Em junho, a Agência de Proteção Ambiental emitiu um pedido de comentários públicos sobre uma regra proposta para regular o perclorato em sistemas públicos de água potável.

Perclorato, um produto químico natural e sintético, é considerado um contaminante emergente difícil de remover do meio ambiente. É o resíduo primário que sobra dos combustíveis de foguete, fogos de artifício e explosivos e podem ser encontrados em itens comuns, como fertilizantes e flares de beira de estrada. Também é valorizado em experimentos de laboratório por sua capacidade de auxiliar na combustão de outros produtos químicos, enquanto permanece quimicamente inativo.

Relatórios de contaminação por perclorato no solo, água e alimentos foram registrados em muitos países em todo o mundo, inclusive nos Estados Unidos, Japão, China, Canadá, Colômbia, Grécia e Coréia do Sul. É um problema que pode ter implicações para a saúde humana. De acordo com o National Institutes of Health's National Center for Biotechnology, em altas doses, o perclorato inibe a produção do hormônio tireoidiano em humanos, interferindo na captação de iodo pela tireóide.

O engenheiro ambiental da Universidade de Delaware, Chin-Pao Huang, o Professor Donald C. Phillips do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, tem estudado maneiras de remover o perclorato da água potável por quase uma década.

Agora, Huang e Po-Yen Wang, um ex-aluno de doutorado e agora professor assistente na Widener University, patentearam uma nova membrana que pode filtrar seletivamente o perclorato da água potável. Os pesquisadores patentearam a ideia com a ajuda do Escritório de Inovação Econômica e Parcerias (OEIP) da UD.

Tecnologia desenvolvida pela UD

De acordo com Huang, o perclorato é tóxico mesmo em níveis baixos. Um relatório do National Research Council de 2005 estimou que mais de 11 milhões de americanos tinham perclorato em seus suprimentos públicos de água potável em concentrações de quatro partes por bilhão ou mais, que é o equivalente a quatro gotas do produto químico em 10, 000 galões de água.

Huang disse que um método chamado "troca iônica" concentra o perclorato em minúsculas partículas de resina que podem ser removidas da água potável. O perclorato é adsorvido na superfície dos grânulos e, uma vez saturado, as contas são removidas, mas atualmente não existe um método padrão para descartar os grânulos ou torná-los não tóxicos.

Huang disse que esta é uma área cinzenta porque embora a EPA perceba que o perclorato na água é um problema e que sua remoção é importante para a saúde humana, a tecnologia ainda não está lá. É aqui que a tecnologia desenvolvida pela UD pode ajudar.

A membrana desenvolvida por UD pode concentrar seletivamente o perclorato e, em seguida, reduzir o produto químico a cloreto, que não é tóxico nessas concentrações, usando eletricidade e um eletrodo catalisador bimetálico de ródio-cobre. Experimentos até o momento demonstram que o processo desenvolvido por UD pode ser feito com eficiência de 78%.

Wang desenvolveu o método enquanto era estudante de graduação na UD, mas levou sete anos para descobrir a combinação certa de materiais para fazer o processo funcionar. Outro estudante de doutorado, Ching-lung Chen, continuou o trabalho para desenvolver o novo catalisador (feito de paládio e cobre) que é usado hoje. Os pesquisadores relataram recentemente seus resultados no American Society of Civil Engineers ' Journal of Environmental Engineering .

Mais importante, o processo de redução química criado pela equipe de pesquisa de Huang pode ser usado em conjunto com a membrana de filtragem desenvolvida pela UD, mas também é adequado como uma tecnologia adicional para complementar os métodos atualmente aceitos pela indústria para a remoção de perclorato em água potável pública.

De acordo com Huang, os mesmos métodos usados ​​para reduzir eletroquimicamente o perclorato concentrado filtrado através da membrana desenvolvida por UD podem ser aplicados a grânulos de resina usados ​​atualmente em processos industriais para remover o perclorato da água potável. Desta maneira, Huang teoriza que as resinas podem ser regeneradas para reutilização, em vez de descartadas como resíduos perigosos (uma prática cara), simultaneamente mitigando os encargos financeiros e protegendo o meio ambiente.

Huang admitiu que embora a tecnologia seja promissora, seu sucesso realmente depende da política da EPA.

"Infelizmente, não parece que o problema irá desaparecer. Mas talvez a técnica que desenvolvemos possa ser útil para aqueles que procuram influenciar as mudanças de política nos padrões de perclorato, "disse Huang.

Já mais de meia dúzia de estados nos EUA, incluindo Arizona, Califórnia, Maryland, Massachusetts, Nova york, Nevada, Novo México e Texas, estabeleceram padrões estaduais para a quantidade permitida de perclorato na água potável.

Um campeão em qualidade da água

Embora Huang seja membro do corpo docente da UD desde 1974 - ele comemora 45 anos de serviço para a UD em 2019 - esta é sua primeira patente. Verdade, ele teve projetos de pesquisa e ideias anteriores. Algumas idéias até "pareciam bastante patenteáveis". Mas sem OEIP, Huang disse, não era algo que ele teria tentado. Em particular, Huang deu crédito à equipe de transferência de tecnologia da OEIP por ajudá-lo a navegar pelo processo com facilidade.

"A preparação de documentos de patentes e o acompanhamento da agência de concessão de patentes consomem tempo e requerem know-how profissional. Sou grato à Universidade por estabelecer um escritório como o OEIP para auxiliar professores com interesses em propriedade intelectual e ao OEIP por pessoal com especialistas experientes, "Disse Huang." É um processo longo e sem a ajuda deles eu não teria sido capaz de sustentar o processo, muito menos o sucesso final. "

Alunos de graduação da UD estiveram envolvidos no projeto, também. Por meio do programa Spin-In da OEIP, três alunos de graduação participaram dos primeiros trabalhos, fornecendo aos pesquisadores um plano de negócios e um protótipo impresso em 3D do reator que, hoje, permite que o perclorato seja reduzido a cloreto não tóxico.

Como parte de seus esforços contínuos em nome da Universidade, A OEIP está trabalhando para conseguir um parceiro para auxiliar na comercialização dessa tecnologia.

A qualidade da água tem sido o principal foco do trabalho de Huang, com pesquisas abrangendo questões sobre acesso, acessibilidade, qualidade da água, tratamento de água e muito mais. He co-founded the International Conference on Sustainable Water Environment, which has been in operation for 16 years among hosting countries including the U.S., China, Taiwan, Korea, Japan and Singapore.

In a new research thrust, Huang is initiating studies with a colleague in Taiwan to shed light on another emerging pollutant:the presence of nanoplastics in our freshwater supply.

Microplastics, filaments and particles that range in size from 100 nanometers to less than five millimeters, have made headlines recently due to study findings about their presence in the ocean and in marine life. Nanoplastics are up to 1, 000 times smaller than microplastics, ranging in size from 10 to 100 nanometers. To lend perspective, the average human hair is approximately 80, 000 a 100, 000 nanometers wide.

"Microplastics are too big for me—microplastics you can see under a microscope; nanoplastics you can't, " Huang said.

As microplastics continue to break down, they create smaller and smaller particles called nanoplastics that can find their way into many food and water sources. Some reports question whether nanoplastics are small enough to penetrate a cell wall, raising important questions about what, caso existam, threat these tiny travelers may pose to the environment, our water supply and our health.

Huang aims to find out.