p A atrazina é um dos pesticidas mais usados ​​na América do Norte. Pesquisadores do Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) desenvolveram um novo método para degradá-lo que combina um novo material nanoestruturado e luz solar. p A atrazina é encontrada em todo o meio ambiente, até mesmo na água potável de milhões de pessoas em todo o país. Os tratamentos convencionais de água não são eficazes na degradação deste pesticida. Processos mais novos são mais eficazes, mas use produtos químicos que podem deixar subprodutos tóxicos no meio ambiente.

p Professor My Ali El Khakani, um especialista em materiais nanoestruturados, e o professor Patrick Drogui, especialista em eletrotecnologia e tratamento de água, uniram forças para desenvolver um novo processo de degradação ecológica da atrazina, o mais livre de produtos químicos possível. "Trabalhando sinergicamente, pudemos desenvolver um processo de tratamento de água que nunca teríamos conseguido separadamente. Este é um dos grandes valores agregados da interdisciplinaridade na pesquisa, "diz o professor El Khakani, autor principal do estudo, cujos resultados são publicados hoje na revista Catalysis Today .

p Os pesquisadores usam um processo existente, chamado fotoeletro-catálise ou PEC, que eles otimizaram para a degradação da atrazina. O processo funciona com dois fotoeletrodos (eletrodos sensíveis à luz) de cargas opostas. Sob o efeito da luz e de um potencial elétrico, ele gera radicais livres na superfície dos fotoeletrodos. Esses radicais interagem com as moléculas de atrazina e as degradam. “O uso de radicais livres é vantajoso porque não deixa subprodutos tóxicos como o cloro faria. Eles são altamente reativos e instáveis. Como sua vida útil é muito curta, eles tendem a desaparecer rapidamente, "explica o professor Drogui, que é co-autor do estudo.

p Os desafios dos materiais

p Para fazer fotoeletrodos (eletrodos sensíveis à luz), O professor El Khakani escolheu óxido de titânio (TiO ₂ ), um material muito abundante, quimicamente estável, e usado em muitas aplicações, incluindo pigmento branco em tintas ou filtros solares. Usualmente, este material semicondutor converte a energia luminosa fornecida pelos raios UV em cargas ativas. Para aproveitar todo o espectro solar, ou seja, luz visível além de UV, O professor El Khakani teve que tornar os filmes de TiO2 sensíveis à luz solar visível. Para este fim, sua equipe modificou o óxido de titânio em escala atômica, incorporando átomos de nitrogênio e tungstênio usando um processo de plasma. Este doping reduz a energia do fóton necessária para acionar o PEC nesses novos fotoeletrodos.

p Uma vez que o processo PEC é genuinamente um fenômeno de superfície, o tratamento de um grande volume requer uma grande área de superfície dos fotoeletrodos. Por esta, A equipe do professor El Khakani explorou as vantagens de nanoestruturar a superfície de fotoeletrodos. "Em vez de ter uma superfície plana, imagine esculpi-lo em nanoescala para criar vales e montanhas. Isso aumenta a superfície ativa disponível sem alterar a superfície física. Isso é chamado de nanoestruturação. Assim, a superfície ativa é artificialmente aumentada em vários milhares de vezes em comparação com a superfície física. Com 1 g de material, áreas de superfície ativa entre 50 e 100 m ² pode ser alcançado - trata-se da superfície de um apartamento, "diz o professor El Khakani.

p Eficiência do novo processo e seus limites

p Uma vez que os fotoeletrodos foram desenvolvidos e integrados em um reator PEC, A equipe do professor Drogui otimizou o processo. Sua equipe usou primeiro amostras de água desmineralizada à qual foi adicionada atrazina. O PEC com o fotoeletrodo eliminou cerca de 60 por cento do pesticida após 300 minutos de tratamento. Os pesquisadores então passaram a amostras reais de água coletadas do Rio Nicolet (QC, Canadá) perto de áreas de cultivo intensivo de milho e soja, onde herbicidas são freqüentemente usados.

p Ao usar amostras reais de água, apenas 8 por cento da atrazina foi degradada inicialmente. Essa baixa porcentagem se deve à presença de partículas suspensas que impedem que grande parte da luz chegue ao fotoeletrodo. Além disso, as espécies presentes na solução podem se fixar ao eletrodo, reduzindo assim sua área ativa. Capitalizando sua experiência em descontaminação de água, A equipe do professor Drogui realizou pré-tratamentos com base na coagulação e filtração de certas espécies antes de aplicar novamente a abordagem PEC. Eles então conseguiram degradar 38 a 40 por cento da atrazina nas amostras reais.

p A eficiência do tratamento permanece relativamente baixa em comparação com a água sintética porque a água real contém bicarbonatos e fosfatos que prendem os radicais livres e os impedem de reagir com a atrazina. "O pré-tratamento por coagulação química ajuda a remover os fosfatos, mas não bicarbonatos. O cálcio pode ser adicionado para precipitá-los, mas queremos minimizar o uso de produtos químicos, "diz o professor Drogui.

p De acordo com os autores, seu novo PEC otimizado pode ser usado como um tratamento terciário, após a remoção de partículas suspensas e espécies coaguláveis. Contudo, um estágio de demonstração pré-industrial é necessário antes de pensar sobre o uso em larga escala. Finalmente, seu processo foi usado para degradar a atrazina, mas as duas equipes continuam a trabalhar juntas para lidar com outros poluentes emergentes e resíduos de antibióticos na água.