p Os humanos sabem desde os tempos antigos que a prata mata ou interrompe o crescimento de muitos microorganismos. Hipócrates, o pai da medicina, diz-se que usava preparações de prata para tratar úlceras e cicatrizar feridas. Até a introdução dos antibióticos na década de 1940, prata coloidal (minúsculas partículas suspensas em um líquido) era a base para o tratamento de queimaduras, feridas infectadas e úlceras. A prata ainda é usada hoje em curativos, em cremes e como revestimento em dispositivos médicos. p Desde a década de 1990, os fabricantes adicionaram nanopartículas de prata a vários produtos de consumo para melhorar suas propriedades antibacterianas e anti-odor. Os exemplos incluem roupas, toalhas, roupas íntimas, meias, pasta de dentes e brinquedos macios. Nanopartículas são partículas ultrapequenas, variando de 1 a 100 nanômetros de diâmetro - muito pequeno para ver mesmo com um microscópio. De acordo com um banco de dados amplamente citado, cerca de um quarto dos produtos de consumo baseados em nanomateriais atualmente comercializados nos Estados Unidos contém nanoprata.

p Vários estudos relataram que o nanoprata sai dos tecidos quando são lavados. A pesquisa também revela que a nanoprata pode ser tóxica para humanos e organismos aquáticos e marinhos. Embora seja amplamente utilizado, pouco se sabe sobre seu destino ou efeitos tóxicos de longo prazo no meio ambiente.

p Estamos desenvolvendo maneiras de converter esta potencial crise ecológica em uma oportunidade, recuperando nanopartículas de prata pura, que têm muitas aplicações industriais, de águas residuais de lavanderia. Em um estudo publicado recentemente, descrevemos uma técnica para recuperação de prata e discutimos os principais desafios técnicos. Nossa abordagem aborda esse problema na origem - neste caso, máquinas de lavar individuais. Acreditamos que essa estratégia é uma grande promessa para retirar os contaminantes recém-identificados das águas residuais.

p Um filão de prata têxtil

p O uso de nanoprata em produtos de consumo aumentou constantemente na última década. A participação no mercado de têxteis à base de prata aumentou de 9% em 2004 para 25% em 2011.

p Vários investigadores mediram o teor de prata dos têxteis e encontraram valores que variam de 0,009 a 21, 600 miligramas de prata por quilo de tecido. Estudos mostram que a quantidade de prata lixiviada na solução de lavagem depende de muitos fatores, incluindo interações entre detergentes e outros produtos químicos e como a prata é fixada nos têxteis.

p Em humanos, a exposição à prata pode prejudicar as células do fígado, pele e pulmões. A exposição prolongada ou a exposição a uma grande dose pode causar uma condição chamada Argiria, em que a pele da vítima fica permanentemente cinza-azulada.

p A prata é tóxica para muitos micróbios e organismos aquáticos, incluindo peixes-zebra, truta arco-íris e zooplâncton.

p Uma vez que a prata vai pelo ralo e termina nas estações de tratamento de águas residuais, pode potencialmente prejudicar os processos de tratamento bacteriano, tornando-os menos eficientes, e equipamentos de tratamento de sujeira. Mais de 90 por cento das nanopartículas de prata liberadas em águas residuais acabam em biossólidos ricos em nutrientes que sobram no final do tratamento de esgoto, que muitas vezes são usados ​​em terras como fertilizantes agrícolas.

p Isso apresenta vários riscos. Se as plantas absorvem prata do solo, eles poderiam concentrá-lo e introduzi-lo na cadeia alimentar. Ele também pode infiltrar-se nas águas subterrâneas ou nos rios por meio de tempestades ou erosão.

p Tratar a água da lavanderia na fonte

p Nossa pesquisa mostra que a maneira mais eficiente de remover a prata das águas residuais é tratando-a na máquina de lavar. Neste ponto, as concentrações de prata são relativamente altas, e a prata é inicialmente liberada da roupa tratada em uma forma química viável de recuperação.

