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Os engenheiros desenvolveram um novo tipo de membrana que separa os produtos químicos nas águas residuais de forma tão eficaz que podem ser reutilizados, apresentando uma nova oportunidade para as indústrias melhorarem a sustentabilidade, enquanto extraem valiosos subprodutos e produtos químicos das águas residuais.
Criada para uso no tratamento de águas residuais, a membrana nanoporosa composta de película fina conhecida como TFC NPM exibe uma capacidade ‘sem precedentes’ de separar sais e outros componentes químicos da água e pode levar a um tratamento e gerenciamento mais sustentáveis da água em uma variedade de indústrias.
Um trabalho de pesquisa publicado hoje em Natureza Água detalha o desempenho da membrana e explica como suas propriedades únicas, cujos aspectos são inspirados nos mexilhões, podem abrir caminho para uma gestão mais sustentável da água em setores como farmacêutico, petróleo e gás, têxtil e processamento de alimentos. O artigo é de autoria de acadêmicos da Universidade de Bath, no Reino Unido, juntamente com colegas da China, Coreia do Sul, Cingapura, Austrália e Bélgica.
Eles dizem que a membrana poderia substituir os equivalentes de corrente usados na eletrodiálise, um processo usado para tratar a água transportando íons através de membranas de uma solução para outra sob uma corrente elétrica. As membranas existentes são caras e podem atingir eficiências de separação de 90-95%. Os autores do novo trabalho dizem que o novo TFC NPM pode melhorar isso significativamente, com eficiências de mais de 99%, enquanto usa menos energia a um custo menor.
O Dr. Ming Xie, professor de Engenharia Química na Universidade de Bath e um dos autores do artigo, diz que a membrana pode levar a uma mudança no pensamento sobre o tratamento de águas residuais. Ele diz: “Tradicionalmente, muitas indústrias consideram as águas residuais que criam como um desperdício comercial que é um custo necessário para os negócios. Tecnologias como a membrana que criamos podem nos ajudar a tomar medidas para reduzir as emissões de carbono, reduzindo a necessidade de energia das águas residuais tratamento, enquanto encontra maneiras de separar com eficiência os componentes nele contidos, como produtos químicos, sais, energia, biomassa e nutrientes, antes de reutilizá-los como subprodutos de alto valor”.
Os pesquisadores se inspiraram nos mexilhões para projetar o revestimento da superfície da membrana, composta pelo polímero polietilenoimina (PEI) e polidopamina (PDA), um composto que os mexilhões excretam e usam para aderir a rochas ou madeira em condições úmidas. A viscosidade do revestimento torna a membrana altamente seletiva, permitindo a passagem da água, mas bloqueando outros compostos e materiais orgânicos. Esse processo de vários estágios resulta em filtragem aprimorada da água e uma maneira altamente eficiente e de baixo consumo de energia para fracionar (ou separar) produtos químicos individualmente.
A eletrodiálise é uma tecnologia que tem se mostrado adaptável a diversas aplicações, neste caso, o gerenciamento de fluxos de resíduos altamente salinos. No processo de eletrodiálise, o potencial elétrico é usado para conduzir os íons positivos e negativos dos sais dissolvidos através de uma membrana sintética semipermeável separada.
Durante os testes, os pesquisadores usaram quatro antibióticos – ceftriaxona sódica, cefotaxima sódica, carbenicilina dissódica e ampicilina sódica – para provar o desempenho da filtração elétrica da membrana revestida com PDA/PEI. A membrana mostrou eficiência de recuperação sem precedentes na remoção de antibióticos de soluções de água salgada (água e cloreto de sódio NaCl) – com mais de 99,3% de eficiência de dessalinização e mais de 99,1% de recuperação dos antibióticos. Se incorporada no tratamento de águas residuais industriais, a membrana tem a capacidade de realizar o fracionamento eletrodialítico altamente eficaz (separação) de várias soluções mistas orgânicas/NaCl, de forma mais eficaz do que os processos padrão existentes.
O co-autor, Dr. Dong Han Seo, do Departamento de Engenharia de Energia do Instituto de Tecnologia de Energia da Coreia, disse: “Este trabalho demonstra o estado da arte da eletrodiálise para enfrentar o grande desafio da indústria farmacêutica no tratamento de águas residuais de base biológica, para permitir a recuperação eficaz dos produtos químicos de alto valor enquanto obtém água reutilizável na outra ponta usando um baixo consumo de energia.”
O Dr. Jiuyang Lin, da Academia Chinesa de Ciências, também co-autor, disse: “Este revestimento simples, mas eficaz, fornece estabilidade a longo prazo e garante baixo consumo de energia, independentemente das condições das águas residuais. projeto de membrana, simulação e análise.”
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