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Inovação revolucionária: MIT desenvolve material de filtragem inspirado na natureza capaz de eliminar produtos químicos persistentes da água, trazendo uma solução sustentável para purificação
Pesquisadores do MIT desenvolveram um novo material de filtragem baseado em seda natural e celulose, capaz de remover contaminantes, incluindo os chamados “produtos químicos eternos” e metais pesados, da água. Essa inovação é uma solução promissora para o crescente problema da contaminação da água por compostos químicos, que são amplamente utilizados na tecnologia moderna e encontrados em diversos produtos de consumo.
Os “produtos químicos eternos”, também conhecidos como PFAS (substâncias perfluoroalquiladas e polifluoroalquiladas), são notoriamente difíceis de remover do meio ambiente. Eles estão presentes em produtos como cosméticos, embalagens de alimentos, roupas resistentes à água, espumas de combate a incêndio e revestimentos antiaderentes.
Um estudo recente dos Centros de Controle de Doenças dos EUA revelou que 98% das pessoas testadas tinham níveis detectáveis de PFAS em seu sangue, o que representa uma preocupação crescente para a saúde pública.
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De acordo com Benedetto Marelli, professor de engenharia civil e ambiental do MIT, e Yilin Zhang, pós-doutorando e principal autor do estudo publicado no periódico ACS Nano, o novo material oferece uma solução baseada na natureza, utilizando proteínas de seda e celulose, dois componentes naturais e sustentáveis.
A tecnologia inicial, que levou ao desenvolvimento deste material de filtragem, foi concebida inicialmente para combater a falsificação de sementes, mas acabou evoluindo para uma aplicação no tratamento de água.
O problema crescente dos produtos químicos eternos
Estudos recentes mostraram que os produtos químicos PFAS estão contaminando milhares de locais nos EUA, e a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos estima que o custo de remoção de PFAS da água potável pode chegar a US$ 1,5 bilhão por ano.
As soluções atuais para a remoção de PFAS são limitadas, muitas vezes ineficazes ou muito caras. Zhang explica que, por conta dessa limitação, o desenvolvimento de uma solução baseada em materiais naturais como a seda e a celulose tem um potencial significativo de ser mais econômica e sustentável.
O desenvolvimento do material híbrido começou com a criação de nanofibrilas de seda, um processo ambientalmente benigno em temperatura ambiente, onde as proteínas da seda foram processadas em pequenos cristais uniformes.
No entanto, as primeiras tentativas de usar apenas essas nanofibrilas não foram eficazes na remoção de contaminantes. A equipe, então, adicionou celulose, uma substância amplamente disponível, para melhorar a eficácia do material.
A união da seda e da celulose
A combinação de celulose e seda foi a chave para o sucesso do material de filtragem. A celulose, que pode ser obtida de resíduos de polpa de madeira agrícola, foi usada para criar nanocristais que serviram de “sementes” para organizar as moléculas de seda. Com isso, foi possível formar um material híbrido com propriedades aprimoradas, tanto para a remoção de contaminantes quanto para a resistência a incrustações, um dos principais problemas das membranas de filtração atuais.
Uma das descobertas mais importantes foi que a celulose conferiu ao material propriedades antimicrobianas, o que evita a formação de biofilmes de bactérias e fungos, que são responsáveis pela degradação das membranas de filtração ao longo do tempo. Essa característica antimicrobiana pode prolongar significativamente a vida útil dos filtros, reduzindo custos e aumentando a eficiência do processo de purificação.
Desempenho promissor e próximos passos
Em testes de laboratório, o novo material de filtragem mostrou-se significativamente mais eficaz do que os filtros de carvão ativado comumente usados. Ele conseguiu remover ordens de magnitude maiores de contaminantes da água, como íons metálicos e produtos químicos persistentes, superando os materiais tradicionais em várias métricas.
Apesar de ser uma prova de conceito, os pesquisadores estão otimistas sobre o potencial de ampliar a produção deste material para usos mais amplos, incluindo sistemas de filtragem em larga escala para cidades e sistemas de abastecimento de água. Contudo, existem desafios a serem superados, como a durabilidade do material e a disponibilidade das proteínas de seda em quantidade suficiente para atender à demanda global. Marelli menciona que a seda pode ser obtida como um subproduto da indústria têxtil, mas também está explorando alternativas proteicas que possam desempenhar o mesmo papel com menor custo.
Aplicações potenciais
Inicialmente, a equipe espera que o material seja utilizado em pequenos filtros domésticos, como aqueles conectados a torneiras de cozinha. No entanto, Zhang vislumbra a possibilidade de escalá-lo para sistemas maiores, como o fornecimento de água municipal, desde que os testes garantam que não haja risco de introdução de contaminação no abastecimento de água.
Um ponto positivo desse novo material é que tanto a seda quanto a celulose são substâncias seguras para uso alimentar, o que torna o risco de contaminação quase inexistente. Isso o coloca em uma posição vantajosa em comparação com outros métodos de filtragem que utilizam materiais sintéticos, que podem, eventualmente, liberar substâncias químicas prejudiciais no processo de purificação.
Com a crescente necessidade de soluções eficazes e sustentáveis para o tratamento de água, o material de filtragem desenvolvido pelo MIT é uma inovação promissora. Combinando seda e celulose, materiais abundantes e de baixo custo, ele não apenas oferece uma maneira eficiente de remover contaminantes perigosos da água, como também pode superar as opções atuais em termos de durabilidade e impacto ambiental. Se ampliado para produção em massa, esse novo material poderá transformar a maneira como abordamos a purificação da água no futuro.