p Uma vez que a água de lavagem da roupa é canalizada para estações de tratamento de águas residuais e misturada com esgoto e água de outras fontes, as concentrações de prata diminuem significativamente e podem ser convertidas em diferentes formas químicas.

p Um pouco de química é útil aqui. Nosso método de recuperação emprega um processo químico amplamente utilizado, denominado troca iônica. Os íons são átomos ou moléculas que possuem uma carga elétrica. Na troca iônica, um sólido e um líquido são reunidos e trocam íons um com o outro.

p Por exemplo, sabonetes domésticos não espumam bem em água "dura", que contém altos níveis de íons, como magnésio e cálcio. Muitos filtros de água domésticos usam troca iônica para "amaciar" a água, substituindo esses materiais por outros íons que não afetam suas propriedades da mesma maneira.

p Para que esse processo funcione, os íons que trocam de lugar devem ser carregados positiva ou negativamente. Nanosilver é inicialmente liberado de têxteis como íon de prata, que é um cátion - um íon com carga positiva (daí o sinal de mais em seu símbolo químico, Ag +).

p Mesmo na fonte, remover prata da água de lavagem é um desafio. As concentrações de prata na solução de lavagem são relativamente baixas em comparação com outros cátions, como o cálcio, que pode interferir no processo de remoção. A química do detergente complica ainda mais o quadro porque alguns componentes do detergente podem interagir potencialmente com a prata.

p Para recuperar a prata sem pegar outros produtos químicos, o processo de recuperação deve usar materiais que tenham afinidade química com a prata. Em um estudo anterior, descrevemos uma solução potencial:usando materiais de troca iônica incorporados com produtos químicos à base de enxofre, que se ligam preferencialmente com prata.

p Em nosso novo estudo, passamos a água de lavagem por uma coluna de resina de troca iônica e analisamos como cada ingrediente detergente principal interagia com a prata na água e afetava a capacidade da resina de remover a prata da água. Ao manipular as condições do processo, como pH, temperatura e concentração de cátions não prateados, fomos capazes de identificar as condições que maximizaram a recuperação da prata.

p Descobrimos que o pH e os níveis de íons de cálcio (Ca2 +) foram fatores críticos. Níveis mais elevados de íons de hidrogênio ou cálcio ligam os ingredientes do detergente e evitam que eles interajam com os íons de prata, para que a resina de troca iônica possa remover a prata da solução. Também descobrimos que alguns ingredientes detergentes - particularmente agentes branqueadores e amaciantes de água - fazem com que a resina de troca iônica funcione com menos eficiência. Dependendo dessas condições, recuperamos entre 20% e 99% da prata na água de lavagem.

p Nossas descobertas podem estimular pesquisas sobre formulações alternativas de detergentes que melhoram a recuperação da prata. Eles também mostram que a tecnologia de troca iônica pode recuperar vestígios de prata da água de lavagem que contém altos níveis de detergente.

p O futuro do tratamento de águas residuais

p Hoje, as águas residuais são coletadas de várias fontes, como residências e empresas, e canalizados por longas distâncias para estações de tratamento de águas residuais centralizadas. Mas evidências crescentes mostram que essas instalações estão mal equipadas para manter os contaminantes recém-identificados fora do ambiente, uma vez que eles usam um esquema de tratamento comum para muitos fluxos de resíduos diferentes.

p Acreditamos que o futuro está em sistemas descentralizados que podem tratar diferentes tipos de águas residuais com tecnologias específicas projetadas especificamente para os materiais que contêm. Se as águas residuais das lavanderias contiverem contaminantes diferentes das águas residuais dos restaurantes, por que tratá-los da mesma maneira?

p Nossa abordagem é mais eficiente e uma forma mais eficaz de abordar novos problemas ambientais - potencialmente por meio de uma etapa tão simples como instalar um cartucho de tratamento de água especializado em sua máquina de lavar.