Esponja filtra metais pesados e promete água limpa para consumo

O material desenvolvido na Universidade de Northwestern revela como a nanotecnologia desempenha seu papel também na remediação ambiental.

A contaminação de corpos hídricos com metais pesados é atualmente um problema de grande magnitude e representa um risco significativo para a saúde humana e para o meio ambiente. Provenientes de atividades humanas como efluentes industriais e resíduos da mineração, esses metais podem levar a uma série de problemas, desde a perturbação do ecossistema aquático, até o aumento do risco de câncer. Por isso, o desenvolvimento de métodos para recuperação dessas fontes de água é um importante desafio, tanto para o melhoramento da saúde pública, quanto para a proteção ambiental.

Em vista disso, uma equipe de pesquisadores do Departamento de Ciências de Materiais da Universidade Northwestern desenvolveu uma metodologia revolucionária para revestir membranas adsorventes com nanomateriais. O artigo produzido e publicado neste mês de maio, pelo jornal ACS ES&T Water, descreve que o material resultante, de goethita associada ao manganês, é capaz de filtrar o chumbo presente na água contaminada a níveis abaixo do limite de detecção. Além disso, esse material pode ser recuperado e reutilizado em múltiplos ciclos por meio de ajustes leves no pH.

A goethita é um material amplamente estudado e utilizado devido às suas propriedades de adsorção, ou seja, sua capacidade de atrair e reter substâncias. Ao associar a goethita ao manganês, os cientistas aprimoram suas propriedades adsorventes, tornando-a mais eficiente na remoção de metais pesados da água contaminada. Essas nanopartículas são utilizadas como revestimento em membranas adsorventes para criar uma barreira seletiva que permite a passagem de água, mas retém os contaminantes, filtrando-os de maneira eficiente. Além de tudo, as nanopartículas são fáceis e baratas de serem produzidas, o que facilita o processo de confecção das esponjas.

De acordo com a Agência de Alimentos e Medicamentos dos Estados Unidos (FDA), a quantidade máxima permitida de chumbo na água potável engarrafada é de 5 partes por bilhão (ppb). Em comparação com esse número, o teste conduzido pelos cientistas já pode ser considerado de grande sucesso, já que reduziu a concentração do metal na água contaminada para cerca de 2 ppb, tornando-a segura para consumo. 

Os autores salientam também que a ótima performance do material também se deve ao fato do teste ter sido conduzido num pequeno volume de água e que futuros experimentos são necessários para evidenciar o rendimento do produto em grandes corpos d’água, o que pode ser pretendido nos próximos projetos do grupo. Ainda assim, os relatos publicados pelo grupo são um enorme avanço na luta contra a contaminação por metais pesados em todos os recursos hídricos, já que são acessíveis e reutilizáveis. 

A equipe, então, realizou um enxágue da esponja com água levemente acidificada, que resultou na liberação dos íons de chumbo. Dessa maneira, a esponja já estava pronta para ser reutilizada e os metais pesados, que podem ter alto valor agregado, são recuperados. Se no próximo passo os pesquisadores descobrirem uma maneira de captar esses metais de uma maneira seletiva, eles poderiam ser reciclados e empregados na fabricação de novos produtos, representando grande avanço para a sustentabilidade.

Devemos encontrar maneiras de recuperar metais de soluções muito diluídas. Caso contrário, eles se tornam venenosos e tóxicos, simplesmente permanecendo na água. É melhor aproveitá-los para criar algo valioso.

Profº Vinayak Dravid, autor do estudo, professor de Ciências e Engenharia de Materiais na Universidade Northwestern e diretor de iniciativas do Instituto Internacional de Nanotecnologia.

Neste caso, o uso da nanotecnologia oferece não apenas uma solução eficaz para a descontaminação de águas, mas também proporciona uma base sólida para o desenvolvimento de novas tecnologias com enfoque ambiental baseadas em nanomateriais. Isso significa que, a partir de pesquisas e investimentos adequados, essa descoberta promissora tem o potencial de melhorar a saúde pública em todo o globo e também de preservar nossas preciosas fontes de água.

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Fonte: SHINDEL, B. et al. Nano-SCHeMe: Nanomaterial Sponge Coatings for Heavy Metals, an Environmental Remediation Platform. ACS ES&T Water, online, 10 mai 2023.