p Os engenheiros químicos da Rice University encontraram um catalisador eficiente para destruir os produtos químicos PFAS "para sempre" onde menos esperavam. p "Foi o controle, "disse o professor de arroz Michael Wong, referindo-se à parte de um experimento científico onde os pesquisadores não esperam surpresas. O grupo de controle é o parâmetro da ciência experimental, a linha de base pela qual as variáveis ​​são medidas.

p "Ainda não testamos isso em grande escala, mas em nossos testes de bancada no laboratório, poderíamos nos livrar de 99% do PFOA em quatro horas, "Wong disse do nitreto de boro, o catalisador ativado por luz que ele e seus alunos encontraram e passaram mais de um ano testando.

p Seu estudo, que está disponível online no jornal American Chemical Society Cartas de Ciência e Tecnologia Ambiental , descobriram que o nitreto de boro destruiu o PFOA (ácido perfluorooctanóico) em um clipe mais rápido do que qualquer fotocatalisador relatado anteriormente. O PFOA é um dos PFAS (substâncias perfluoroalquil e polifluoroalquil) mais prevalentes, uma família de mais de 4, 000 compostos desenvolvidos no século 20 para fazer revestimentos para roupas impermeáveis, embalagem de alimentos, panelas antiaderentes e inúmeros outros usos. PFAS foram apelidados de "produtos químicos para sempre" por sua tendência de permanecer no meio ambiente, e os cientistas os encontraram no sangue de praticamente todos os americanos, incluindo recém-nascidos.

p Catalisadores são a especialidade de Wong. São compostos que provocam reações químicas sem participar ou ser consumidos nessas reações. Seu laboratório criou catalisadores para destruir uma série de poluentes, incluindo TCE e nitratos, e ele disse que encarregou sua equipe de encontrar novos catalisadores para lidar com o PFAS há cerca de 18 meses.

p "Nós tentamos muitas coisas, "disse Wong, presidente do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da Rice's Brown School of Engineering. "Tentamos vários materiais que pensei que iriam funcionar. Nenhum deles funcionou. Não era para funcionar, e funcionou. "

p O catalisador, pó de nitreto de boro, ou BN, é um mineral sintético disponível comercialmente que é amplamente utilizado em maquiagem, Produtos de cuidados com a pele, pastas térmicas que resfriam chips de computador e outros produtos de consumo e industriais.

p A descoberta começou com dezenas de experimentos fracassados ​​em catalisadores PFAS mais prováveis. Wong disse que perguntou a dois membros de seu laboratório, Lijie Duan, estudante de graduação visitante, da Universidade Tsinghua da China, e Bo Wang, estudante de graduação de Rice, para fazer experimentos finais em um conjunto de compostos candidatos antes de passar para outros.

p "Havia literatura que sugeria que um deles poderia ser um fotocatalisador, o que significa que seria ativado pela luz de um determinado comprimento de onda, "Wong disse." Não usamos luz com muita frequência em nosso grupo, mas eu disse, - Vamos em frente e rabiscar com isso. O sol é energia gratuita. Vamos ver o que podemos fazer com a luz. "

p Como antes, nenhum dos grupos experimentais teve um bom desempenho, mas Duan percebeu algo incomum com o controle de nitreto de boro. Ela e Wang repetiram os experimentos várias vezes para descartar erros inesperados, problemas com a preparação da amostra e outras explicações para o resultado estranho. Eles continuaram vendo a mesma coisa.

p "Aqui está a observação, "Wong disse." Você pega um frasco de água que contém um pouco de PFOA, você joga seu pó BN, e você o lacra. É isso. Você não precisa adicionar nenhum hidrogênio ou purgá-lo com oxigênio. É apenas o ar que respiramos, a água contaminada e o pó de BN. Você expõe isso à luz ultravioleta, especificamente para luz UV-C com comprimento de onda de 254 nanômetros, volte em quatro horas, e 99% do PFOA foi transformado em flúor, dióxido de carbono e hidrogênio. "

p O problema era a luz. O comprimento de onda de 254 nanômetros, que é comumente usado em lâmpadas germicidas, é muito pequeno para ativar o bandgap no nitreto de boro. Embora isso fosse inquestionavelmente verdade, os experimentos sugeriram que não.

p "Se você tirar a luz, você não consegue catálise, "Wong disse." Se você deixar de fora o pó de BN e usar apenas a luz, você não obtém uma reação. "

p Então, o nitreto de boro estava claramente absorvendo a luz e catalisando uma reação que destruiu o PFOA, apesar do fato de que deveria ser opticamente impossível para o nitreto de boro absorver a luz UV-C de 254 nanômetros.

p "Não deveria funcionar, "Wong disse." É por isso que ninguém nunca pensou em procurar isso, e é por isso que demoramos tanto para publicar os resultados. Precisávamos de algum tipo de explicação para essa contradição. "

p Wong disse que ele, Duan, Wang e co-autores ofereceram uma explicação plausível no estudo.

p "Concluímos que nosso material absorve a luz de 254 nanômetros, e é por causa de defeitos atômicos em nosso pó, "disse ele." Os defeitos mudam o bandgap. Eles o encolhem o suficiente para que o pó absorva apenas luz suficiente para criar as espécies oxidantes reativas que mastigam o PFOA. "

p Wong disse que mais evidências experimentais serão necessárias para confirmar a explicação. Mas, à luz dos resultados com o PFOA, ele se perguntou se o catalisador de nitreto de boro também poderia funcionar em outros compostos PFAS.

p "Então, pedi aos meus alunos para fazerem mais uma coisa, "Wong disse." Mandei substituir o PFOA nos testes pelo GenX. "

p GenX também é um produto químico permanente. Quando o PFOA foi banido, GenX foi um dos produtos químicos mais amplamente usados ​​para substituí-lo. E um crescente corpo de evidências sugere que o GenX pode ser um problema ambiental tão grande quanto seu predecessor.

p "É uma história semelhante ao PFOA, "Wong disse." Eles estão encontrando GenX em todos os lugares agora. Mas uma diferença entre os dois é que as pessoas relataram anteriormente algum sucesso com catalisadores para degradar o PFOA. Eles não têm para o GenX. "

p Wong e colegas descobriram que o pó de nitreto de boro também destrói GenX. Os resultados não foram tão bons quanto com o PFOA:com duas horas de exposição à luz de 254 nanômetros, BN destruiu cerca de 20% do GenX em amostras de água. Mas Wong disse que a equipe tem ideias sobre como melhorar o catalisador para GenX.

p Ele disse que o projeto já atraiu a atenção de vários parceiros industriais no Centro de Pesquisa de Engenharia de Nanosistemas baseado em arroz para Tratamento de Água Habilitado por Nanotecnologia (NEWT). NEWT é um centro de pesquisa de engenharia interdisciplinar financiado pela National Science Foundation para desenvolver sistemas de tratamento de água fora da rede que protegem vidas humanas e apoiam o desenvolvimento econômico sustentável.

p "A pesquisa foi divertida, um verdadeiro esforço de equipe, "Wong disse." Nós registramos patentes sobre isso, e o interesse da NEWT em mais testes e desenvolvimento da tecnologia é um grande voto de confiança. "