A platina estabeleceu um novo "padrão ouro" em joias e agora está prestes a melhorar a qualidade da sua água.
À medida que o tratamento de águas residuais para reutilização potável - potável - se torna uma opção mais viável e popular para lidar com a escassez de água, a questão de quais subprodutos nocivos podem se formar no tratamento e como resolvê-los se torna grande. Sabe-se que um grupo desses produtos químicos, os aldeídos, persiste teimosamente durante o tratamento. Tóxicos para os seres humanos, os aldeídos estarão no topo da lista de subprodutos regulamentados nas próximas regulamentações de reutilização, acreditam os pesquisadores da USC, e exigem que uma metodologia sustentável seja removida de nossa água potável.

Em pesquisa publicada em Environmental Science &Technology , os pesquisadores da Escola de Engenharia da USC Viterbi introduzem a platina para ajudar a limpar até mesmo as toxinas mais teimosas das águas residuais. A platina, o mesmo metal usado em conversores catalíticos para limpar poluentes do ar no escapamento de carros, pode servir como catalisador, disse Dan McCurry, professor assistente de engenharia civil e ambiental, acelerando a oxidação para transformar aldeídos antes tóxicos em ácidos carboxílicos inofensivos.

Quando as águas residuais são recicladas, disse McCurry, a água resultante é "muito pura, mas não 100% pura. Ainda há uma pequena quantidade de carbono orgânico detectável e esses átomos de carbono podem estar ligados a moléculas que são muito tóxicas ou completamente inocentes". Isso deixou as pessoas perplexas por anos, disse ele, principalmente porque o carbono é capaz de passar por tantas camadas e barreiras de tratamento.

Um estudo realizado pelo pesquisador da UC Berkeley, David Sedlak, revelou que "um terço a metade" dessas moléculas estão presentes na forma de aldeídos, disse McCurry. Os aldeídos são compostos químicos caracterizados por um átomo de carbono que compartilha uma ligação dupla com um átomo de oxigênio, uma ligação simples com um átomo de hidrogênio e uma ligação simples com outro átomo ou grupo de átomos. Eles também são geralmente tóxicos para os seres humanos, o que significa que seu consumo a longo prazo pode resultar em uma variedade de doenças crônicas e com risco de vida, como o câncer.

A oxidação catalítica de poluentes orgânicos na água, sem eletroquímica, adição de produtos químicos oxidantes que aceitam elétrons ou fotoquímica, não foi demonstrada de forma sustentável até o momento, disse McCurry. Até agora.

Uma solução para um problema futuro

McCurry lembrou-se de aprender sobre oxidantes usados ​​para sintetizar moléculas em um curso de química orgânica que ele fez quando era estudante de pós-graduação na Universidade de Stanford. "O TA estava passando por uma lista de oxidantes usados ​​por químicos sintéticos e catalisadores de platina chamou minha atenção. Não só é um dos poucos oxidantes que não é tóxico, mas pode utilizar o oxigênio na água para catalisar uma reação abioticamente ( sem o uso de micróbios)."

"Foi realmente emocionante para mim", disse McCurry, "porque sempre foi frustrante no tratamento de água que a água está cheia de oxigênio, mas na verdade não faz nada".

Existem cerca de oito miligramas por litro de oxigênio dissolvido na água, disse McCurry. Embora seja um oxidante potente do ponto de vista termodinâmico, disse McCurry, a reação é lenta. Com a platina, o processo é acelerado. Por um tempo, McCurry e sua equipe de pesquisadores usaram platina para oxidar diferentes produtos farmacêuticos como uma questão de experimentação.

"Sabíamos que poderíamos oxidar certas coisas, mas não tínhamos uma aplicação clara em mente para esse catalisador", disse McCurry. Em última análise, sua esperança era encontrar uma aplicação impactante para seu trabalho. Eventualmente, após um ano de experimentos, a ideia veio a ele enquanto voltava de bicicleta para casa do campus de Stanford. "E se pudéssemos usar platina no tratamento de água para oxidar contaminantes?" ele disse. “Isso aconteceria essencialmente de graça e, como o oxigênio já está na água, é o mais próximo que você pode chegar de uma oxidação livre de produtos químicos”.

McCurry reconhece que a platina é cara, mas também observa que o custo, como o do catalisador de um carro, é relativo. "Seu carro provavelmente tem entre um e 10 gramas de platina nele. A quantidade não é trivial. Se é barato o suficiente para colocar um Honda Civic, provavelmente é barato o suficiente para colocar em uma estação de tratamento de água", disse McCurry.

O avanço, disse McCurry, não é tão relevante para a maioria das usinas de reúso de água existentes, já que muitas delas favorecem o "reúso potável indireto". É aqui que, depois que todos os processos de tratamento e reciclagem de água são concluídos, a água é bombeada de volta ao solo – então eles estão essencialmente criando novas águas subterrâneas. “Uma vez que eles estão no solo, é provável que algum micróbio coma os aldeídos e a água seja limpa dessa maneira”, disse ele.

"Mas cada vez mais pessoas estão falando sobre reutilização potável direta", disse ele, "onde estamos falando de um ciclo fechado de água onde a água vai da estação de tratamento de águas residuais para a estação de reutilização e depois para uma estação de água potável ou diretamente para o sistema de distribuição em residências e empresas."

Nesses casos, os aldeídos podem atingir os consumidores, disse McCurry. Embora atualmente não estejam regulamentados, McCurry suspeita que a presença de aldeídos em águas residuais recicladas em breve atrairá atenção regulatória. "Este é o problema para o qual não sabíamos que tínhamos uma solução, mas agora sabemos que esse catalisador, que estávamos usando para oxidar produtos farmacêuticos aleatórios por diversão, funciona muito bem na oxidação de aldeídos - e permitiria a reutilização de água potável direta para atender às futuras diretrizes regulatórias e padrões de segurança", disse ele.

A equipe fez um experimento preliminar usando platina em reatores de lote em alguns galões de água. Os experimentos foram bem-sucedidos, mas McCurry diz que para que isso aconteça em nível de produção em massa, pesquisas adicionais precisariam ser feitas sobre quanto tempo o catalisador permanece ativo. A equipe também está investigando como potencialmente regenerar o catalisador. McCurry diz que também será importante testar o sistema com água mais suja, o que pode sujar o catalisador e torná-lo menos eficaz.

O processo, para o qual a equipe tem uma patente pendente, parecerá mais sustentável do que métodos alternativos que podem exigir a introdução de produtos químicos e energia adicionais, disse McCurry. + Explorar mais

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