Os fulerenos tratados não apenas removem partículas de metal valiosas, mas potencialmente tóxicas, da água e de outros líquidos, mas também reservá-los para uso futuro, de acordo com cientistas da Rice University.

O laboratório do químico Andrew Barron descobriu que os fulerenos de carbono-60 (também conhecidos como fulerenos) que passaram pelo processo químico conhecido como hidroxilação podem se agregar em cordas parecidas com pérolas à medida que se ligam e separam metais - alguns melhores do que outros - das soluções . Os usos potenciais do processo incluem a remoção ambientalmente correta de metais de fluidos de drenagem de mineração ácida, um produto residual da indústria do carvão, bem como de fluidos usados ​​para fraturamento hidráulico na produção de petróleo e gás.

Barron disse que os fulerenos tratados manipularam metais com cargas diferentes de maneiras inesperadas, que pode tornar possível extrair metais específicos de fluidos complexos enquanto ignora outros.

O estudo liderado pela estudante de graduação de Rice, Jessica Heimann, apareceu no jornal Royal Society of Chemistry Dalton Transactions .

Pesquisas anteriores no laboratório de Barron mostraram que os fulerenos hidroxilados (conhecidos como fulerenóis) combinados com íons de ferro para formar um polímero insolúvel. Heimann e colegas conduziram uma série de experimentos para explorar a capacidade relativa de ligação dos fulerenóis a uma variedade de metais.

"É muito bom dizer que posso tirar metais da água, mas para fluidos mais complexos, o problema é tirar os que você realmente quer, "Barron disse." Resíduos de mineração de ácido, por exemplo, tem grandes quantidades de ferro e alumínio e pequenas quantidades de níquel, zinco e cobre, os que você deseja. Ser franco, ferro e alumínio não são os piores metais para se ter na água, porque eles estão em água natural, qualquer forma.

"Portanto, nosso objetivo era ver se existe uma preferência entre os diferentes tipos de metal, e encontramos um. Então a pergunta era:Por quê? "

A resposta estava nos íons. Um átomo ou molécula com mais ou menos elétrons do que prótons é um íon, com carga positiva ou negativa. Todos os metais que o laboratório Rice testou foram positivos, com cobranças de 2 ou 3 ou mais.

"Normalmente, quanto maior o metal, melhor separa, "Barron disse, mas os experimentos provaram o contrário. Metais two-plus com um raio iônico menor ligaram-se melhor do que os maiores. (Daqueles, zinco ligado com mais força.) Mas para íons 3-plus, grande funcionava melhor do que pequeno.

"Isso é muito estranho, "Disse Barron." O fato de haver tendências diametralmente opostas para metais com carga 2+ e metais com carga 3+ torna isso interessante. O resultado é que devemos ser capazes de separar preferencialmente os metais que queremos. "

Os experimentos descobriram que fulerenóis combinados com uma dúzia de metais, transformando-os em polímeros reticulados sólidos. Em ordem de eficácia e começando com o melhor, os metais eram zinco, cobalto, manganês, níquel, lantânio, neodímio, cádmio, cobre, prata, cálcio, ferro e alumínio.

A referência "pérola" não está longe de ser literal, como uma inspiração para o artigo foi o fato de que os íons metálicos são agentes de reticulação para proteínas que dão a certos mexilhões marinhos uma incrível capacidade de aderir a rochas úmidas.

Heimann, Um velho, começou no projeto antes de passar um semestre na instituição irmã de Rice na Alemanha, Jacobs University. “Eu inicialmente trabalhei com nanotubos de carbono, oxidando-os para ver como eles ligariam os metais, e então eu fui para o exterior, "ela disse. Quando ela voltou, Barron estava pronto para experimentar o C-60. "Vindo do arroz e sua história com fulerenos, Achei que seria muito legal, "Heimann disse.

"Gostei de poder ver o objetivo final de fazer um filtro que pudesse ser usado para tratar água contaminada, " ela disse.

Barron disse que os fulerenóis agem como agentes quelatos, que determinam como os íons e as moléculas se ligam aos íons metálicos. Experimentos com vários metais mostraram os fulerenóis ligados a eles em menos de um minuto, após o que os sólidos combinados podem ser filtrados.

Barron disse que as opções de alumínio, o zinco e o níquel para teste foram devido à sua co-presença com o ferro na água de drenagem ácida de mineração. De forma similar, o cádmio foi testado quanto à sua associação com fertilizantes e lodo de esgoto e cobre com descarte de mineração. Níquel, lantânio e neodímio são usados ​​em baterias e motores de veículos híbridos.

Barron disse que a pesquisa mostra a versatilidade da buckyball, descoberto na Rice em 1985 pelos vencedores do Prêmio Nobel Rick Smalley, Robert Curl e Harold Kroto. Também aponta o caminho a seguir. "O entendimento que temos agora está nos permitindo encontrar alternativas aos C-60s para projetar maneiras pelas quais podemos separar os metais de forma mais eficiente, " ele disse.