Na busca por combater a poluição ambiental, em particular a contaminação persistente da água por substâncias químicas perigosas, uma equipe de pesquisadores no Japão desenvolveu uma abordagem inovadora. Ao utilizar lignina e glicose, duas substâncias ricas em carbono, eles criaram materiais inovadores projetados para remover da água os nocivos “produtos químicos eternos” — substâncias perfluoroalquiladas e polifluoroalquiladas (PFAS).
Os PFAS são um amplo grupo de substâncias químicas sintéticas encontradas em inúmeros produtos do dia a dia, desde panelas antiaderentes e tecidos impermeáveis até espumas de combate a incêndio e semicondutores. Sua capacidade única de resistir ao calor, à água e ao óleo, devido às suas fortes ligações químicas, os torna incrivelmente úteis. No entanto, essa mesma durabilidade também é sua ruína. Os PFAS não se decompõem facilmente no meio ambiente, o que lhes valeu o apelido de "químicos eternos". Como resultado, essas substâncias se acumulam no solo, na água e até mesmo no corpo humano, representando riscos significativos para a saúde humana e o meio ambiente.
Devido à sua persistência, os PFAS foram proibidos em muitos países por meio de acordos ambientais internacionais. Apesar disso, a contaminação permanece generalizada, com estudos recentes revelando a presença de PFAS em solos, rios e águas subterrâneas. Isso ressalta a necessidade urgente de métodos eficazes para remover esses produtos químicos da água. Infelizmente, atualmente há uma carência de tecnologias sustentáveis e eficientes para solucionar esse problema.
Em resposta a esse desafio, uma equipe de pesquisa do Instituto de Ciências de Tóquio, liderada pelo Professor Associado Toshihiro Isobe, do Departamento de Ciência dos Materiais, e pelo Professor Manabu Fujii, do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, desenvolveu uma solução promissora. Sua abordagem inovadora utiliza materiais à base de carbono para remover PFAS da água de forma eficiente. O trabalho da equipe inclui dois desenvolvimentos principais: um novo adsorvente que retém PFAS em sua superfície e um sistema de destilação por membrana (DM) que purifica a água contaminada.
Ao utilizar lignina — um subproduto da indústria de celulose e papel — e glicose, um açúcar simples, como fontes de carbono, os pesquisadores criaram materiais sustentáveis capazes de remover eficazmente PFAS da água. O método MD que desenvolveram combina destilação com separação por membrana, oferecendo uma nova estratégia eficiente para purificar água contaminada com esses produtos químicos nocivos.
“Esta pesquisa é empolgante porque aproveita fontes de carbono abundantes e sustentáveis, como a lignina e a glicose, para abordar uma questão ambiental crítica”, explicou o Professor Isobe. “Ao integrar o método de destilação por membrana, estamos avançando em uma abordagem inovadora para a purificação da água, que pode ser crucial para o futuro das tecnologias de remoção de PFAS.”
A pesquisa inovadora da equipe foi apresentada recentemente no 23º Simpósio Internacional sobre Processamento e Design de Ecomateriais, destacando o potencial desses novos materiais para contribuir com o esforço global em prol de água mais limpa e um ambiente mais saudável.
Essa abordagem inovadora não só pode ajudar a eliminar substâncias químicas perigosas da água, como também abrir caminho para tecnologias de purificação mais sustentáveis no futuro, apoiando o Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 6 das Nações Unidas — água potável e saneamento para todos.
Métodos inovadores para purificar água contaminada com PFAS usando materiais à base de carbono.
A abordagem inovadora da equipe de pesquisa para a remoção de PFAS aproveita uma diferença fundamental entre a água e as PFAS: seus distintos pontos de ebulição. Utilizando um método de destilação por membrana (DM), a equipe conseguiu purificar água contaminada com PFAS. O processo se baseia no fato de a água ter um ponto de ebulição mais baixo do que as PFAS, permitindo que estas permaneçam retidas enquanto apenas o vapor de água atravessa o sistema.
Os cientistas utilizaram uma membrana de separação hidrofóbica e porosa à base de carbono no sistema de destilação por membrana (MD), que bloqueou eficazmente os PFAS, permitindo a passagem do vapor de água. Essa filtração seletiva garante que substâncias químicas nocivas, como o ácido perfluorooctanossulfônico (PFOS), sejam retidas no sistema. Os resultados dos experimentos mostraram uma redução significativa nas concentrações de PFOS — a água simulada, que continha cerca de 500 ng/L de PFOS, apresentou uma redução para apenas 3 ng/L, bem abaixo dos padrões globais de segurança ambiental.
Além do método MD, a equipe também explorou outra abordagem para combater a contaminação por PFAS: o uso de adsorventes derivados da lignina. Por meio de uma série de experimentos, eles descobriram que pequenas quantidades de carvão ativado, tratado com cloreto de zinco na proporção de 1:3, podiam remover até 99% dos PFAS em apenas 10 minutos. Essa descoberta sugere que esses adsorventes podem servir como ferramentas altamente eficientes para a remoção de PFAS, oferecendo uma solução sustentável e rápida.
De modo geral, o trabalho da equipe demonstra o potencial dos materiais à base de carbono para enfrentar o desafio ambiental da contaminação por PFAS. Sua pesquisa fornece uma base promissora para o desenvolvimento de futuras tecnologias de purificação que podem ajudar a solucionar problemas ambientais persistentes.
O professor Isobe olha para o futuro com planos para aprimorar o método de purificação por destilação por membrana (MD). "Atualmente, dependemos de aquecedores e bombas de vácuo para aumentar o fluxo de vapor de água durante o processo de remoção de PFAS", disse ele. "No entanto, pretendemos fazer a transição para o aquecimento solar para criar um sistema sem eletricidade, tornando-o mais sustentável e eficiente."
Este desenvolvimento empolgante sinaliza um passo em frente na criação de soluções sustentáveis para a purificação da água, oferecendo esperança de água mais limpa e segura na luta contra a poluição química nociva.
