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Um novo reator inovador pode converter águas residuais em água potável e, ao mesmo tempo, produzir um dos produtos químicos mais procurados globalmente. Descubra essa revolução tecnológica
Os nitratos, presentes em fertilizantes agrícolas, podem causar grandes problemas ambientais quando levados pela chuva para rios e córregos. Esse processo de escoamento prejudica os ecossistemas aquáticos, afetando negativamente a fauna e flora que dependem dessas águas. Além disso, o nitrato em níveis elevados na água potável pode trazer riscos sérios à saúde humana, tornando-se necessário tratar a água para remover esses compostos. Poro conta disso, cientistas estão desenvolvendo um reator que mudará esse cenário.
Atualmente, os métodos convencionais para remover nitratos da água utilizam bactérias para convertê-los diretamente em nitrogênio. No entanto, esse processo tem desvantagens consideráveis: ele é caro e também gera óxido nitroso, um gás de efeito estufa extremamente potente, capaz de agravar o aquecimento global em uma escala muito maior que o dióxido de carbono.
O óxido nitroso é 265 vezes mais potente que o dióxido de carbono, o que torna o processo insustentável em termos climáticos. Como resultado do estudo, cientistas estão trabalhando para desenvolver tecnologias mais limpas, e uma das alternativas envolve o uso de eletricidade para converter nitratos em amônia. Contudo, essa abordagem ainda encontra desafios, principalmente a ocorrência de reações indesejadas que atrapalham a eficiência do processo.
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A nova solução: Reatores de três câmaras
Em reatores movidos a eletricidade, há uma extremidade positiva e outra negativa que criam uma diferença de carga. Na extremidade negativa, a água é dividida em gás oxigênio e íons de hidrogênio, enquanto na positiva os nitratos são convertidos em amônia e íons hidroxila (OH-).
No entanto, um problema surge quando os íons de hidrogênio migram para a outra extremidade, formando hidrogênio e reduzindo a eficiência da conversão de nitrato em amônia.
Para contornar esse problema, pesquisadores da Rice University, liderados por Feng-Yang Chen, desenvolveram um reator de três câmaras. Essa inovação permite uma separação mais eficaz das reações químicas, evitando a interferência dos íons de hidrogênio na conversão de nitratos. O reator funciona da seguinte maneira: na primeira câmara, os nitratos são transformados em gás amônia e íons hidroxila, que, por sua vez, reagem com o sódio presente na água para formar hidróxido de sódio.
Na segunda câmara, o gás amônia recém-formado é extraído, enquanto os íons de hidrogênio, provenientes da divisão da água na terceira câmara, reagem com os íons hidroxila para formar água. Os íons de sódio retornam à primeira câmara para reiniciar o ciclo.
Esse design garante que a interferência dos íons de hidrogênio seja eliminada, permitindo que a conversão de nitratos em amônia ocorra de forma mais eficiente.
Em testes realizados ao longo de 10 dias, o reator conseguiu direcionar mais de 90% da corrente elétrica para a produção de amônia, uma melhoria considerável em comparação aos 20% obtidos em sistemas anteriores.
Embora o reator ainda esteja em fase experimental, esses resultados são promissores, e a tecnologia tem o potencial de ser uma alternativa sustentável e eficiente para o tratamento de água.
Alguns desafios do processo
Os pesquisadores ainda enfrentam desafios antes que essa tecnologia possa ser amplamente adotada, como garantir que o sistema funcione de maneira eficaz mesmo na presença de impurezas comuns na água, como íons de magnésio e cálcio.
No entanto, com os avanços em andamento, esse novo reator oferece uma esperança significativa para o futuro do tratamento de água, ajudando a reduzir o impacto ambiental dos nitratos e contribuindo para a segurança da água potável.
