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Da água contaminada para potável : Engenheiros desenvolvem novo nanomaterial híbrido para tratar água

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Foto: Washington University in St. Louis

O óxido de grafeno tem sido anunciado como sendo um material realmente incrível; quando incorporado em espumas nanocelulares, o material criado em laboratório é leve, forte, flexível, condutor de calor e eletricidade de forma rápida e eficiente.

Uma equipe de engenheiros da Universidade de Washington em St. Louis tem encontrado uma maneira de usar folhas de óxido de grafeno para transformar água contaminada em água potável, e que poderia ser uma mudança global no setor.

“Esperamos que em países onde há muita incidência de luz solar, como a Índia, você será capaz de pegar a água contaminada, evaporá-la utilizando nosso material e coletar a água já potável”, disse Srikanth Singamaneni, professor associado de engenharia mecânica e ciência de materiais da universidade.

A nova abordagem combina celulose produzida por bactérias e óxido de grafeno para formar uma bioespuma de dupla camada.

“O processo é extremamente simples”, disse Singamanemi. “A beleza é que a rede de fibra nanocelular produzida por bactérias tem uma excelente capacidade de mover a água a partir da massa para a superfície de evaporação, enquanto minimiza o calor que vem de baixo, e todo o processo é realizado de uma só vez”.

“O design do material é novidade por aqui”, disse Singamanemi. “Você tem uma estrutura de dupla camada com absorção de luz através do óxido de grafeno preenchido com nanocelulose no topo e nanocelulose pura na parte inferior. Quando você suspende essa estrutura sobre a água, a água é capaz de alcançar a superfície, onde a evaporação ocorre.”

“A radiação solar no topo da estrutura é convertida em calor através do óxido de grafeno, mas a dissipação de calor para a água que está em baixo é minimizada pela camada de nanocelulose pura. Você não quer desperdiçar o calor; você quer confinar o calor para a camada superior, onde a evaporação está realmente acontecendo”.

A nanocelulose, na parte inferior, funciona como uma esponja, puxando a água para o óxido de grafeno, onde ocorre evaporação rápida. O resultado é uma água doce que pode ser facilmente recolhida na parte superior da folha.

O processo em que a bioespuma de dupla camada é formado também é novo. Da mesma maneira que uma ostra faz uma pérola, as bactérias formam camadas de fibras de nanocelulose em que os flocos de óxido de grafeno podem se fixar.

“Enquanto estamos cultivando a bactéria para a celulose, nós adicionamos os flocos de óxido de grafeno no meio”, disse Qisheng Jiang, principal autor do estudo e estudante de graduação no laboratório Singamaneni.

“O óxido de grafeno se incorpora conforme as bactérias produzem a celulose. Em certo ponto ao longo do processo, nós paramos, removemos o meio com óxido de grafeno e reintroduzimos o meio fresco. Isso produz a camada seguinte da nossa espuma. A interface é muito forte; mecanicamente, é bastante robusta”.

A nova bioespuma também é extremamente leve e barata de fazer, tornando-se uma ferramenta viável para a purificação e dessalinização de água.

“A celulose pode ser produzida em grande escala”, disse Singamaneni, “E o óxido de grafeno é extremamente barato – pessoas podem produzir toneladas, verdadeiras toneladas, de óxido de grafeno. Ambos materiais escolhidos são dimensionáveis para pequeno e grande porte. Assim, pode-se imaginar fazer enormes folhas com essa bioespuma”.

“As propriedades deste material que nós sintetizamos tem características que melhoram a captação de energia solar. Assim, é mais eficaz na purificação da água”, disse Pratim Biswas, professor e presidente do Departamento de Energia, Meio Ambiente e Engenharia Química.

“O processo de síntese também permite a adição de outros materiais nanoestruturados para a espuma que irá aumentar a taxa de destruição das bactérias e outros contaminantes, e torná-la segura para beber. Nos também vamos explorar outras aplicações para essas novas estruturas”.

Fonte : phys.org ( http://phys.org/ )

Tradução :  Cleyton Cardoso – cleyton@webapp233877.ip-104-237-133-206.cloudezapp.io

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