A descoberta do polímero pode revolucionar a purificação da água

Todos nós já vimos os purificadores de ar Febreze, que empregam um derivado do amido de milho para reter poluentes invisíveis do ar em casa e remover odores indesejados.

Uma equipe de pesquisadores da Cornell usou o mesmo material encontrado no Febreze, a ciclodextrina, para desenvolver uma técnica que poderia revolucionar a indústria de purificação de água.

A equipe é liderada por Will Dichtel, professor associado de química e biologia química e vencedor da bolsa da Fundação MacArthur em 2015. Seu grupo inventou uma forma porosa de ciclodextrina que demonstrou absorção de poluentes por meio de adsorção a taxas muito superiores às do carvão ativado tradicional – 200 vezes maior em alguns casos.

Os carvões ativados têm a vantagem de uma área superficial maior do que os polímeros anteriores feitos de ciclodextrina – “mais locais para os poluentes se fixarem”, disse Dichtel – mas eles não se ligam aos poluentes tão fortemente quanto a ciclodextrina.

“O que fizemos foi fabricar o primeiro material de grande área superficial feito de ciclodextrina”, disse Dichtel, “combinando algumas das vantagens do carvão ativado com as vantagens inerentes da ciclodextrina. Quando você combina as melhores características desses dois materiais, obtém um material ainda melhor do que qualquer uma das classes.

“Esses materiais removerão poluentes em segundos, à medida que a água flui”, disse ele, “portanto, há um potencial para purificação de água de fluxo realmente baixo e com baixo consumo de energia, o que é um grande negócio”.

Além do mais, o polímero que contém ciclodextrina apresenta uma regeneração mais fácil e barata, por isso pode ser reutilizado muitas vezes sem perda observada de desempenho.

Os resultados de aproximadamente 18 meses de trabalho foram publicados online na Nature em 21 de dezembro.

O apoio para o trabalho veio da National Science Foundation através do Center for Sustainable Polymers, que reúne uma equipe diversificada de pesquisadores de Cornell, da Universidade de Minnesota e da Universidade da Califórnia, Berkeley, para descobrir materiais de alto desempenho de origem sustentável, não -fontes baseadas em petróleo.

Após a descoberta do polímero ciclodextrina, o Centro Atkinson para um Futuro Sustentável da Cornell forneceu suporte adicional para ampliar e construir protótipos de sistemas de filtração.

A pesquisa começou logo após a concessão da bolsa da NSF. Não demorou muito para que a equipe de Dichtel identificasse o polímero de ciclodextrina como promissor na purificação de água. Depois de passar mais alguns meses analisando o material, Dichtel procurou Damian Helbling, professor assistente de engenharia civil e ambiental. As áreas de estudo de Helbling incluem a qualidade da água no que se refere à saúde humana e do ecossistema.

“Minha função naquela fase inicial, em janeiro ou fevereiro passado, era a de consultor”, disse Helbling, coautor do artigo. “Eles disseram: 'Temos um polímero que pode fazer isso; quais são as questões de qualidade da água às quais isso poderia ser aplicado?'”

Helbling observou que seu grupo desafiou o polímero de uma forma que o grupo de Dichtel não fez, para ver se ele adsorveria várias misturas poluentes em concentrações mais baixas, relevantes para a purificação de água no mundo real.

“[Nossa contribuição foi] provar que mesmo em condições ambientalmente relevantes, os fenômenos que observavam eram repetíveis. E eles eram”, disse Helbling.

A reciclabilidade é outra vantagem do polímero de ciclodextrina, disse Dichtel. Enquanto os filtros de carvão ativado devem passar por tratamento térmico intenso para regeneração, os filtros de ciclodextrina podem ser lavados à temperatura ambiente com metanol ou etanol. E não foi observada queda no desempenho após a regeneração, disse Dichtel.

Dichtel, cujo “Prêmio Genius” da Fundação MacArthur totalizará US$ 625 mil ao longo de cinco anos, disse que parte desse prêmio irá para pesquisas adicionais sobre purificação de água com ciclodextrina, em última análise, preparando o terreno para um produto que pode ser fabricado em larga escala.

“Tradicionalmente, é difícil colmatar essa lacuna entre a descoberta laboratorial e a divulgação de algo no mundo onde possa ajudar as pessoas”, disse ele. “Portanto, ter um apoio totalmente irrestrito, que possa ser usado de forma pragmática nesse espaço, é realmente valioso.”