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Investigação
Investigação dos departamentos de Engenharia Mecânica e de Química da Universidade de Aveiro
Descontaminar águas com metais pesados? E que tal fazer-se um chá de grafeno…
Os investigadores Paula Marques, Gil Gonçalves, Maria Eduarda Pereira, Bruno Henriques e Mercedes Vila
À primeira vista parecem saquinhos de chá. E são mesmo. Mas, ao contrário do que se poderia pensar, não servem para fazer infusões mas para descontaminar águas contaminadas com metais potencialmente tóxicos. Dentro dos saquinhos, não há por isso folhas nem flores mas óxido de grafeno. A aplicação ambientalista para o grafeno, descoberta por uma equipa de investigadores da Universidade de Aveiro (UA), promete ajudar a resolver o problema global que representa a água contaminada com metais tóxicos que é diariamente libertada nos sistemas aquáticos do planeta. É que nem os mais avançados e caros processos de descontaminação conseguem taxas de remoção quase totais como esta infusão.

O êxito da apresentação do estudo no recente congresso internacional Graphene Week 2015 e a atenção que este mereceu da Royal Society of Chemistry, uma importante organização científica mundial dedicada à Química, antecipam a solução que os saquinhos de óxido de grafeno da UA prometem dar ao problema global das águas contaminadas por metais pesados.

Os estudos realizados pelos investigadores do Departamento de Engenharia Mecânica (DEM) e do Departamento de Química (DQ) da UA demonstraram que, com apenas 10 miligramas de óxido de grafeno por cada litro de água contaminada com 50 microgramas de mercúrio por litro de água, foi possível, ao fim de 24 horas, remover cerca de 95 por cento desse metal altamente perigoso para o sistema nervoso central. De referir que recentemente existiu uma mudança de paradigma no campo da política Europeia da água, que agora obriga “à total cessação de descargas industriais contendo mercúrio até 2021”. Anteriormente os efluentes industriais poderiam conter 50 partes por bilião de mercúrio. Em relação às águas de consumo humano o limite é de uma parte por bilião.

“Não existe no mercado um produto que apresente as caraterísticas deste”, garante Paula Marques, investigadora do DEM. A coordenadora da equipa que desenvolveu os saquinhos, um produto patenteado e que já suscitou o interesse de algumas empresas nacionais, lembra que “foi já efetuada uma experiência comparativa com carvão ativado, o material mais comummente usado para este tipo de aplicações, tendo o óxido de grafeno mostrado uma eficiência muito superior”.

A equipa da UA, que para além de Paula Marques, inclui Gil Gonçalves e Mercedes Vila, do DEM, e Bruno Henriques e Maria Eduarda Pereira do DQ, aponta que a principal vantagem deste sistema, para além da elevada eficiência na remoção da água de metais que colocam em risco a saúde humana, reside na facilidade de síntese e no baixo custo de produção. O sistema permite também a respetiva aplicação em locais que não possuam infraestruturas específicas para descontaminar águas contaminadas com metais. Basta colocar os saquinhos e retirá-los puxando pelo fio quando a limpeza estiver concluída.

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Os saquinhos de chá de grafeno prometem descontaminar àguas com metais tóxicos

Um chá contra o mercúrio, o cádmio, o chumbo e o arsénio

“A ideia dos saquinhos de chá surgiu como forma simples, barata e eficaz para suportar a espuma de óxido de grafeno”, explica Paula Marques. A necessidade do suporte em saquinhos, adianta, “destina-se a facilitar o processo de introdução e remoção do produto na água a descontaminar, evitando simultaneamente a dispersão de partículas de óxido de grafeno que durante o processo têm tendência a desagregar na água”.

E porquê a eficácia da espuma de óxido de grafeno? Paula Marques explica: “Estas espumas têm uma grande capacidade de adsorção [adesão de constituintes de um fluído a uma superfície sólida] devido à sua enorme área superficial potenciada por ser um material muito poroso”.

Assim, o interesse da equipa de investigação é colocar, dentro dos poros, moléculas que tenham elevada afinidade para captar elementos potencialmente tóxicos. “Todos sabemos que a procura por água potável de boa qualidade tem vindo a aumentar, enquanto grandes quantidades de efluentes contendo diferentes contaminantes são constantemente descarregados nos sistemas aquáticos, causando a sua deterioração”, lembra a investigadora. Neste sentido “tem-se vindo a acentuar a preocupação na gestão e proteção dos recursos hídricos, com as políticas ambientais a tornarem-se mais restritivas”.

“Entre os elementos potencialmente tóxicos cujas descargas ou emissões têm sido fortemente condicionadas, ou mesmo proibidas, encontram-se os metais e metaloides como o mercúrio, o cádmio, o chumbo, o arsénio, sendo estes, no momento, o nosso principal alvo”, aponta Paula Marques.

Sinergias na UA para descontaminar o ambiente

O óxido de grafeno, considerado por muitos cientistas como parente pobre do grafeno, é obtido a partir da exfoliação química da grafite e pode ser produzido em grande escala. Como possui na sua superfície ‘defeitos’ estruturais, tais como grupos funcionais com oxigénio, estes permitem aos químicos explorar este derivado do grafeno em inúmeras aplicações.

“É isso que tem sido feito no nosso Grupo de Investigação em Nanotecnologia do TEMA do DEM”, aponta Paula Marques. Por outro lado, “uma das áreas de interesse de investigação dos nossos colegas da Química Analítica e Ambiental, do Centro de Estudos do Ambiente e do Mar (CESAM) da UA, é o desenvolvimento e aplicação de novas estratégias de remediação de águas contaminadas, seguindo as mais diferentes abordagens”.

Paula Marques não tem dúvidas: “Foi a sinergia entre estas duas áreas de conhecimento e de grupos de investigação, que possibilitou conduzir este trabalho com tão bons resultados”.

Este trabalho foi tema de uma comunicação oral apresentada por Gil Gonçalves na conferência internacional Graphene Week 2015 em Manchester entre 23 e 26 de junho, organizada em colaboração com a Graphene Flagship (um dos maiores projetos europeus de sempre), tendo sido destacado nas notícias da Royal Society of Chemistry.

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