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Derramar manchas de ferrugem na água geralmente a deixa mais suja. Mas os pesquisadores desenvolveram nanopartículas especiais de óxido de ferro que chamam de “ferrugem inteligente”, que na verdade a torna mais limpa. A ferrugem inteligente pode atrair muitas substâncias, incluindo óleo, nano e microplásticos, bem como o herbicida glifosato, dependendo do revestimento das partículas. E como as nanopartículas são magnéticas, elas podem ser facilmente removidas da água com um ímã junto com os poluentes. Agora, a equipe está relatando que eles ajustaram as partículas para prender os hormônios estrogênio que são potencialmente prejudiciais à vida aquática.
Os pesquisadores apresentarão seus resultados hoje na reunião de outono da American Chemical Society (ACS).
“Nossa ‘ferrugem inteligente’ é barata, não tóxica e reciclável”, diz Marcus Halik, Ph.D., investigador principal do projeto. “E demonstramos seu uso para todos os tipos de contaminantes, mostrando o potencial dessa técnica para melhorar drasticamente o tratamento da água.”
Por muitos anos, a equipe de pesquisa de Halik tem investigado maneiras ecológicas de remover poluentes da água. Os materiais básicos que eles usam são nanopartículas de óxido de ferro em uma forma superparamagnética, o que significa que são atraídas por ímãs, mas não umas pelas outras, de modo que as partículas não se aglutinam.
Para torná-los “inteligentes”, a equipe desenvolveu uma técnica para anexar moléculas de ácido fosfônico às esferas de tamanho nanométrico. “Depois de adicionarmos uma camada de moléculas aos núcleos de óxido de ferro, eles parecem fios de cabelo saindo da superfície dessas partículas”, diz Halik, que está na Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Então, alterando o que está ligado ao outro lado dos ácidos fosfônicos, os pesquisadores podem ajustar as propriedades das superfícies das nanopartículas para adsorver fortemente diferentes tipos de poluentes.
As primeiras versões da ferrugem inteligente retinham o petróleo bruto da água coletada do Mar Mediterrâneo e o glifosato da água da lagoa coletada perto da universidade dos pesquisadores. Além disso, a equipe demonstrou que a ferrugem inteligente pode remover nano e microplásticos adicionados a amostras de laboratório e água de rio.
Até agora, a equipe tem como alvo os poluentes presentes em grandes quantidades. Lukas Müller, um estudante de pós-graduação que está apresentando um novo trabalho no encontro, queria saber se poderia modificar as nanopartículas de ferrugem para atrair vestígios de contaminantes, como hormônios. Quando alguns dos hormônios do nosso corpo são excretados, eles são lançados nas águas residuais e, eventualmente, entram nos cursos de água. Os estrogênios naturais e sintéticos são um desses grupos de hormônios, e as principais fontes desses contaminantes incluem resíduos de humanos e gado. As quantidades de estrogênio são muito baixas no ambiente, diz Müller, por isso são difíceis de remover. No entanto, mesmo esses níveis demonstraram afetar o metabolismo e a reprodução de algumas plantas e animais, embora os efeitos de baixos níveis desses compostos em humanos por longos períodos não sejam totalmente conhecidos.
“Comecei com o estrogênio mais comum, o estradiol, e depois quatro outros derivados que compartilham estruturas moleculares semelhantes”, diz Müller. As moléculas de estrogênio têm um corpo esteróide volumoso e partes com leves cargas negativas. Para explorar ambas as características, ele revestiu nanopartículas de óxido de ferro com dois conjuntos de compostos: um longo e outro carregado positivamente. As duas moléculas se organizaram na superfície das nanopartículas, e os pesquisadores supõem que, juntas, elas constroem muitos bilhões de “bolsas” que atraem o estradiol e o prendem no lugar.
Como esses bolsos são invisíveis a olho nu, Müller tem usado instrumentos de alta tecnologia para verificar se esses bolsos de retenção de estrogênio existem. Os resultados preliminares mostram a extração eficiente dos hormônios de amostras de laboratório, mas os pesquisadores precisam examinar experimentos adicionais de espectroscopia de ressonância magnética nuclear de estado sólido e espalhamento de nêutrons de pequeno ângulo para verificar a hipótese do bolso. “Estamos tentando usar diferentes peças do quebra-cabeça para entender como as moléculas realmente se montam na superfície das nanopartículas”, explica Müller.
No futuro, a equipe testará essas partículas em amostras de água do mundo real e determinará o número de vezes que elas podem ser reutilizadas. Como cada nanopartícula tem uma área de superfície alta com muitos bolsos, os pesquisadores dizem que devem ser capazes de remover estrogênios de várias amostras de água, reduzindo assim o custo por limpeza. “Ao reciclar repetidamente essas partículas, o impacto material desse método de tratamento de água pode se tornar muito pequeno”, conclui Halik.
Vídeo: https://youtu.be/R3l28NOLzSU
Os pesquisadores reconhecem o apoio e o financiamento da Fundação Alemã de Pesquisa, da Fundação Ambiental Federal Alemã e da Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.
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