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Almofada fisga e arranca contaminantes biológicos da água

Almofada fisga e arranca contaminantes biológicos da água
Uma almofada - alto à esquerda - é imersa em água com azul de metileno como contaminante. O contaminante é absorvido no canto superior direito e, nas imagens de baixo, destruído pela exposição à luz. A almofada então está pronta para ser reutilizada.[Imagem: Rice University/NEWT]

Contaminantes biológicos

Uma almofada feita com um polímero e um catalisador comuns apresentou uma capacidade inédita de capturar contaminantes biologicamente prejudiciais da água.

Testes com águas residuais mostraram que a almofada - que pode ser fabricada do tamanho de um tapete, de um edredom ou mesmo maior - remove poluentes específicos, neste caso um par de disruptores endócrinos biologicamente prejudiciais, com alta eficiência e usando uma fração da energia requerida pela tecnologia tradicional.

A técnica também pode ser usada para tratar água potável e é mais econômica, já que o material pode ser reutilizado diretamente, sem tratamentos adicionais.

O elemento ativo é o bem conhecido dióxido de titânio (TiO2). Depois de usado para capturar os poluentes, o material é exposto à luz, que degrada os componentes através da oxidação, formando subprodutos inofensivos. A equipe compara o mecanismo a uma pescaria: o TiO2 é o anzol, que fica esperando para fisgar os contaminantes conforme eles se aproximam, arrancando-os então da água.

O dióxido de titânio já é usado em sistemas de tratamento de águas residuais. Geralmente ele é fabricado na forma de uma pasta, que é combinada com as águas residuais e exposta à luz ultravioleta para destruir os contaminantes. A pasta deve então ser filtrada da água.

A almofada simplifica o processo, sendo tecida com fibras de polivinila. Os pesquisadores a tornaram porosa adicionando pequenas contas de plástico, que são a seguir "quebradas" com produtos químicos, criando poros que oferecem uma grande área superficial para as partículas de óxido de titânio se alojarem enquanto aguardam suas presas.

Fotocatalisador imobilizado

As fibras são hidrofóbicas (repelem água), o que naturalmente as faz atrair contaminantes hidrofóbicos, como os disruptores endócrinos usados nos testes. A exposição à luz ativa o dióxido de titânio fotocatalítico, que produz espécies reativas de oxigênio que destroem os contaminantes.

"Não apenas destruímos os poluentes mais rapidamente, mas também diminuímos significativamente nossa energia elétrica por ordem de reação - essa é uma medida da quantidade de energia necessária para remover uma ordem de grandeza do poluente, quantos quilowatts-hora você precisa para remover 90% ou 99% ou 99,9%.

"Nós demonstramos que, para a lama [usada tradicionalmente], conforme você passa do tratamento da água destilada para o efluente de uma estação de tratamento, a quantidade de energia necessária aumenta em 11 vezes. Mas, quando você faz isso com nosso fotocatalisador imobilizado, o aumento comparável é de apenas duas vezes. É uma economia significativa," disse o pesquisador Pedro Alvarez, da Universidade Rice, nos EUA.

Bibliografia:

Porous electrospun fibers embedding TiO2 for adsorption and photocatalytic degradation of water pollutants
Chang-Gu Lee, Hassan Javed, Danning Zhang, Jae-Hong Kim, Paul Westerhoff, Qilin Li, Pedro J. J. Alvarez
Environmental Science & Technology
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/acs.est.7b06508




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