. Tais efeitos permitem que os PCBs possam propagar-se ao longo de toda a cadeia trófica, através da bioacumulação, o que afeta todas as espécies. É válido ressaltar que os efeitos tóxicos dos PCBs variam com o modo de exposição, idade, sexo e com a área de exposição do corpo onde há a concentração desse composto [8] .

Possíveis Fontes 

Os bifenilos policlorados podem ser lançados no meio ambiente através de derramamentos acidentais e vazamentos durante o seu transporte, e de vazamentos ou incêndios em produtos que contenham PCBs. Outras fontes desses compostos são depósitos de resíduos perigosos; eliminação ilegal ou inadequada de resíduos industriais e produtos de consumo; vazamentos de antigos transformadores elétricos contendo PCBs, e incineração de resíduos urbanos. Uma fonte adicional de PCBs é a volatilização dos aterros contendo transformadores, capacitores e outros resíduos PCBs e de corpos de água contaminados, como o dos Grandes Lagos na América do Norte [9] .

Destino e Transporte dos PCBs 

O destino e comportamento dos PCBs no ambiente são influenciados pelas suas propriedades físico-químicas, principalmente sua pressão de vapor, solubilidade em água e lipofilicidade. Os PCBs menos clorados possuem pressão de vapor e solubilidade em água maior do que os mais clorados, os quais são mais lipofílicos. Estas diferenças exercem um grande efeito na persistência e seu coeficiente de partição entre os diferentes compartimentos ambientais[10] . Por causa dessas características, os bifenilos policlorados apresentam alta resistência à degradação e ao serem libertados no ambiente, tendem a acumular-se nos organismos bem como biomagnificarem-se ao longo da cadeia[11] Por serem pouco solúveis em água (solubilidade = 0,7 mg/L) e devido a alto Kow (log Kow: 7,1), tendem a particionar-se fortemente na matéria orgânica, evitando a fase aquosa e a solução do solo [12] . Sofrem pouca volatilização, migrando pouco para o ar/atmosfera, devido à baixa pressão de vapor (0,000494 mmHg) e à baixa constante de Henry (0,000415 atm-m³/mol). Sofrem dispersão através da mobilidade do sedimento, o qual incorporam. Devido à sua alta estabilidade química, apresentam alta resistência à degradação e podem gerar compostos secundários extremamente tóxicos como dibenzodioxinas e dibenzofuranos por oxidação parcial [13] . Na cadeia alimentar a entrada dos PCBs ocorre devido à sua capacidade de bioacumulação, mecanismo pelo qual ocorre a acumulação do contaminante resultante da absorção e eliminação simultânea; e de biomagnificação, resultante da acumulação da concentração do contaminante nos tecidos dos organismos vivos na passagem de cada nível trófico da cadeia alimentar. A lipofilicidade dos PCBs, a estrutura e dinâmica da cadeia alimentar, onde a concentração do contaminante aumenta com a cadeia trófica, determinam o seu potencial de biomagnificação. Assim sendo, o ser humano está sujeito a maior exposição aos contaminantes, pois ocupa o último nível trófico da cadeia alimentar. A acumulação destes contaminantes ocorre pela ingestão e contato com água, sedimentos e alimentos contaminado. Para os PCBs, a taxa de assimilação (fase na qual as substâncias químicas são introduzidas no organismo) varia conforme o número de átomos de cloro e a sua distribuição na molécula. Portanto, os PCBs com poucos átomos de cloro são mais facilmente excretados, enquanto aqueles que possuem muitos átomos de cloro são excretados mais lentamente .[14] Visto o que foi exposto acima, é possível traçar a rota desses compostos no ambiente conforme mostra a figura abaixo.

Rotas dos PCBs no ambiente
Reações 

Os PCBs são compostos de difícil destruição devido à sua alta estabilidade química. Portanto são necessários processos específicos para que isso ocorra como os químicos, térmicos ou biológicos. Em relação aos processos biológicos, os PCBs em ambiente aquático podem sofrer a biodegradação pela ação do metabolismo dos microorganismos, o que pode ocorrer em condições aeróbias ou anaeróbias, porém trata-se de um processo lento. Em aerobiose envolve reações de mono e dioxigenase, sendo incorporada pela água ao término da reação. Em anaerobiose, as substâncias inorgânicas como nitratos, sulfatos e monóxido de carbono atuam como aceitadores de eletrões. Outra reação que pode ser associada aos bifenilos é a degradação intencional. Esse é um método utilizado para eliminação de PCBs através da incineração a elevadas temperaturas. Porém, em decorrências deste processo, compostos secundários altamente tóxicos, tais como o PCDF (policlorodibenzofurano) e PCDD (policlorodibenzodioxinas), podem ser gerados pela sua combustão incompleta.

Acidentes com PCBs

Em meados do século XIX o engenheiro William T Love propôs o desvio do Rio Niagara, para geração de energia. Porém, o projeto não foi levado a diante e o canal construído tornou-se depósito de lixo local. Em 1953 a Hooker Eletrochemical Company instalou-se na região e passou a aterrar o canal com resíduos industriais. Em 1955, com a capacidade de aterro esgotada, a área foi vendida para a Comissão Escolar de Niagara Falls, que construiu uma escola no local. Em 1960 apareceram os primeiros indícios de contaminação do solo com óleo, porém penas em 1976 foi publicado nos media local os problemas de saúde. Em 1978, ao perceberem casos de doenças concentrados principalmente nas crianças, os moradores fundaram a Love Canal Homeowners Association (LCHA), como o objetivo de organizar manifestações para pressionar as autoridades e juntar fundos para evacuar os residentes. A apuração das responsabilidades sobre o passivo ambiental ainda não foi finalizada, mas a empresa Oxychem, sucessora da Hooker, em acordo, aceitou indemnizar o Estado de Nova York em US$98 milhões e assumir os encargos financeiros futuros de remediação e monitorização da área. Segundo estimativas, o poder público já gastou cerca de US$250 milhões em ações relacionadas à limpeza, remoção das famílias e indemnização pelas propriedades.

