Ossidazione avanzata di ibuprofene per mezzo di persolfato di potassio attivato con ferro zerovalente = Advanced oxidation of ibuprofen by potassium persulfate activated with zero-valent iron

L’ibuprofene è un farmaco comunemente prescritto come antinfiammatorio, analgesico e antipiretico. La sua presenza è stata rilevata nelle acque in uscita dagli impianti di depurazione, nelle acque reflue ospedaliere, nei corpi idrici superficiali e nelle acque ad uso potabile. L’ibuprofene è un interferente endocrino con effetti negativi sulla salute di microrganismi, batteri, alghe, funghi e specie ittiche, nonché potenzialmente pericoloso per la salute umana. È pertanto di fondamentale importanza la sua rimozione da qualsiasi refluo ed ecosistema acquatico. Poiché i tradizionali sistemi di trattamento delle acque reflue non sono in grado di rimuovere efficacemente tale farmaco, sono stati sviluppati negli ultimi anni numerosi processi di ossidazione avanzata (AOPs: advanced oxidation processes) dimostratisi in grado di rimuovere molteplici contaminanti organici, tra cui l’ibuprofene, dalle acque. Nel presente lavoro di tesi si è deciso di approfondire lo studio della degradazione in soluzione acquosa del farmaco ibuprofene ad opera dello ione persolfato, una sostanza fortemente ossidante e già impiegata in passato per il trattamento di differenti contaminanti organici. Poiché tale reazione avviene con cinetiche lente, è stata necessaria l’aggiunta di ferro zerovalente, avente ruolo di catalizzatore solido della reazione di ossidazione dell’ibuprofene. Il ferro zerovalente è infatti in grado di attivare il persolfato portando alla formazione di radicali solfato altamente reattivi nei confronti dell’ibuprofene ed in generale degli inquinanti di natura organica presenti in soluzione. Sono state svolte dapprima prove e analisi volte a comprendere e studiare il comportamento nel tempo del sistema ferro-persolfato in assenza di ibuprofene. In seguito, si sono condotte prove batch di degradazione dell’ibuprofene in modo da ottenere la cinetica di degradazione del farmaco analizzando i campioni per mezzo della cromatografia liquida ad alta prestazione. Ulteriori prove con iniezioni successive di ibuprofene nel tempo allo scopo di valutare la reattività residua del sistema ferro-persolfato sono inoltre state effettuate. Utilizzando concentrazioni dei reagenti pari a 3.33 mM per il ferro zerovalente e 1.67 mM per il persolfato di potassio, i risultati hanno evidenziato una rapida degradazione del farmaco, presente con concentrazione iniziale appena inferiore alla sua solubilità. Dopo soli 5 minuti di reazione la quota di ibuprofene degradata è risultata essere del 26.4%, per poi raggiungere l’87.6% dopo 30 minuti. In seguito, la cinetica rallenta e la completa scomparsa del farmaco è stata osservata dopo circa 3 ore di reazione. La tecnica si è quindi rivelata essere funzionante e promettente. Va tuttavia detto che i test effettuati riguardano prove batch nelle quali si è utilizzata acqua demineralizzata e pertanto, al fine di simulare più accuratamente le condizioni ambientali reali, si ritengono necessari ulteriori studi in colonna, impiegando acque reflue contenenti altri contaminanti in aggiunta all’ibuprofene. Ulteriore obiettivo del lavoro di tesi è stato il riconoscimento dei sottoprodotti dell’ibuprofene generati dal processo ossidativo. Sono stati identificati in totale sette diversi sottoprodotti, di cui due in particolare ritenuti pericolosi per l’ambiente: 1-(4-isobutilfenil)-1-etanolo e 4-isobutilacetofenone. Pertanto, è essenziale condurre ulteriori studi su tali composti al fine di valutare se il processo rappresenti un'opzione sicura o potenzialmente dannosa per l'ambiente.