A nanotecnologia se desenvolveu tremendamente na última década e foi capaz de criar muitos novos materiais com uma vasta gama de aplicações potenciais. Os nanotubos de carbono são um exemplo desses novos materiais e consistem em moléculas cilíndricas de carbono com diâmetros de alguns nanômetros - um nanômetro é um milionésimo de milímetro. Os nanotubos de carbono possuem eletrônicos excepcionais, propriedades mecânicas e químicas, por exemplo, eles podem ser usados para limpar água poluída. Cientistas da Universidade de Viena publicaram recentemente esta nova pesquisa em Ciência e Tecnologia Ambiental .
Entre muitas aplicações potenciais, nanotubos de carbono são ótimos materiais candidatos para a limpeza de água poluída. Muitos poluentes da água têm afinidade muito alta por nanotubos de carbono e poluentes poderiam ser removidos da água contaminada por filtros feitos desse nanomaterial, por exemplo, drogas solúveis em água que dificilmente podem ser separadas da água por carvão ativado. Problemas devido à saturação dos filtros podem ser reduzidos, pois os nanotubos de carbono têm uma área de superfície muito grande (por exemplo, 500 m 2 por grama de nanotubo) e, conseqüentemente, uma capacidade muito alta de reter poluentes. “A manutenção e os resíduos relacionados com a despoluição da água poderiam, assim, ser reduzidos”, diz Thilo Hofmann, Vice-reitor da Faculdade de Ciências da Terra, Geografia e Astronomia da Universidade de Viena.
Avaliando a sustentabilidade ambiental dos nanotubos de carbono
Muitas pesquisas se concentraram nos nanotubos de carbono na última década. Contudo, as propriedades excepcionais dos nanotubos de carbono tornam-nos difíceis de estudar. Os métodos padrão fornecem resultados limitados e o comportamento dos nanotubos de carbono em condições realistas ainda é pouco compreendido. "As tecnologias inovadoras sempre trazem benefícios e desvantagens para a qualidade humana e ambiental e um bom entendimento das interações entre contaminantes e nanotubos de carbono, bem como como os nanotubos de carbono se comportam no meio ambiente, é essencial antes que possam ser usados em filtros", explica Mélanie Kah, quem faz pesquisas sobre este projeto junto com Xiaoran Zhang.
Uma equipe de pesquisadores do Departamento de Geociências Ambientais da Universidade de Viena está atualmente desenvolvendo pesquisas sobre o assunto. Eles desenvolveram um método chamado "amostragem passiva". Os dados produzidos por este novo método são muito mais confiáveis para aplicações realistas, pois incluem concentrações que podem ocorrer no ambiente (geralmente muito baixas). Isso não era possível com métodos clássicos que só podem lidar com concentrações elevadas.
Os experimentos publicados agora na revista internacionalmente reconhecida Ciência e Tecnologia Ambiental levou mais de um ano. Primeiro, foi desenvolvido o "método de amostragem passiva" que permite medir a afinidade de uma categoria de contaminantes carcinogênicos - isto é, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) - para nanotubos de carbono. "Uma série de testes que usam química analítica e microscopia eletrônica foram realizados com colaboradores da Universidade de Utrecht, na Holanda, para garantir que o método é adequado, confiável e otimizado para nanotubos de carbono ", ilustra Thilo Hofmann. Uma vez validado, o "método de amostragem passiva" foi usado para medir a afinidade (absorção e adsorção) de vários contaminantes (PAHs) para nanotubos de carbono em uma faixa muito ampla de concentrações.
Contaminantes lutam por um lugar nos nanotubos de carbono
Outro aspecto investigado pelos cientistas do Departamento de Geociências Ambientais é o fenômeno da competição entre contaminantes. Muitos produtos químicos costumam coexistir no meio ambiente, especialmente em corpos d'água poluídos. Se houver competição, isso significa que um contaminante pode não se ligar aos nanotubos de carbono se melhores concorrentes coexistirem. A competição não é aceitável para a aplicação do filtro, pois a eficácia do filtro irá variar de acordo com a quantidade e o tipo de contaminantes presentes. O estudo da competição também fornece informações sobre os mecanismos de sorção.
O uso de técnicas clássicas com concentrações relativamente altas mostrou que a competição pode ser muito forte quando três PAHs coexistem com nanotubos de carbono. Por outro lado, experimentos com o "método de amostragem passiva" em concentrações prováveis de ocorrer no ambiente mostraram que nenhuma competição ocorre se 13 PAHs são considerados juntos. Este exemplo destaca a importância de desenvolver e usar métodos experimentais para produzir resultados relevantes para as condições ambientais. Ainda há muitas perguntas a serem respondidas para avaliar totalmente o potencial dos nanotubos de carbono para limpar a água poluída. “Continuamos trabalhando no assunto e os resultados de nossas últimas experiências serão apresentados em breve em congressos internacionais”, conclui o geocientista ambiental, Thilo Hofmann.
