À medida que mais cursos de água se debatem com a proliferação de algas e a poluição causada por minerais provenientes de escoamentos agrícolas e processos de fabrico industrial, estão a surgir novos métodos de remoção de poluentes como o fosfato, o cobre e o zinco.
Embora existam soluções, estas tendem a ser dispendiosas e podem ser utilizadas apenas uma vez. Mas uma esponja especializada criada por investigadores da Northwestern University que funciona para absorver os poluentes e depois libertá-los conforme desejado, pode apresentar uma solução reutilizável e de baixo custo.
A esponja, revestida com nanopartículas que têm afinidade com os poluentes, pode recolher metais como o zinco e o cobre, bem como fosfato, e em iterações anteriores conseguiu retirar chumbo da água e microplásticos e óleo de lagos e oceanos. Em seguida, liberta estes valiosos recursos quando é exposto a diferentes pH’s.
Num artigo publicado a 5 de fevereiro na ACS ES&T Water, os investigadores definem um método para adaptar a sua plataforma a poluentes específicos de Chicago e depois libertá-los seletivamente, dando aos recursos que normalmente têm de ser extraídos um potencial para uma segunda vida.
“A tecnologia pode ser usada como um sorvente universal ou ‘catch-all’, ou pode ser adaptada a certos grupos de contaminantes como metais, plásticos ou nutrientes”, disse o investigador principal Vinayak Dravid.
Dravid é professor de Ciência e Engenharia de Materiais na McCormick School ofEngineering da Northwestern e membro do corpo docente do Paula M. TrienensInstitute for Sustainability and Energy.
É também o diretor fundador do Centro de Caracterização Atómica e à Nanoescala da Universidade Northwestern (NUANCE), bem como do Recurso Experimental de Nanotecnologia Suave e Híbrida (SHyNE), e é também diretor associado de programas globais no Instituto Internacional de Nanotecnologia.
O que é que se passa com a esponja?
Na sua primeira versão, a plataforma de esponja era feita de poliuretano e revestida com uma substância que atraía óleo e repelia a água. A versão mais recente é uma esponja de celulose altamente hidrofílica (que gosta de água) revestida com partículas adaptadas a outros poluentes. A plataforma de esponja funciona tão eficazmente devido aos seus poros, proporcionando uma grande área de superfície onde os poluentes se podem fixar.
Dravid referiu-se por vezes à tecnologia como um “canivete suíço”, graças à sua versatilidade e capacidade de ser utilizada repetidamente. Dravid fundou a Coral Innovations (antiga MFNS-Tech) para iniciar o processo de comercialização da tecnologia baseada em esponjas para a proteção do ambiente.
Um p(H)unch de um-dois
O fabricante de equipamento de tratamento de águas pluviais StormTrap, LLC teve conhecimento da plataforma e contactou a equipa, perguntando sobre três poluentes específicos que afetam fortemente Chicago. Na esperança de adicionar materiais absorventes ao seu portefólio, os representantes da StormTrap perguntaram se Dravidconseguiria reduzir a concentração de poluentes para quantidades indetetáveis.
A Agência de Proteção Ambiental estabelece níveis para minerais com base na saúde humana que são, por vezes, superiores à quantidade considerada segura do ponto de vista ambiental, estabelecendo normalmente limites para a água potável na ordem das partes por milhão, quando a prevenção da proliferação de algas e de outros impactos ambientais exigiria concentrações muito menores.
Desenvolver a plataforma para capturar cobre, zinco e fosfato foi relativamente fácil, mas Kelly Matuszewski, aluna de doutoramento do grupo de Dravid e primeira autora do artigo, foi incumbida de determinar um método para recuperar os recursos. À medida que as reservas de fosfato e metais nas minas se esgotam, este segundo passo está a tornar-se crítico.
“Não podemos continuar a deitar estes minerais pela sanita abaixo”, afirmou Matuszewski. “Temos de compreender como interagem e encontrar formas de os utilizar.”
Matuszewski descobriu que, ao baixar o pH, os metais são expulsos da esponja. Uma vez removidos o cobre e o zinco, o pH é então aumentado, altura em que o fosfato sai da esponja. A investigadora descobriu que, mesmo após cinco ciclos de recolha e remoção de minerais, a esponja funcionava igualmente bem e conseguiu fornecer água com quantidades indetetáveis de poluentes.
Matuszewski é finalista do FoundHer Spotlight, um concurso para mulheres cientistas em início de carreira organizado pelo Querrey InQbation Lab da Northwestern. A 5 de março, apresentará o seu trabalho ao Northwestern Women’s Board, competindo com sete outras investigadoras.
Levando-o para os esgotos pluviais
A parceria com a StormTrap, LLC permitiu à equipa avaliar a eficácia da tecnologia e passar rapidamente do laboratório para a indústria.
A utilização da plataforma em cenários reais será um próximo passo importante, uma vez que Matuszewski estava a trabalhar num ambiente controlado em que cada poluente tinha a mesma concentração relativa.
A fase seguinte ajudá-los-á a determinar a quantidade de minerais que uma esponja pode conter e permitir-lhes-á estabelecer parcerias com outros investigadores da Northwestern que trabalham na criação de cursos de água mais limpos.
