Uma equipe de cientistas liderada pela Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura) criou um reutilizável, esponja biodegradável que pode absorver facilmente óleo e outros solventes orgânicos de fontes de água contaminadas, tornando-se uma alternativa promissora para combater derramamentos de óleo no mar.

Feito de pólen de girassol, a esponja é hidrofóbica - repele a água - graças a uma camada de ácido graxo natural na esponja. Em experimentos de laboratório, os cientistas mostraram a capacidade da esponja de absorver contaminantes de óleo de várias densidades, como gasolina e óleo de motor, a uma taxa comparável à dos absorventes de óleo comerciais.

Derramamentos de óleo são difíceis de limpar, e resultam em danos graves de longa duração ao ecossistema marinho. Métodos convencionais de limpeza, incluindo o uso de dispersantes químicos para quebrar o óleo em gotículas muito pequenas, ou absorvendo-o com caro, materiais não recicláveis, pode piorar o dano.

Até aqui, os pesquisadores projetaram esponjas que medem 5 cm de diâmetro. A equipe de pesquisa, composta por cientistas da NTU Singapore e da Sungkyunkwan University na Coreia do Sul, acredita que essas esponjas, quando ampliado, pode ser uma alternativa ecológica para combater derramamentos de óleo no mar.

Professor Cho Nam-Joon da Escola NTU de Ciência e Engenharia de Materiais, quem liderou o estudo, disse:"Ajustando as propriedades materiais do pólen, nossa equipe desenvolveu com sucesso uma esponja que pode direcionar seletivamente o óleo em fontes de água contaminadas e absorvê-lo. Usar um material encontrado em abundância na natureza também torna a esponja acessível, biodegradável, e ecológico. "

Este estudo se baseia no trabalho da NTU para encontrar novos usos para o pólen, conhecido como o diamante do reino vegetal por seu exterior rígido, transformando sua casca resistente em partículas de microgel. Tão macio, o material semelhante a gel é então usado como um bloco de construção para uma nova categoria de materiais ambientalmente sustentáveis.

Ano passado, Prof Cho, juntamente com o presidente da NTU, Professor Subra Suresh, liderou uma equipe de pesquisa para criar um material semelhante a papel a partir do pólen como uma alternativa mais ecológica ao papel criado a partir de árvores. Este 'papel polínico' também dobra e se enrola em resposta aos níveis variáveis ​​de umidade ambiental, uma característica que pode ser útil para robôs soft, sensores, e músculos artificiais.

Prof Cho, que também detém a cadeira da Sociedade de Pesquisa de Materiais de Cingapura em Ciência e Engenharia de Materiais, acrescentou:"O pólen que não é usado para polinização de plantas é frequentemente considerado resíduo biológico. Por meio de nosso trabalho, tentamos encontrar novos usos para esse 'lixo' e transformá-lo em um recurso natural renovável, acessível, e biodegradável. O pólen também é biocompatível. Não causa um efeito imunológico, reação alérgica ou tóxica quando exposto aos tecidos do corpo, tornando-o potencialmente adequado para aplicações como curativos, próteses, e eletrônicos implantáveis. "

Os resultados foram publicados na revista científica Materiais Funcionais Avançados em março.

Construindo uma esponja de pólen

Para formar a esponja, a equipe da NTU primeiro transformou os grãos de pólen ultra-resistentes dos girassóis em um material semelhante a gel por meio de um processo químico semelhante ao da fabricação de sabão convencional.

Este processo inclui a remoção do cimento de pólen pegajoso à base de óleo que reveste a superfície do grão, antes de incubar o pólen em condições alcalinas por três dias. O material semelhante a gel resultante foi então liofilizado.

Esses processos resultaram na formação de esponjas de pólen com arquiteturas 3D porosas. As esponjas foram aquecidas brevemente a 200 ° C - uma etapa que torna sua forma e estrutura estáveis ​​após absorver e liberar líquidos repetidamente. O aquecimento também levou a uma melhoria de duas vezes na resistência da esponja à deformação, os cientistas descobriram.

Para garantir que a esponja atinja seletivamente o óleo e não absorva água, os cientistas o cobriram com uma camada de ácido esteárico, um tipo de ácido graxo comumente encontrado na gordura animal e vegetal. Isso torna a esponja hidrofóbica enquanto mantém sua integridade estrutural.

Os cientistas realizaram testes de absorção de óleo na esponja de pólen com óleos e solventes orgânicos de densidades variadas, como gasolina, bomba de óleo, e n-hexano (um produto químico encontrado no petróleo bruto).

Eles descobriram que a esponja tinha uma capacidade de absorção na faixa de 9,7 a mais de 29,3 g / g. Isso é comparável aos absorventes de polipropileno comerciais, que são derivados de petróleo e têm uma capacidade de absorção de 8,1 a 24,6 g / g.

Eles também testaram a durabilidade e reutilização da esponja, mergulhando-a repetidamente em óleo de silicone, em seguida, espremendo o óleo. Eles descobriram que esse processo poderia durar pelo menos 10 ciclos.

Em um experimento de prova de conceito final, a equipe testou a capacidade de uma esponja de 1,5 cm de diâmetro e 5 mm de altura para absorver o óleo do motor de uma amostra de água contaminada. A esponja absorveu prontamente o óleo do motor em menos de 2 minutos.

"Coletivamente, esses resultados demonstram que a esponja de pólen pode absorver e liberar seletivamente contaminantes de óleo e tem níveis de desempenho semelhantes aos absorventes de óleo comerciais, ao mesmo tempo que demonstra propriedades atraentes, como baixo custo, biocompatibilidade, e produção sustentável, "disse o Prof Cho, o autor correspondente deste estudo.

Daqui para frente, os pesquisadores planejam aumentar o tamanho das esponjas de pólen para atender às necessidades da indústria. Eles também procuram colaborar com organizações não governamentais e parceiros internacionais para conduzir testes-piloto com esponjas de pólen em ambientes da vida real.

"Esperamos que nossos materiais polínicos inovadores possam um dia substituir os plásticos amplamente utilizados e ajudar a reduzir o problema global da poluição por plásticos, "disse o Prof Cho.