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Título: Caracterização e avaliação ecotoxicológica de micropartículas de espuma de poliuretano e Luffa cylindrica para uso doméstico
Título(s) alternativo(s): Characterization and ecotoxicological evaluation of microparticles from polyurethane foam and Luffa cylindrica for domestic use
Autor(es): Mannes, Yorrannys
Orientador(es): Ramsdorf, Wanessa Algarte
Palavras-chave: Poliuretanas - Deterioração
Espumas plásticas
Polímeros - Biodegradação
Plásticos - Aspectos ambientais
Plásticos - Aspectos da saúde
Nanopartículas
Daphnia magna
Polyurethanes - Deterioration
Plastic foams
Polymers - Biodegradation
Plastics - Environmental aspects
Plastics - Health aspects
Nanoparticles
Data do documento: 28-Fev-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: MANNES, Yorrannys. Caracterização e avaliação ecotoxicológica de micropartículas de espuma de poliuretano e Luffa cylindrica para uso doméstico. 2023. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023.
Resumo: O alto consumo de materiais poliméricos, mais especificamente os plásticos é um problema pertinente aos contaminantes emergentes, pois com o passar do tempo eles podem fragmentar e/ou degradar gerando micropartículas, cujos efeitos ainda são pouco conhecidos na literatura para o poliuretano (PU), porém há evidências de que são prejudiciais para a saúde dos organismos a curto e longo prazo. A espuma de poliuretano flexível (PUF) é um polímero sintético com aplicações que vão desde isolamento térmico até esponjas de uso doméstico. No entanto, uma problemática que se observa nesta classe de polímeros, é que, as esponjas multiuso, por exemplo, acabam gerando microplásticos secundários, além disso, lixiviam aditivos, que são prejudiciais a organismos. Este trabalho teve como objetivo estudar os efeitos genotóxicos e bioquímicos (relacionados ao estresse oxidativo, biotransformação e neurotoxicidade) das micropartículas geradas a partir de esponja de uso doméstico (espuma de PUF e fibra abrasiva) e comparar com micropartículas da bucha vegetal (Luffa cylindrica) em Oreochromis niloticus (Tilápia). Além disso, foi avaliado potencial tóxico do lixiviado, das partículas de PUF e da fibra abrasiva para Daphnia magna e Artemia salina. A caracterização estrutural, morfológica e comportamento térmico das amostras foi realizada através das análises de espectroscopia na região do infravermelho com Transformada de Fourier, termogravimetria, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Para a avaliação dos efeitos biológicos os alevinos de O. niloticus foram submetidos a um ensaio subcrônico de 14 dias com renovação parcial diária de água e amostra, nas concentrações de 0,2 mg∙L - ¹; 1 mg∙L- ¹ e 5 mg∙L- ¹. Os microcrustáceos foram expostos em concentrações de micropartículas que variaram de 20 a 200 mg∙L- ¹ para D. magna e de 1 a 23 g∙L- ¹ para A. salina. Após o bioensaio foram avaliados os biomarcadores bioquímicos (acetilcolinesterase, glutationa-S-transferase, lipoperoxidação e catalase) e genético (ensaio cometa) para os alevinos e a concentração efetiva média das partículas da esponja e fator de toxicidade do lixiviado para os microcrustáceos. Foi possível verificar que as micropartículas e o lixiviado oriundo da esponja multiuso apresentaram toxicidade aguda para os microcrustáceos. Após o bioensaio com O. niloticus foi possível observar que todas as amostras causaram peroxidação lipídica e tiveram o potencial de inibir a atividade da AChE muscular e a amostra da bucha vegetal estimulou a AChE cerebral. As amostras oriundas da esponja multiuso tiveram potencial genotóxico e a amostra da fibra abrasiva afetou o estado nutricional dosalevinos. Este trabalho traz evidências sobre os efeitos tóxicos causados por esponjas multiuso em comparação com a bucha vegetal, sendo este material uma alternativa viável do ponto de vista ambiental, porém não inerte.
Abstract: The high consumption of polymeric materials, more specifically plastics, it is a relevant problem to emerging contaminants, as over time they can fragment and/or degrade, generating microparticles, whose effects are still little known in the literature for polyurethane (PU), however, there is evidence that they are harmful for the health of organisms in the short and long term. Flexible polyurethane foam (PUF) is a synthetic polymer with applications ranging from thermal insulation to scrub sponges. However, a problem that is observed in this class of polymers is that, multipurpose sponges, for example, end up generating secondary microplastics, in addition to leaching additives, which are harmful to organisms. This work aimed to study the genotoxic, mutagenic and biochemical effects (related to oxidative stress and neurotoxicity) of microparticles generated from sponge for domestic use and compare it with microparticles from vegetable loofah (Luffa cylindrica) in Oreochromis niloticus (Tilapia). In addition, the toxic potential of the leachate, PUF particles and abrasive fiber for Daphnia magna and Artemia salina was evaluated. The structural, morphological characterization and thermal behavior of the samples was carried out through analysis of spectroscopy in the infrared region with Fourier Transform, thermogravimetry, scanning electron microscopy and wide-angle X-ray diffraction. For the evaluation of the biological effects, O. niloticus fingerlings were submitted to a subchronic bioassay of 14 days with partial daily renewal of water and sample, at concentrations of 0.2 mg∙L- ¹; 1 mg∙L- ¹ and 5 mg∙L- ¹. Microcrustaceans were exposed to microparticle concentrations ranging from 20 to 200 mg∙L- ¹ for D. magna and 1 to 23 g∙L- ¹ for A. salina. After the bioassay, biochemical (acetylcholinesterase, glutathione-S-transferase, lipoperoxidation and catalase) and genetic (comet assay) biomarkers for fingerlings and the mean effective concentration of sponge particles and leachate toxicity factor for microcrustaceans were evaluated. Through these data it was possible to verify that the microparticles and the leachate from the scrub sponge showed acute toxicity for the microcrustaceans. After the bioassay with O. niloticus, it was possible to observe that all samples caused lipid peroxidation and had the potential to inhibit muscle AChE activity, while the sample of loofah stimulated brain AChE. The samples from scrub sponge had genotoxic potential and the abrasive fiber sample affected the nutritional status of fingerlings. This work brings evidence about the toxic effects caused by multipurpose sponges compared to vegetable loofah, which indicates that this material is a viable alternative from an environmental point of view, but it is not inert.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31444
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