Remediação dos PCBs

A remediação desses composto pode ocorrer através da aplicação de técnicas de escavação e remoção, seguidas de incineração. Outras técnicas são a lavagem do solo ou destruição in situ, entretanto, para a aplicação de tais métodos é necessária a aprovação do órgão regulamentador. A técnica mais adequada é a biorremediação onde, são utilizadas algumas espécies de bactérias ou fungos capazes de utilizar o bifenilo como fonte de carbono e energia e assim, degradar o PCB[15] . As espécies de bactérias utilizadas serão Achromobacter sp., Acinetobacter sp., Alcaligenes eutrophus e a espécie de fungo utilizada será a Phanerochaete chrysosporium. O ataque microbiano à molécula de PCB pode ser feito por via aeróbia ou anaeróbia e após uma série de reações, os PCBs serão utilizados como aceitadores de eletrões. Os eletrões serão introduzidos entre as ligações C – Cl, levando à libertação do ião cloro e à adição do ião hidrogênio ao átomo de carbono [16] .

Ver também[editar | editar código-fonte]

  • Ascarel - mistura de PCBs (nome comercial no Brasil)
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Referências

  1. Mesquita, A.C (2004)"Uso de Técnicas de Oxidação Química e Biodegradação na Remoção de Compostos Recalcitrantes", Rio de Janeiro: 158 p. Tese de Doutorado, Universidade Federal do Rio de Janeiro
  2. Penteado, J.C.P.; Vaz, J.M O legado das bifenilas policloradas (PCBs). Quím. Nova [online]. 2001, vol.24, n.3, pp. 390-398. ISSN 0100-4042. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422001000300016.
  3. Lourencetti, C. Resíduos de Pesticidas Organoclorados e Bifenilas Policloradas em Composto de Resíduos Sólidos Urbanos: Metodologia e Aplicação. Araraquara, Dissertação de mestrado, 104 p. 104, Intiotuto de Química, UNESP, 2004
  4. Penteado, J.C.P.; Vaz, J.M O legado das bifenilas policloradas (PCBs). Quím. Nova [online]. 2001, vol.24, n.3, pp. 390-398. ISSN 0100-4042. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422001000300016.
  5. Cullen, A. C.; Vorhrrs, D. J.; AltshulL, L. M. Influence of Harbor Contamination on the level and composition of polychlorinated biphenyls in produce in Greater New Bedford, Massachusetts. Environmental Science and Technology, v. 30, p. 1581, 1996.
  6. Azevedo e Silva, C.E.; Torres, J.P.M; Malm, O.Toxicologia das Bifenilas Policloradas. Rio de Janeiro. Oecol.Bras, 11(2): 179-187, 2007
  7. Cullen, A. C.; Vorhrrs, D. J.; AltshulL, L. M. Influence of Harbor Contamination on the level and composition of polychlorinated biphenyls in produce in Greater New Bedford, Massachusetts. Environmental Science and Technology, v. 30, p. 1581, 1996.
  8. Gomes, A. L. Desenvolvimento e aplicação de espumas uretânicas para a adsorção de bifenilas policloradas em óleo mineral isolante. Programa de Desenvolvimento em Tecnologia. [Dissertação de Mestrado]. Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento. Instituto de Engenharia do Paraná. Curitiba, 2006.
  9. World Health Organization. Polychlorinated Biphenyls: Human Health Aspects. Concise International Chemical Assessment Document 55. Geneva, 2003
  10. Penteado, J.C.P.; Vaz, J.M O legado das bifenilas policloradas (PCBs). Quím. Nova [online]. 2001, vol.24, n.3, pp. 390-398. ISSN 0100-4042. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422001000300016.
  11. Policarpo, N.A. Tratamento de Solos contaminados por Bifenilas Policloradas (PCBs). São Paulo, 77.p. Dissertação de Mestrado, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, USP, 2008.
  12. Azevedo e Silva, C.E.; Torres, J.P.M; Malm, O.Toxicologia das Bifenilas Policloradas. Rio de Janeiro. Oecol.Bras, 11(2): 179-187, 2007
  13. Penteado, J.C.P.; Vaz, J.M O legado das bifenilas policloradas (PCBs). Quím. Nova [online]. 2001, vol.24, n.3, pp. 390-398. ISSN 0100-4042. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422001000300016.
  14. Gomes, A. L. Desenvolvimento e aplicação de espumas uretânicas para a adsorção de bifenilas policloradas em óleo mineral isolante. Programa de Desenvolvimento em Tecnologia. [Dissertação de Mestrado]. Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento. Instituto de Engenharia do Paraná. Curitiba, 2006.
  15. Mesquita, A.C. Uso de Técnicas de Oxidação Química e Biodegradação na Remoção de Compostos Recalcitrantes. Rio de Janeiro, 158 p. Tese de Doutorado, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2004
  16. Mesquita, A.C. Uso de Técnicas de Oxidação Química e Biodegradação na Remoção de Compostos Recalcitrantes. Rio de Janeiro, 158 p. Tese de Doutorado, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2004