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  • Usando grafeno para filtrar água
    p Baoxia Mi trabalhando em seu novo laboratório em Davis Hall. Crédito:Kristine Wong

    p Crescendo na China na década de 1980, Baoxia Mi reconheceu que a água não era algo que se pudesse tomar como certo. p "Quando meus pais eram jovens, havia muitos rios e pequenos lagos na área. Mas quando eu era criança, a maioria dos pequenos lagos estavam secos, "o professor de engenharia civil e ambiental disse durante uma recente pausa em Davis Hall, onde ela está montando seu novo laboratório. "Senti que o meio ambiente se deteriorava continuamente com o tempo, à medida que crescia."

    p Essa experiência despertou o interesse de Mi pela água e pelo meio ambiente, uma jornada que a levou da pequena cidade de Zhengding, no nordeste da província de Hebei, para, mais recentemente, o campus de Berkeley, onde ela é pioneira na pesquisa de novas maneiras de purificar água e esgoto.

    p Mi, que se juntou ao corpo docente da faculdade no verão passado, está desenvolvendo um novo tipo de membrana que pode superar a tecnologia de filtragem de água atual e consumir menos energia no processo. Seu projeto é construído a partir de óxido de grafeno, um material à base de carbono feito de grafite natural, o mesmo material encontrado em lápis.

    p Grafeno ou óxido de grafeno é muitas vezes anunciado pelos cientistas como tendo uma promessa particular para uso em uma gama de aplicações relacionadas ao meio ambiente, incluindo armazenamento de energia, produção de combustível de hidrogênio e remoção da poluição do ar. Feito de uma fina camada de carbono, o material é leve, mas forte, e pode conduzir calor e eletricidade muito bem. Também é abundante e barato.

    p Mi diz que as membranas feitas de grafeno ou óxido de grafeno podem remover mais eficazmente os contaminantes das águas residuais - incluindo produtos farmacêuticos, patógenos e desreguladores endócrinos - do que os métodos atuais e podem ser aplicados à reutilização de águas residuais, dessalinização de água e tratamento de águas pluviais.

    p No passado, os cientistas tentaram fazer membranas de dessalinização usando óxido grafítico. Mas essas investidas falharam, Mi diz, por causa da estrutura e do tamanho do material. "O óxido grafítico é uma grande partícula contendo numerosas camadas de carbono, então a membrana resultante é espessa, com uma taxa de filtração de água muito baixa ", diz ela.

    p Em contraste, grafeno e óxido de grafeno são materiais bidimensionais, e a estrutura 2-D permite aos cientistas empilhar folhas de óxido de grafeno para formar membranas muito finas. A água pode fluir extremamente rápido entre as folhas empilhadas de grafeno, Mi acrescenta, porque há pouco atrito em sua estrutura. Adicionar oxigênio ao grafeno o transforma em óxido de grafeno e abre mais espaço na estrutura para que a água flua, ela diz.

    p O problema de longa data com as membranas de óxido de grafeno é que a adição de oxigênio aumenta a probabilidade de o grafeno se dissolver na água.

    p Mas quando Mi foi capaz de aderir um produto químico às folhas de óxido de grafeno para "colá-las", a membrana permaneceu intacta na água. Os resultados dessa descoberta foram publicados em um jornal acadêmico de 2013.

    p O desenvolvimento de um novo aplicativo para óxido de grafeno é o culminar do foco quase obstinado de Mi em como funcionam as membranas de filtragem de água - uma busca que começou há mais de 15 anos durante seu último ano de faculdade na Universidade de Tianjin. Durante aquele ano, ela foi exposta a sistemas de filtração por membrana pela primeira vez enquanto conduzia pesquisas de laboratório com um professor.

    p Como estudante de doutorado na University of Illinois-Urbana Champaign, ela encerrou sua carreira de estudante com uma dissertação sobre o uso de membranas para remoção de arsênico. Então, depois de um pós-doutorado em Yale (onde se concentrou em osmose direta) e assumindo um cargo de docente na George Washington University, ela chegou na Universidade de Maryland, onde ela começou sua pesquisa sobre óxido de grafeno.

    p Mi - que ministrou um curso em Berkeley no semestre passado sobre tecnologia emergente para a sustentabilidade da água - recebeu a patente das membranas em 2015. E embora as empresas tenham manifestado interesse em comercializar a tecnologia, ela diz que primeiro precisa ser testado em uma escala maior.

    p Ainda, Mi diz que acredita que a membrana seria muito atraente para o governo e a indústria, especialmente em meio à longa seca na Califórnia. Isso porque sua capacidade de ser mais eficientes em termos de energia e menos dispendiosos os torna potencialmente úteis na dessalinização da água do mar - uma abordagem que foi levantada como uma solução potencial para aumentar o abastecimento de água do estado, no entanto, é considerado hoje amplamente inviável devido aos altos custos e às necessidades intensivas de energia das usinas de dessalinização.

    p Mi acrescenta que há outra vantagem prática em usar membranas de óxido de grafeno:porque funcionam com um processo de separação física, eles podem ser ampliados para grandes estações de tratamento ou para o nível doméstico, ligado a uma torneira.

    p "É muito flexível, compacto e de baixa manutenção, "ela diz." Estamos trabalhando muito duro agora para fazê-los trabalhar para a dessalinização. "


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