Quando metais pesados ​​venenosos como chumbo e cádmio escapam de fábricas ou minas, eles podem poluir o solo próximo. Sem maneiras fáceis de remover esses contaminantes, os campos devem ser isolados para evitar que essas toxinas entrem na cadeia alimentar, onde ameaçam a saúde humana e animal.

De acordo com a Agência de Proteção Ambiental, metais pesados ​​foram encontrados em milhares de locais em todo o país. Enquanto alguns foram limpos por meio de uma combinação de federais, esforços estatais e privados, permanece a necessidade de novas tecnologias para lidar com a contaminação por metais pesados.

Agora, uma equipe de pesquisa liderada pelo cientista de materiais de Stanford Yi Cui inventou uma maneira de lavar metais pesados ​​de solos contaminados usando um processo químico que é um pouco como preparar café.

Como eles descrevem 4 de junho em Nature Communications , os pesquisadores começaram enxaguando o solo contaminado com uma mistura de água e um produto químico que atrai metais pesados. Quando essa mistura se infiltra no solo, o produto químico solta metais pesados. Os membros da equipe coletaram essa mistura tóxica e passaram por um filtro eletroquímico que capturou os metais pesados ​​da água. Dessa forma, eles limparam o solo de metais pesados ​​e reciclaram a água e a mistura química para se infiltrar em solo mais contaminado.

"Esta é uma nova abordagem para a limpeza do solo, "disse Cui, que é professor de ciência de materiais e engenharia e ciência de fótons. "Nossa próxima etapa é um teste piloto para garantir que o que funciona no laboratório seja prático no campo, e descobrir quanto custará esse processo. "

Até aqui, sua equipe limpou solos contaminados com chumbo e cádmio, duas toxinas prevalentes e perigosas, bem como com cobre, que só é perigoso em altas concentrações. Cui acredita que este processo de limpeza química e filtragem eletroquímica funcionará com outros metais pesados ​​perigosos, como mercúrio e cromo, mas são necessários mais experimentos de laboratório para demonstrar isso.

Chega de plantas sacrificais

Cui disse que o projeto começou há dois anos, quando ele e o estudante Jinwei Xu discutiram sobre como resolver o problema básico:metais pesados ​​se ligam ao solo e se tornam virtualmente inextricáveis. Hoje, Cui disse, a limpeza pode envolver desenterrar solos contaminados e sequestrá-los em algum lugar. Os pesquisadores agrícolas também desenvolveram técnicas de fitorremediação - cultivo de plantas sacrificais em solo contaminado para absorver metais pesados, em seguida, colher essas safras e levá-las para uma instalação de extração e descarte. Mas a fitorremediação pode levar muitos anos de colheitas repetidas.

Buscando um rápido, maneira econômica de extrair metais pesados ​​de campos contaminados, os pesquisadores tentaram lavar as amostras de solo tóxico com água pura. Eles logo perceberam que a água pura não poderia quebrar a ligação química entre os metais pesados ​​e o solo. Eles precisavam de algum aditivo para soltar os contaminantes. Eles encontraram a resposta em um produto químico comum conhecido por suas iniciais:EDTA.

Em retrospecto, O EDTA foi a escolha óbvia porque este mesmo produto químico é usado para tratar pacientes envenenados com chumbo ou mercúrio. O EDTA com carga negativa liga-se tão fortemente às partículas de metal pesado com carga positiva que puxa o chumbo ou o mercúrio dos tecidos do paciente. Os pesquisadores raciocinaram que, quando dissolvido em água, Os ganchos negativos do EDTA arrancariam metais pesados ​​do solo. Os experimentos comprovaram isso. Quando a água tratada com EDTA percolou através do solo contaminado, carregou os metais pesados ​​embora.

Mas o trabalho da equipe estava apenas pela metade. O solo estava limpo, mas a água tratada ainda era tóxica. Eles precisavam de uma maneira de separar o EDTA dos metais pesados ​​da água de enxágue e capturar essas toxinas de uma vez por todas.

Isolando metais pesados

Os cientistas sabiam que o EDTA permanecia fortemente negativo mesmo depois de capturar uma partícula de metal carregada positivamente. Então, os pesquisadores construíram uma peneira com as propriedades elétricas e químicas para separar o EDTA de carga negativa e os metais pesados ​​de carga positiva. O resultado foi o isolamento de metais pesados ​​e uma mistura de água e EDTA pronta para purificar mais solo.

Além de chumbo e cádmio, os pesquisadores testaram o processo em cobre, que só é perigoso em altas concentrações. Em seguida, Cui gostaria de realizar o experimento em outros metais pesados ​​como o mercúrio, que são tão tóxicos que requerem um tratamento especial para proteger os pesquisadores. Mas ele acha que a química é tão sólida que está confiante no sucesso no laboratório. A grande questão é se o processo pode ser ampliado para tratar toneladas de solo contaminado. Os pesquisadores buscaram patentear o processo por meio do Stanford Office of Technology Licensing e gostariam de encontrar uma oportunidade para executar um projeto piloto em um campo contaminado.

"Realmente não temos uma boa tecnologia de remediação para metais pesados, "Cui disse." Se isso se provar prático em grande escala, será um avanço significativo. "