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Ciência na rua

Novo método descontamina água usando energia solar e materiais de baixo custo

Publicado em 29 março 2021

Um estudo conduzido na Universidade de São Paulo obteve resultados promissores na descontaminação de água por meio da fotocatálise, ou seja, da aceleração, com o uso de catalisadores, de uma reação química que envolva luz ou energia eletromagnética (ou fotorreação). Como catalisadores, os cientistas usaram nanocompósitos que eles mesmos desenvolveram a partir de argila (caulinita), semente de mamão papaia ou casca de banana (como fontes de carbono) e sais de metais (cloreto de cobre ou cloreto de zinco).

“A fotocatálise é a forma mais eficiente de descontaminação da água. Nós desenvolvemos um método que utiliza nanocompósitos fotocatalíticos baseados em precursores de baixo custo, abundantes nos países da África subsaariana e também no Brasil, e radiação solar, o que proporciona uma solução sustentável para regiões nas quais o abastecimento de energia elétrica estável constitui um problema a mais. Ao interagir com a radiação solar, o material libera espécies reativas de oxigênio, como o oxigênio singleto, que destrói microrganismos e degrada resíduos de antibióticos e efluentes agrícolas”, contou a pesquisadora Andréa De Camargo à Agência FAPESP.

Ela e Hellmut Eckert, ambos do Laboratório de Espectroscopia de Materiais Funcionais (Lemaf), do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP), coordenaram o trabalho em parceria com Emmanuel Unuabonah, do African Centre of Excellence for Water and Environmental Research (Acewater), da Nigéria.

As doenças associadas a água contaminada são uma das maiores causas de doenças e morte em escala global. E o acesso à água potável vem diminuindo devido ao crescente descarte de poluentes domésticos, agrícolas, industriais e hospitalares. Microrganismos nocivos, nitratos, fosfatos, fluoretos, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e metais pesados – como cádmio, mercúrio e chumbo – estão entre os principais contaminantes. Segundo estimativa da Organização Mundial de Saúde (OMS), cerca de 2 bilhões de pessoas bebem água contaminada por fezes. Pior ainda é a contaminação da água por cepas de bactérias resistentes a múltiplas drogas e metais, selecionadas pelo descarte indiscriminado de antibióticos no meio ambiente. Por isso, a pesquisa por formas seguras e baratas de descontaminação da água tornou-se uma necessidade urgente, principalmente nos países subdesenvolvidos ou em desenvolvimento.

“Nanocompósitos formados por caulinita, sementes de papaia, cobre e zinco mostraram-se eficientes para a purificação de água contaminada por Escherichia coli resistente a múltiplas drogas e metais”, afirma De Camargo.

A produção dos nanocompósitos combinou várias técnicas laboratoriais: solução, agitação contínua, secagem, calcinação, esterilização, lavagem e segunda secagem. “O material resultante foi empacotado em colunas de vidro previamente esterilizadas. A água contaminada entra por uma extremidade da coluna, atravessa o material em presença da luz solar e sai descontaminada na outra extremidade”, resume a pesquisadora.

O estudo identificou três mecanismos de desinfecção, dependendo do compósito estudado: a interação eletrostática, identificada para o compósito dopado com zinco, em que cargas superficiais positivas interagem fortemente com grupos carboxílicos das paredes celulares das bactérias, levando-as a aderir às superfícies do compósito; a toxicidade metálica, identificada, em menor ou maior escala, para os três compósitos testados; e a fotocatálise, com a geração de oxigênio singleto a partir do oxigênio molecular em presença da luz solar e a oxidação de lipídeos e proteínas em torno das membranas celulares das bactérias, levando à sua destruição.

“Apesar de os três mecanismos terem sido identificados, ainda não está claro se ocorrem simultânea ou sequencialmente. Em todo caso, a prova do conceito está dada: materiais híbridos nanocompósitos baseados em precursores de baixo custo foram eficientemente utilizados para a desinfecção de água contaminada com bactérias multirresistentes”, sublinha De Camargo.

A pesquisadora chama a atenção para o fato de que os resíduos de cobre e zinco presentes na água tratada não são prejudiciais para o consumo humano. “Considerando o consumo diário médio por adultos saudáveis, que é de três litros e meio, os resíduos de cobre e zinco presentes na água tratada, respectivamente de 0,8 miligrama e de 0,51 miligrama por litro, estão abaixo do máximo recomendado pela Organização Mundial de Saúde [OMS]”, diz.

Com informações da Agência FAPESP