Novos materiais à base de carbono para remover os “químicos eternos” perigosos da água
As substâncias perfluoroalquílicas e polifluoroalquílicas (PFAS), um grupo diversificado de produtos químicos sintéticos, são habitualmente utilizadas em numerosos produtos, tais como semicondutores, espumas de extinção de incêndios, utensílios de cozinha resistentes ao calor e antiaderentes. Os PFAS possuem uma resistência notável ao calor, ao óleo, à gordura e à água, que pode ser atribuída às fortes ligações químicas entre os átomos.
No entanto, a principal desvantagem da resistência excecional é o facto de os PFAS serem altamente persistentes no ambiente, ganhando a alcunha de “químicos para sempre”.
A utilização de PFAS foi proibida por convenções internacionais devido aos seus efeitos nocivos na saúde humana e no ambiente. Embora relatórios científicos recentes indiquem que os solos e os rios estão contaminados com PFAS, faltam tecnologias eficazes e sustentáveis para remover os PFAS.
Na prossecução do objetivo 6 de desenvolvimento sustentável das Nações Unidas – água limpa e saneamento para todos – uma equipa de investigadores do Instituto de Ciência de Tóquio (Science Tokyo), Japão, liderada pelo Professor Associado Toshihiro Isobe do Departamento de Ciência dos Materiais, centrou a sua atenção em materiais à base de carbono para remover os PFAS da água.
A equipa de investigação, liderada pelo Professor Associado Manabu Fujii do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Science Tokyo, sintetizou uma nova substância adsorvente que pode reter produtos químicos na sua superfície e desenvolveu um método de destilação por membrana (MD) para purificar a água contaminada com PFAS.
Partilhando ideias sobre a novidade da investigação, Isobe explicou que “ao utilizar a lenhina – um subproduto produzido na indústria da pasta e do papel – e a glucose – uma molécula de açúcar comum, como fontes de carbono, o nosso grupo de investigação empregou materiais sustentáveis para o desenvolvimento de tecnologias de remoção de PFAS. Além disso, o método MD utilizado no nosso estudo, que combina a destilação e a separação por membrana, oferece uma estratégia inovadora para remover os PFAS da água.”
Os investigadores aproveitaram a diferença nos pontos de ebulição entre a água e os PFAS para purificar a água contaminada com PFAS utilizando o método MD. Além disso, a membrana de separação hidrofóbica (sem afinidade com a água), à base de carbono poroso, rejeitou efetivamente os PFAS, permitindo apenas a passagem de vapor de água.
A análise experimental aprofundada mostrou que a água contaminada simulada, contendo ácido perfluorooctanossulfónico (PFOS) a uma concentração de cerca de 500 ng/L após o tratamento MD, tinha uma concentração de PFOS de cerca de 3 ng/L, o que era inferior às normas ambientais globais.
Isobe conclui delineando planos futuros para melhorar o método de purificação MD. “Atualmente, a evaporação da água contaminada com PFAS simulada é conseguida utilizando aquecedores e depende de bombas de vácuo para aumentar o fluxo de vapor de água. No entanto, no futuro, pretendemos mudar para um método de aquecimento solar para desenvolver um sistema sem eletricidade que não dependa de aquecedores”, diz.
Para além de desenvolver o novo método MD para purificar a água contaminada com PFAS, a equipa de investigação realizou uma série de experiências com adsorventes derivados da lenhina. Descobriram que quantidades mínimas de carvão ativado (tratado com cloreto de zinco numa proporção de 1:3) podiam remover até 99% dos PFAS em 10 minutos.
De um modo geral, este estudo apresenta materiais novos e sustentáveis à base de carbono que poderão impulsionar o desenvolvimento de futuras tecnologias de purificação para resolver problemas ambientais críticos e persistentes.