Evaluation of the efficiency of the treatment with photoelectrocatalysis and conventional chlorination in the removal of the azo dyes Disperse Orange 1, Disperse Red 1 and Disperse Red 13 from aqueous samples

Os azo corantes atualmente são considerados um assunto preocupante no que se refere à saúde pública e ambiental, pois quando lançados nos efluentes industriais contaminam o meio ambiente. Infelizmente, o método convencional de tratamento de efluentes têxteis, bem como de águas brutas que os recebem não são capazes de remover de maneira eficaz os corantes bem como sua toxicidade. Dentro deste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do tratamento de amostras aquosas por fotoeletrocatálise em comparação com a cloração convencional como método alternativo de degradação de azo corantes, usando os corantes Disperse Orange 1, Disperse Red 1 e Disperse Red 13 como modelo. Adicionalmente, foi avaliada a citotoxicidade dos corantes originais em condrócitos bovinos e células HepG2 em cultura em monocamadas e 3D. Para tanto, soluções desses corantes originais, clorados e fotoeletrocatalisados foram avaliadas utilizando ensaios de genotoxicidade/mutagenicidade, citotoxicidade e ecotoxicidade. Todos os corantes originais e clorados foram genotóxicos para as células HepG2 no ensaio cometa. Para o ensaio com Salmonella, a cloração reduziu a mutagenicidade dos corantes para a linhagem YG1041 e aumentou o efeito para a linhagem TA98, exceto o Disperse Red 13 que teve a mutagenicidade reduzida para as duas linhagens após cloração. A fotoeletrocatálise removeu tanto a genotoxicidade quanto a mutagenicidade. Somente o Disperse Orange 1 induziu apoptose pelo ensaio com anexina V, mas essa citotoxicidade foi removida após os tratamentos. Os corantes Disperse Red 1 e Disperse Red 13 foram tóxicos para D. similis enquanto somente o Disperse Red 1 foi tóxico para V. fischeri, sendo que os tratamentos por cloração e fotoeletrocatálise diminuíram a toxicidade apresentada. Os corantes Disperse Orange 1 e Disperse Red 13 passaram a ser tóxicos para V. fischeri após cloração, sendo que a fotoeletrocatálise do Disperse Red 13 também gerou produtos tóxicos para esse organismo. Assim, embora seja um método de tratamento promissor, atenção deve ser dada na avaliação e aplicação da fotoeletrocatálise como um método alternativo à cloração. Os corantes originais Disperse Orange 1 e Disperse Red 13 diminuíram a atividade mitocondrial dos condrócitos, sendo que o Disperse Red 13 também diminuiu a produção de lactato. Todos os corantes reduziram a atividade mitocondrial das células HepG2 em monocamadas, ao passo que o Disperse Orange 1 deixou de exercer esse efeito no cultivo em 3D. Somente o Disperse Red 13 diminuiu a atividade de desidrogenases das células HepG2 e tal efeito foi observado tanto no cultivo em monocamadas quanto em 3D.The azo dyes are currently considered as a concern regarding the environmental and public health, since when released in industrial effluents they pollute the environment. Unfortunately, the conventional method of treatment of textile effluents is not able to effectively remove both dyes and their toxicity. Within this context, this study aimed to evaluate the effectiveness of the treatment of aqueous samples by photoelectrocatalysis compared to conventional chlorination as an alternative method of degradation of azo dyes, using the dyes Disperse Orange 1, Disperse Red 1 and Disperse Red 13 as a model. Additionally, we evaluated the cytotoxicity of the original dyes using HepG2 cells and chondrocytes cultured in monolayer and in 3D. To this end, solutions of these original dyes, chlorinated and photoelectrocatalysed were evaluated using tests of genotoxicity / mutagenicity, cytotoxicity and ecotoxicity. All the dyes, original and chlorinated, were genotoxic to HepG2 cells in the comet assay. For the test with Salmonella, chlorination reduced the mutagenicity of the dyes for the YG1041 strain and increased the effect for the TA98 strain, except Disperse Red 13, which had the mutagenic effect reduced for both strains after chlorination. The photoelectrocatalysis removed both genotoxicity and mutagenicity. Only Disperse Orange 1 induced apoptosis by annexin V assay, but this cytotoxicity was removed after treatment. The dye Disperse Red 1 and Disperse Red 13 were toxic to D. similis while only the Disperse Red 1 was toxic to V. fischeri, and the treatment by chlorination and photoelectrocatalysis decreased the toxicity showed. The dyes Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 began toxic to V. fischeri after chlorination, and the photoelectrocatalysis of the Disperse Red 13 generated toxic products for this organism. So, while it is a promising treatment method, attention should be given in the evaluation and application of photoelectrocatalysis as an alternative to chlorination. The dyes Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 decreased the mitochondrial activity of chondrocytes, and the dye Disperse Red 13 also decreased the production of lactate. All the dyes reduced the mitochondrial activity of the HepG2 cells cultured in monolayer, while the Disperse Orange 1 did no show this effect in 3D. Only Disperse Red 13 decreased the activity of dehydrogenases of HepG2 cells and this effect was observed both in monolayer and in 3D