p (PhysOrg.com) - Mergulhando um pano de algodão simples em um caldo de alta tecnologia cheio de nanofios de prata e nanotubos de carbono, Pesquisadores de Stanford desenvolveram um novo sistema de alta velocidade, filtro de baixo custo que poderia ser facilmente implementado para purificar a água no mundo em desenvolvimento. p Em vez de prender fisicamente as bactérias como a maioria dos filtros existentes, o novo filtro permite que eles fluam com a água. Mas no momento em que os patógenos passaram, eles também faleceram, porque o dispositivo os mata com um campo elétrico que percorre o algodão "nano-revestido" altamente condutor.

p Em testes de laboratório, mais de 98 por cento das bactérias Escherichia coli que foram expostas a 20 volts de eletricidade no filtro por vários segundos foram mortas. Múltiplas camadas de tecido foram usadas para fazer o filtro com 2,5 polegadas de espessura.

p "Isso realmente fornece um novo método de tratamento de água para matar patógenos, "disse Yi Cui, professor associado de ciência e engenharia de materiais. "Ele pode ser usado facilmente em áreas remotas onde as pessoas não têm acesso a tratamentos químicos como o cloro."

p Cólera, A febre tifóide e a hepatite estão entre as doenças transmitidas pela água que são um problema contínuo no mundo em desenvolvimento. Cui disse que o novo filtro pode ser usado em sistemas de purificação de água de cidades a pequenos vilarejos.

p Filtragem mais rápida, permitindo a passagem de bactérias

p Filtros que fisicamente prendem as bactérias devem ter espaços de poros pequenos o suficiente para evitar que os patógenos escapem, mas isso restringe a taxa de fluxo dos filtros.

p Uma vez que o novo filtro não retém bactérias, pode ter poros muito maiores, permitindo que a água passe a uma taxa mais rápida.

p "Nosso filtro tem cerca de 80, 000 vezes mais rápido do que filtros que prendem bactérias, "Cui disse. Ele é o autor sênior de um artigo que descreve a pesquisa que será publicada na próxima edição da Nano Letras . O artigo está disponível online agora.

p Os espaços de poros maiores no filtro de Cui também evitam que ele fique obstruído, o que é um problema com os filtros que retiram fisicamente as bactérias da água.

p O grupo de pesquisa de Cui se uniu ao de Sarah Heilshorn, professor assistente de ciência e engenharia de materiais, cujo grupo trouxe sua experiência em bioengenharia para projetar os filtros.

p Há muito se sabe que a prata tem propriedades químicas que matam as bactérias. “Nos dias anteriores à pasteurização e refrigeração, as pessoas às vezes colocavam dólares de prata em garrafas de leite para combater bactérias, ou mesmo engoli-lo, "Heilshorn disse.

p O grupo de Cui sabia de projetos anteriores que os nanotubos de carbono eram bons condutores elétricos, portanto, os pesquisadores concluíram que os dois materiais em conjunto seriam eficazes contra bactérias. "Essa abordagem realmente leva a prata do reino dos remédios populares para um ambiente de alta tecnologia, onde é muito mais eficaz, "Heilshorn disse.

p Usar o lugar-comum mantém os custos baixos

p Mas os cientistas também queriam projetar os filtros para serem o mais baratos possível. A quantidade de prata usada para os nanofios era tão pequena que o custo era insignificante, Cui disse. Ainda, eles precisavam de um material de base que fosse "barato, amplamente disponível e quimicamente e mecanicamente robusto. ”Então eles escolheram o tecido de algodão comum.

p "Compramos no Wal-mart, "Cui disse.

p Para transformar o algodão da loja de descontos em um filtro, eles o mergulharam em uma solução de nanotubos de carbono, deixe secar, em seguida, mergulhou-o na solução de nanofio de prata. Eles também tentaram misturar os dois nanomateriais e fazer uma única enterrada, que também funcionou. Eles deixam o algodão embeber por pelo menos alguns minutos, às vezes até 20, mas foi tudo o que foi preciso.

p A grande vantagem dos nanomateriais é que seu pequeno tamanho facilita a aderência ao algodão, Cui disse. Os nanofios variam de 40 a 100 bilionésimos de metro de diâmetro e até 10 milionésimos de metro de comprimento. Os nanotubos tinham apenas alguns milionésimos de metro de comprimento e eram estreitos como um único bilionésimo de metro. Porque os nanomateriais aderem tão bem, os nanotubos criam um bom superfície contínua nas fibras de algodão. Os nanofios mais longos geralmente têm uma extremidade ligada aos nanotubos e a outra extremidade ramificando-se, cutucando o espaço vazio entre as fibras de algodão.

p “Com uma estrutura contínua ao longo do comprimento, você pode mover os elétrons de forma muito eficiente e realmente tornar o filtro muito condutor, "disse ele." Isso significa que o filtro requer menos voltagem. "

p Eletricidade mínima necessária

p A corrente elétrica que ajuda a matar tem apenas alguns miliamperes de força - apenas o suficiente para causar uma sensação de formigamento em uma pessoa e facilmente fornecida por um pequeno painel solar ou algumas baterias de carro de 12 volts. A corrente elétrica também pode ser gerada a partir de uma bicicleta estacionária ou por um dispositivo com manivela.

p A baixa necessidade de eletricidade do novo filtro é outra vantagem sobre aqueles que filtram fisicamente as bactérias, que usam bombas elétricas para forçar a água através de seus minúsculos poros. Essas bombas consomem muita eletricidade para funcionar, Cui disse.

p Em alguns dos testes de laboratório do nano-filtro, a eletricidade necessária para fazer a corrente passar pelo filtro era apenas um quinto do que uma bomba de filtragem precisaria para filtrar uma quantidade comparável de água.

p Os poros no nano-filtro são grandes o suficiente para que nenhum bombeamento seja necessário - a força da gravidade é suficiente para enviar a água rapidamente.

p Embora o novo filtro seja projetado para permitir a passagem de bactérias, uma vantagem adicional de usar o nanofio de prata é que, se alguma bactéria persistir, a prata provavelmente o mataria. Isso evita a incrustação biológica, em que bactérias formam um filme em um filtro. A bioincrustação é um problema comum em filtros que usam poros pequenos para filtrar as bactérias.

p Cui disse que a eletricidade que passa pelo filtro condutor também pode estar alterando o pH da água perto da superfície do filtro, o que poderia aumentar sua letalidade para as bactérias.

p Cui disse que os próximos passos da pesquisa são experimentar o filtro em diferentes tipos de bactérias e fazer testes usando vários filtros sucessivos.

p "Com um filtro, podemos matar 98 por cento das bactérias, "Cui disse." Para beber água, você não quer nenhuma bactéria viva na água, então teremos que usar vários estágios de filtro. "

p O grupo de pesquisa de Cui ganhou atenção recentemente por usar nanomateriais para construir baterias de papel e tecido.