p Um novo tipo de nanopartícula de celulose, inventado por pesquisadores da McGill University, está no cerne de uma solução mais eficaz e menos prejudicial ao meio ambiente para um dos maiores desafios que as indústrias de base hídrica enfrentam:prevenir o acúmulo de escala. p Formado pelo acúmulo de minerais moderadamente solúveis, a escala pode prejudicar seriamente a operação de praticamente qualquer equipamento que conduza ou armazene água - de eletrodomésticos a instalações industriais. A maioria dos agentes anti-incrustantes atualmente em uso são ricos em derivados de fósforo, poluentes ambientais que podem ter consequências catastróficas para os ecossistemas aquáticos.

p Em uma série de artigos publicados na Royal Society of Chemistry's Horizontes de materiais e da American Chemical Society Materiais Aplicados e Interfaces , uma equipe de químicos e engenheiros químicos da McGill descreve como desenvolveram uma solução anti-incrustação sem fósforo com base em uma inovação da nanotecnologia com um nome incomum:nanocelulose peluda.

p Um candidato improvável

p Autor principal Amir Sheikhi, agora um pós-doutorado no Departamento de Bioengenharia da Universidade da Califórnia, Los Angeles, afirma que, apesar de suas credenciais verdes, a celulose não era um lugar óbvio para se procurar uma forma de combater a escala.

p “A celulose é o biopolímero mais abundante do mundo. É renovável e biodegradável. Mas é provavelmente uma das opções menos atraentes de um agente anti-incrustante porque é neutro, não tem grupos funcionais carregados, " ele diz.

p Enquanto trabalhava como pós-doutorado com o professor de química McGill Ashok Kakkar, Sheikhi desenvolveu uma série de anti-incrustantes macromoleculares que eram mais eficazes do que os produtos amplamente usados ​​na indústria - mas todas as suas descobertas eram à base de fosfonato. Seu desejo de levar adiante sua pesquisa e encontrar uma alternativa sem fósforo o levou a examinar mais de perto a celulose.

p "A celulose peluda modificada por nanoengenharia acabou funcionando ainda melhor do que as moléculas fosfonadas, " ele diz.

p A descoberta veio quando a equipe de pesquisa teve sucesso na nanoengenharia de grupos carboxila carregados negativamente em nanopartículas de celulose. O resultado foi uma partícula que não era mais neutra, mas, em vez disso, carregava grupos funcionais carregados capazes de controlar a tendência de íons de cálcio positivamente carregados de formar escamas.

p Partícula Hirsuta Maravilha, uma descoberta casual

p As tentativas anteriores de funcionalizar a celulose dessa forma se concentraram em duas formas anteriores de nanopartículas - nanofibrilas de celulose e nanocristais de celulose. Mas esses esforços produziram apenas uma quantidade mínima de produto útil. A diferença desta vez foi que a equipe de McGill trabalhou com nanocelulose peluda - uma nova nanopartícula descoberta pela primeira vez no laboratório do professor de química da McGill, Theo van de Ven.

p Van de Ven, que também participou da pesquisa anti-escalonamento, relembra o momento em 2011 quando Han Yang, em seguida, um aluno de doutorado em seu laboratório, tropeçou na nova forma de nanocelulose.

p "Ele entrou em meu escritório com um tubo de ensaio que parecia ter água e disse:'Senhor! Minha suspensão desapareceu! '"Van de Ven diz com um sorriso.

p “Ele tinha uma suspensão branca de fibras kraft e ficou transparente. Quando algo é transparente, você sabe imediatamente que ele se dissolveu ou se tornou nano. Fizemos uma série de caracterizações e percebemos que ele havia feito uma nova forma de nanocelulose. "

p Extrema versatilidade

p O segredo para fazer nanocelulose cabeluda está no corte de nanofibrilas de celulose - que são formadas por uma série alternada de regiões cristalinas e amorfas - em locais precisos para produzir nanopartículas com regiões amorfas brotando de cada extremidade como tantos fios de cabelo rebeldes.

p "Ao quebrar as nanofibrilas da maneira como fazemos, você obtém todas essas cadeias de celulose que são acessíveis a produtos químicos, "van de Ven explica." É por isso que nossa nanocelulose pode ser funcionalizada em uma extensão muito maior do que outros tipos. "

p Dada a versatilidade química da nanocelulose peluda, a equipe de pesquisa vê um grande potencial para aplicativos além do anti-escalonamento, incluindo entrega de drogas, agentes antimicrobianos, e corantes fluorescentes para imagens médicas.

p "Podemos ligar praticamente qualquer molécula que você possa imaginar à nanocelulose cabeluda, "van de Ven diz.