p O grafeno se destaca na remoção de contaminantes da água, mas ainda não é um uso comercialmente viável do material maravilhoso. p Isso pode estar mudando.

p Em um estudo recente, Os engenheiros da University at Buffalo relatam um novo processo de impressão 3D de aerogéis de grafeno que, segundo eles, supera dois obstáculos principais - escalabilidade e criação de uma versão do material que seja estável o suficiente para uso repetido - para tratamento de água.

p "O objetivo é remover com segurança os contaminantes da água, sem liberar qualquer resíduo químico problemático, "diz o co-autor do estudo Nirupam Aich, Ph.D., professor assistente de engenharia ambiental na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da UB. "Os aerogéis que criamos mantêm sua estrutura quando colocados em sistemas de tratamento de água, e podem ser aplicados em diversas aplicações de tratamento de água. "

p O estudo - "aerogéis de biopolímero de grafeno impresso em 3D para remoção de contaminantes da água:uma prova de conceito" - foi publicado na Emerging Investigator Series do jornal Ciência Ambiental:Nano . Arvid Masud, Ph.D., um ex-aluno do laboratório de Aich, é o autor principal; Chi Zhou, Ph.D., professor associado de engenharia industrial e de sistemas na UB, é co-autor.

p Um aerogel é uma luz, sólido altamente poroso formado pela substituição do líquido em um gel por um gás, de modo que o sólido resultante tenha o mesmo tamanho do original. Eles são semelhantes em configuração estrutural ao isopor:muito porosos e leves, ainda forte e resiliente.

p O grafeno é um nanomaterial formado por carbono elementar e é composto por uma única folha plana de átomos de carbono dispostos em uma rede hexagonal repetitiva.

p Para criar a consistência certa da tinta à base de grafeno, os pesquisadores olharam para a natureza. Eles adicionaram dois polímeros bioinspirados - polidopamina (um material sintético, frequentemente referido como PDA, que é semelhante às secreções adesivas dos mexilhões), e albumina de soro bovino (uma proteína derivada de vacas).

p Em testes, o aerogel reconfigurado removeu certos metais pesados, como chumbo e cromo, que afetam os sistemas de água potável em todo o país. Também removeu corantes orgânicos, como azul de metileno catiônico e azul de Evans aniônico, bem como solventes orgânicos como hexano, heptano e tolueno.

p Para demonstrar o potencial de reutilização do aerogel, os pesquisadores aplicaram solventes orgânicos 10 vezes. Cada vez, removeu 100% dos solventes. Os pesquisadores também relataram que a capacidade do aerogel de capturar o azul de metileno diminuiu em 2–20% após o terceiro ciclo.

p Os aerogéis também podem ser aumentados em tamanho, Aich diz, porque ao contrário das nanofolhas, os aerogéis podem ser impressos em tamanhos maiores. Isso elimina um problema anterior inerente à produção em grande escala, e disponibiliza o processo para uso em grandes instalações, como em estações de tratamento de águas residuais, ele diz. Ele acrescenta que os aerogéis podem ser removidos da água e reutilizados em outros locais, e que não deixam nenhum tipo de resíduo na água.

p Aich faz parte de uma colaboração entre a UB e a Universidade de Pittsburgh, liderado pela professora de química da UB Diana Aga, Ph.D., para encontrar métodos e ferramentas para degradar substâncias per- e polifluoroalquil (PFAS), materiais tóxicos tão difíceis de decompor que são conhecidos como "produtos químicos para sempre". Aich observa as semelhanças com seu trabalho com aerogéis 3D, e ele espera que os resultados dos dois projetos possam ser reunidos para criar métodos mais eficazes de remoção de contaminantes transmitidos pela água.

p "Podemos usar esses aerogéis não apenas para conter partículas de grafeno, mas também partículas de nanometais que podem atuar como catalisadores, "Aich diz." O objetivo futuro é ter partículas nanometais embutidas nas paredes e na superfície desses aerogéis e eles seriam capazes de degradar ou destruir não apenas contaminantes biológicos, mas também contaminantes químicos. "

p Aich, Chi, e Masud possui uma patente pendente para o aerogel de grafeno descrito no estudo, e procuram parceiros industriais para comercializar este processo.