p Em novembro de 2015, O Brasil experimentou um desastre ambiental sem paralelo. Quando duas barragens quebraram em uma mina de minério de ferro, um coquetel venenoso de metais pesados ​​foi enviado para o Rio Doce, chegando ao Atlântico alguns dias depois. As consequências foram devastadoras para a natureza e os humanos:incontáveis ​​peixes, pássaros e animais morreram, e um quarto de milhão de pessoas ficaram sem água potável. p Este caso demonstra que a poluição da água é um dos problemas globais mais sérios da atualidade. Nenhuma solução técnica satisfatória foi encontrada para o tratamento de água contaminada com metais pesados ​​ou substâncias radioativas. Métodos existentes usados ​​para remover água de metais pesados, por exemplo, têm várias desvantagens:ou eles são muito direcionados a um elemento específico ou sua capacidade de filtro é muito pequena; Adicionalmente, muitas vezes são muito caros.

p Filtragem eficaz de metais pesados

p Agora, uma solução pode ter sido encontrada em um novo tipo de membrana de filtro híbrido desenvolvido no laboratório de Raffaele Mezzenga, Professor de Alimentos e Materiais Suaves na ETH Zurique. Essa tecnologia não tem apenas uma estrutura extremamente simples, mas também inclui matérias-primas de baixo custo, como fibras de proteína de soro de leite e carvão ativado. Os íons de metais pesados ​​podem ser quase completamente removidos da água em apenas uma única passagem pela membrana do filtro.

p "O projeto é uma das coisas mais importantes que eu poderia ter feito, "diz Mezzenga, entusiasmado com o novo desenvolvimento. Ele e seu pesquisador Sreenath Bolisetty foram as únicas pessoas que trabalharam nisso, e sua publicação acaba de aparecer no jornal Nature Nanotechnology .

p Soro de leite e carvão ativado necessários

p No coração do sistema de filtração está um novo tipo de membrana híbrida feita de carvão ativado e resistente, fibras rígidas de proteína de soro de leite. Os dois componentes são baratos de obter e simples de produzir.

p Em primeiro lugar, as proteínas do soro são desnaturadas, o que os faz esticar, e, finalmente, vêm juntos na forma de fibrilas amilóides. Juntamente com o carvão ativado (que também está contido em comprimidos de carvão medicinal), essas fibras são aplicadas a um material de substrato adequado, como um papel de filtro de celulose. O teor de carbono é de 98%, com meros 2% constituídos pela proteína.

p Recuperação de ouro graças à membrana do filtro

p Esta membrana híbrida absorve vários metais pesados ​​de uma maneira não específica, incluindo elementos industrialmente relevantes, como chumbo, mercúrio, ouro e paládio. Contudo, também absorve substâncias radioativas, como urânio ou fósforo-32, que são relevantes em resíduos nucleares ou certas terapias contra o câncer, respectivamente.

p Além disso, a membrana elimina cianetos de metal altamente tóxicos da água. Esta classe de materiais inclui cianeto de ouro, que é comumente usado na indústria eletrônica para produzir trilhas condutoras em placas de circuito. A membrana fornece uma maneira simples de filtrar e recuperar o ouro, assim, o sistema de filtro pode um dia desempenhar um papel importante também na reciclagem do ouro. "O lucro gerado pelo ouro recuperado é mais de 200 vezes o custo da membrana híbrida, "diz Mezzenga.

p O processo de filtração é extremamente simples:a água contaminada é aspirada através da membrana. "Um vácuo suficientemente forte poderia ser produzido com uma bomba manual simples, "diz Mezzenga, "o que permitiria que o sistema funcionasse sem eletricidade." Além disso, o sistema é quase infinitamente escalonável, permitindo que mesmo grandes volumes de água sejam filtrados de maneira econômica.

p À medida que são atraídos pelo filtro, as substâncias tóxicas "grudam" principalmente nas fibras de proteína, que têm vários locais de ligação onde os íons de metal individuais podem acoplar. Contudo, a grande área de superfície do carvão ativado também pode absorver grandes quantidades de toxinas, o que permite atrasar os limites de saturação das membranas. Além disso, as fibras de proteína conferem resistência mecânica à membrana e, em altas temperaturas, permitem que os íons aprisionados sejam quimicamente convertidos em valiosas nanopartículas metálicas.

p Capacidade de absorção insuperável

p Mezzenga está entusiasmado com a capacidade do filtro da membrana híbrida:em testes com cloreto de mercúrio, por exemplo, a concentração de mercúrio presente no filtrado caiu em mais de 99,5%. A eficiência foi ainda maior com um composto tóxico de cianeto de potássio e ouro, onde 99,98% do composto foi ligado à membrana, ou com sais de chumbo, onde a eficiência era maior que 99,97%. E com urânio radioativo, 99,4% da concentração original foi ligada durante a filtração. "Alcançamos esses valores elevados em apenas uma única passagem, "enfatiza Bolisetty, co-autor da invenção.

p Mesmo em vários passes, a membrana híbrida filtra substâncias tóxicas com alto grau de confiabilidade. Embora a concentração de mercúrio no filtrado tenha aumentado por um fator de 10 de 0,4 ppm (partes por milhão) para 4,2 ppm após 10 passagens, a quantidade de proteína usada era extremamente baixa. Para filtrar meio litro de água contaminada, os pesquisadores usaram uma membrana pesando apenas um décimo de grama, dos quais sete por cento em peso eram constituídos por fibras de proteína. “Um quilo de proteína de soro seria suficiente para purificar 90.000 litros de água, mais do que a quantidade de água necessária em uma vida humana, "diz o professor da ETH. Isso também implica que a eficiência pode ser aumentada ainda mais até os requisitos desejáveis, simplesmente aumentando o conteúdo de proteína na membrana, ele adiciona, enfatizando a flexibilidade desta nova abordagem.

p Potencial promissor

p Mezzenga está confiante de que sua tecnologia chegará ao mercado. "Existem inúmeras aplicações para isso, e a água é um dos problemas mais urgentes que enfrentamos hoje, “diz ele diante da torrente de lama vivida no Brasil. O professor da ETH patenteou sua tecnologia e foi indicado em março deste ano ao Prêmio Spark da ETH Zurique. Porém, porque a publicação científica teve que passar por um processo de revisão de nove meses, só agora Bolisetty e Mezzenga podem tornar pública sua descoberta.