Cientistas liderados por um pesquisador químico da Oregon State University estão se aproximando de uma nova ferramenta para enfrentar o problema global das águas subterrâneas contaminadas com herbicidas.



Kyriakos Stylianou, da OSU College of Science, liderou uma equipe internacional que identificou um material conhecido como estrutura metal-orgânica, ou MOF, que mostrou capacidade de remover completamente, e também de quebrar, o herbicida glifosato frequentemente usado.

O MOF, um dos quatro testados em uma colaboração entre cientistas do estado de Oregon e da Universidade Tiangong na China, é baseado em escândio, símbolo químico Sc, e um ligante carboxilato, TBAPy.

“Quando exposto à luz por apenas cinco minutos, o Sc-TBAPy eliminou 100% do glifosato na água”, disse Stylianou. “Além de sua adsorção mais rápida e fotodegradação mais eficiente do glifosato em comparação com os outros três MOFs TBAPy que analisamos, ele também degradou o glifosato sem produzir um ácido tóxico, ao contrário dos outros três.”

As descobertas foram publicadas na Nature Communications .

Os MOFs neste experimento dependem de fotocatálise. Um catalisador é uma substância que aumenta a taxa de uma reação química sem sofrer qualquer alteração química permanente, e os fotocatalisadores são materiais que absorvem luz para atingir um nível de energia mais alto e podem usar essa energia para quebrar contaminantes orgânicos por meio da oxidação.

Entre as muitas aplicações dos fotocatalisadores estão os revestimentos autolimpantes para paredes, pisos, tetos e móveis resistentes a manchas e odores.

Compostos de íons metálicos carregados positivamente rodeados por moléculas ligantes orgânicas, os MOFs são materiais cristalinos e porosos com propriedades estruturais ajustáveis ​​e poros nanométricos. Eles podem ser projetados com uma variedade de componentes que determinam as propriedades do MOF.

O glifosato, também conhecido como N-fosfonometilglicina ou PMG, tem sido amplamente pulverizado em campos agrícolas nos últimos 50 anos, desde que apareceu pela primeira vez no mercado sob o nome comercial Roundup.

“O glifosato e outros herbicidas são comumente usados ​​para proteger as fazendas contra infestações de ervas daninhas, mas a persistência do glifosato no meio ambiente tem sido associada a potenciais efeitos à saúde de vários organismos vivos, incluindo os humanos”, disse Stylianou.

"Apenas uma pequena percentagem da quantidade total de PMG aplicada é absorvida pelas culturas, e os herbicidas lixiviados para os canais de água são a principal causa da poluição da água. Isso significa que é crucial desenvolver tecnologias e materiais inovadores para combater este problema."

Para descobrir as habilidades de remediação de PMG do Sc-TBAPy, o laboratório de Stylianou colaborou com grupos liderados por Chong Fang, Paul Ha Yeon Cheong e Hongliang Huang na Universidade Tiangong. Stylianou disse que seus colaboradores forneceram informações importantes sobre as propriedades de adsorção e atividade fotocatalítica do MOF.

Vários estudantes de pós-graduação do estado de Oregon também desempenharam papéis importantes no estudo, disse Stylianou. Nan Chieh Chiu, Jacob Lessard e Emmanuel Musa lideraram todos os experimentos e testes de catálise, Logan Lancaster investigou as propriedades ópticas dos materiais pesquisados ​​e Clara Wheeler examinou computacionalmente suas propriedades eletrônicas.

O pesquisador de pós-doutorado da OSU, Taylor Krueger, o pesquisador associado Cheng Chen e os estudantes de pós-graduação Trenton Gallagher e Makenzie Nord também participaram do estudo.

Mais informações: Chiu, N.C., et al. Elucidação do papel dos metais na adsorção e fotodegradação de herbicidas por estruturas metal-orgânicas. Comunicações da Natureza (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45546-y
Fornecido pela Oregon State University