Nanofibras livram a água de corantes perigosos:pesquisadores desenvolvem filtros eficientes baseados em resíduos de celulose
Os resíduos são transformados em uma nanoteia, que pode então filtrar poluentes. Crédito:Universidade de Tecnologia de Viena Usar resíduos para purificar água pode parecer contra-intuitivo. Mas na TU Wien, isto é exactamente o que foi conseguido agora. Os pesquisadores desenvolveram uma nanoestrutura especial para filtrar uma classe generalizada de corantes nocivos da água.
Um componente crucial é um material considerado resíduo:a celulose usada, por exemplo na forma de panos de limpeza ou copos de papel. A celulose é utilizada para revestir um fino nanotecido para criar um filtro eficiente para água poluída. O artigo foi publicado na revista Small Science .
Veneno colorido na água
Os corantes orgânicos representam o maior grupo de corantes sintéticos, incluindo os chamados compostos azo. São amplamente utilizados na indústria têxtil, mesmo em países onde pouca atenção é dada à protecção ambiental, e os corantes acabam muitas vezes em águas residuais não filtradas.
“Isso é perigoso porque esses corantes se degradam muito lentamente, podem permanecer na água por muito tempo e representar um grande perigo para os humanos e a natureza”, diz o professor Günther Rupprechter, do Instituto de Química de Materiais da TU Wien.
Existem vários materiais que podem ligar esses corantes. Mas só isso não é suficiente. “Se você simplesmente deixar a água poluída fluir sobre uma película de filtro que pode ligar os corantes, o efeito de limpeza será baixo”, explica Rupprechter.
"É muito melhor criar um nanofabric com muitas fibras minúsculas e deixar a água escoar." A água então entra em contato com uma área superficial muito maior e, assim, muito mais moléculas de corante orgânico podem ser ligadas.
Resíduos de celulose como nanofiltro
“Estamos trabalhando com nanocelulose semicristalina, que pode ser produzida a partir de resíduos”, diz Qaisar Maqbool, primeiro autor do estudo e pós-doutorado no grupo de pesquisa de Rupprechter. "Substâncias que contêm metal são frequentemente utilizadas para fins semelhantes. Nosso material, por outro lado, é completamente inofensivo ao meio ambiente, e também podemos produzi-lo reciclando resíduos de papel."
Essa nanocelulose é “fiada” junto com o plástico poliacrilonitrila em nanoestruturas. No entanto, isso requer muita habilidade técnica. A equipe da TU Wien obteve sucesso com o chamado processo de eletrofiação. Nesse processo, o material é pulverizado na forma líquida, as gotas são carregadas eletricamente e enviadas através de um campo elétrico.
“Isso garante que o líquido forme fios extremamente finos com diâmetro de 180 a 200 nanômetros durante a cura”, diz Rupprechter. Esses fios formam um tecido fino com uma grande área superficial - a chamada "nanoteia". Uma rede de fios pode ser colocada em um centímetro quadrado, com uma área de superfície total superior a 10 cm
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Testes bem-sucedidos
Os testes com essas nanoestruturas revestidas de celulose tiveram muito sucesso:em três ciclos, a água contaminada com corante violeta foi purificada e 95% do corante foi removido. “Os corantes permanecem armazenados na nanoteia. Você pode então descartar toda a teia ou regenerá-la, dissolver os corantes armazenados e reutilizar o tecido do filtro”, explica Rupprechter.
No entanto, é necessário fazer mais trabalho:avaliar as propriedades mecânicas das nanoteias sofisticadas, realizar testes de biocompatibilidade, avaliar a sensibilidade a poluentes mais complexos e alcançar a escalabilidade para padrões de nível industrial.
Agora, Rupprechter e sua equipe de pesquisa querem investigar como essa tecnologia de filtro de corante pode ser transferida para outras áreas de aplicação.
“Essa tecnologia também pode ser muito interessante para a área médica”, acredita Rupprechter. “A diálise, por exemplo, também precisa filtrar substâncias químicas muito específicas de um líquido”. Nanofabrics revestidos podem ser úteis para tais aplicações.
