USP e UNESP criam material que elimina metal cancerígeno e corante de água

Membrana filtra e degrada substâncias tóxicas. Tecnologia pode ser usada em estações de tratamento de água.

Pesquisadores da USP – Universidade de São Paulo de São Carlos (SP) e da UNESP – Universidade Estadual Paulista de Araraquara (SP) criaram um material capaz de filtrar da água e degradar o corante azul de metileno e o Crômio (VI), um metal cancerígeno.

Trata-se de uma membrana que é composta de celulose bacteriana revestida por uma camada de dissulfeto de molibdênio (metal que não tóxico) e pode ser reutilizada por várias vezes sem perder a eficácia.

Segundo os pesquisadores, objetivo é que o material seja usado futuramente em estações que realizem tratamento de água. “Por se tratar de uma tecnologia simples e escalável, nós esperamos que, futuramente, ela possa reduzir os custos do tratamento de águas residuais e se tornar uma solução para mitigar os desafios ambientais”, disse um dos autores da pesquisa Elias Paiva Ferreira Neto, pesquisador e pós-doutorando do Instituto de Química (IQ) da UNESP.

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Membrana desenvolvida pela USP e Unesp precisa de fonte de luz para degradar os poluentes da água — Foto: Henrique Fontes/IQSC/USP

Tratamento

A membrana veio da ideia de criar um material que pudesse remover da água os contaminantes emergentes, que são compostos químicos que não são monitorados, mas que apresentam potencial de contaminar o meio ambiente, como tintas, metais, remédios, cosméticos e produtos de higiene pessoal.

Há anos os contaminantes emergentes têm desafiado centenas de cientistas do mundo a buscarem soluções eficientes e a entenderem os impactos que eles podem gerar ao meio ambiente e aos seres vivos. Segundo Ferreira Neto, há uma demanda das estações de tratamento de água por equipamentos adequados que possam remover estes contaminantes.

De acordo com o relatório de Desenvolvimento Mundial da Água da Organização das Nações Unidas (ONU) de 2017, 80% das águas residuais urbanas e industriais do mundo são lançadas no meio ambiente sem tratamento. Em países menos desenvolvidos, essa quantidade sobe para 95%.

Ferreira Neto explicou que o estudo representa um avanço significativo no desenvolvimento de tecnologias para a remoção simultânea de contaminantes orgânicos e inorgânicos da água e promover sua purificação. “Há uma necessidade muito grande de desenvolver novos materiais com propriedades melhoradas e com maior aplicabilidade para a remoção eficiente de uma ampla gama de poluentes da água”, disse.

Pesquisadores da IQSC da USP testaram o desempenho da tecnologia construindo um fotorreator — Foto: Henrique Fontes/IQSC/USP

Pesquisa

Os resultados do trabalho foram publicados em um artigo na revista científica norte-americana ACS Applied Materials & Interfaces.

O professor do Instituto de Química de São Carlos (IQSC) Ubirajara Pereira Rodrigues Filho explicou que para degradar os poluentes, a membrana usa uma fonte de luz, responsável por fornecer energia ao dissulfeto de molibdênio e, por meio de reações químicas, degrada os compostos tóxicos conforme eles são “presos” ao material.

Os cientistas do IQSC testaram o desempenho da tecnologia construindo um foto reator, aparelho por onde a água em fluxo passa pela membrana, iluminada por uma lâmpada.

Após duas horas de tratamento, os especialistas conseguiram remover 96% do azul de metileno (corante) e 88% do Crômio (VI), metal cancerígeno. A membrana foi capaz de degradar as substâncias tanto de forma isolada como misturadas.

“Além de ser uma matéria-prima renovável, a celulose bacteriana permite a construção de um material mais leve, flexível, resistente, com maior durabilidade e menos suscetível a trincas”, explicou Rodrigues.

Elias Paiva Ferreira Neto (à esquerda) e o professor Ubirajara Pereira Rodrigues Filho (à direita) pesquisadores do estudo — Foto: Henrique Fontes/IQSC/USP

Estrutura

Segundo os pesquisadores, a utilização de celulose bacteriana no desenvolvimento de tecnologias para a descontaminação da água apresentou diversas vantagens em relação a outros materiais. A estrutura da membrana desenvolvida pelos pesquisadores é um tipo de aerogel, um gel cuja parte líquida foi substituída por um gás.

Para construir a tecnologia, foi preciso realizar uma série de procedimentos. Inicialmente, a partir de um grupo de bactérias, os especialistas obtiveram um hidrogel de celulose bacteriana, material altamente poroso e composto por aproximadamente 99% de água.

Após essa etapa, o produto é lavado para eliminar possíveis impurezas e depois revestido com nanofolhas do dissulfeto de molibdênio. Por fim, o material é transformado em aerogel por meio de um processo chamado secagem controlada, que substitui a água por ar, dando forma ao produto final. “Embora nossa pesquisa ainda seja apenas uma prova de conceito e esteja em estágio inicial, é muito gratificante ter a possibilidade de proporcionar a quem desenvolve as estações de tratamento de água novas tecnologias para melhorar a qualidade de vida da população”, disse o professor do IQSC.

Próximas etapas

As próximas etapas do estudo pretendem testar a membrana para a degradação de outras substâncias, como amostras de medicamentos e pesticidas. Segundo os pesquisadores, essa tecnologia pode ser uma importante ferramenta para estações de tratamento de efluentes das indústrias têxteis e de couro. (Com informações do G1 São Carlos e Araraquara)