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A poluição do ar interior pode ter encontrado o seu par. Hoje, os cientistas relatarão que projetaram abajures revestidos com catalisador que transformam poluentes do ar interno em compostos inofensivos. Os abajures funcionam com lâmpadas halógenas e incandescentes, e a equipe está ampliando a tecnologia para que seja compatível também com LEDs.
Os pesquisadores apresentarão seus resultados na reunião de outono da American Chemical Society (ACS). O ACS Fall 2023 é um encontro híbrido realizado virtualmente e pessoalmente de 13 a 17 de agosto e apresenta cerca de 12.000 apresentações sobre uma ampla gama de tópicos científicos.
Os abajures visam compostos orgânicos voláteis (VOCs), que representam a maioria dos poluentes atmosféricos internos, de acordo com Hyoung-il Kim, Ph.D., o principal investigador do projeto. Esses compostos incluem acetaldeído e formaldeído e são liberados por tintas, produtos de limpeza, purificadores de ar, plásticos, móveis, cozinha e outras fontes.
“Embora a concentração de VOCs em uma casa ou escritório seja baixa, as pessoas passam mais de 90% do tempo dentro de casa, então a exposição aumenta com o tempo”, diz Kim.
“Os métodos convencionais para remover VOCs do ar interno dependem de carvão ativado ou outros tipos de filtros, que devem ser substituídos periodicamente”, diz Minhyung Lee, aluno de pós-graduação do laboratório de Kim na Universidade Yonsei. Lee apresentará o trabalho da equipe na reunião da ACS. Outros dispositivos foram desenvolvidos que quebram VOCs com a ajuda de termocatalisadores ativados por altas temperaturas ou com fotocatalisadores, que respondem à luz. Mas Kim observa que a maioria dessas unidades precisa de um aquecedor separado ou uma fonte de luz ultravioleta (UV), que pode produzir subprodutos indesejados. Sua equipe queria uma abordagem mais simples que exigisse apenas uma fonte de luz visível que também produzisse calor – como uma lâmpada halógena ou incandescente – e um abajur revestido com um termocatalisador.
As lâmpadas halógenas convertem apenas 10% da energia que usam em luz, com os outros 90% sendo transformados em calor, de acordo com Lee. As lâmpadas incandescentes são ainda piores, emitindo 5% de luz e 95% de calor. “Esse calor é normalmente desperdiçado”, diz Kim, “mas decidimos usá-lo para ativar um termocatalisador para decompor VOCs”.
Em um artigo publicado no outono passado, a equipe relatou que havia sintetizado termocatalisadores feitos de dióxido de titânio e uma pequena quantidade de platina. Os pesquisadores revestiram o interior de um abajur de alumínio com o catalisador e colocaram a sombra sobre uma lâmpada halógena de 100 watts em uma câmara de teste contendo ar e gás acetaldeído. Acender a lâmpada aqueceu a sombra a temperaturas de até cerca de 250 graus Fahrenheit – quente o suficiente para ativar os catalisadores e decompor o acetaldeído. Durante este processo de oxidação, o VOC foi inicialmente convertido em ácido acético, depois em ácido fórmico e finalmente em dióxido de carbono e água. Ambos os ácidos são suaves e a quantidade de dióxido de carbono liberada é inofensiva, observa Kim. Os pesquisadores também descobriram que o formaldeído pode ser decomposto nas mesmas condições e que a técnica funciona com lâmpadas incandescentes.
“Esta foi a primeira demonstração a utilizar calor residual de fontes de lâmpadas”, diz Kim. A maioria dos projetos de pesquisa anteriores, e até mesmo algumas lâmpadas no mercado, contavam com fotocatalisadores ativados por luz para destruir a poluição do ar em ambientes fechados.
Em seu trabalho mais recente, o grupo de Kim está se voltando para substitutos menos caros para a platina. A equipe já mostrou que esses novos catalisadores à base de ferro ou cobre podem quebrar VOCs. Além disso, o cobre é um desinfetante, então Kim antecipa que o catalisador de cobre pode matar microorganismos transportados pelo ar.
Os cientistas agora estão procurando maneiras de estender o conceito de abajur destruidor de poluição para LEDs, um segmento de rápido crescimento do mercado de iluminação. Ao contrário das lâmpadas halógenas e incandescentes, no entanto, os LEDs liberam muito pouco calor para ativar os termocatalisadores. Assim, a equipe de Kim está desenvolvendo fotocatalisadores que são estimulados pela luz ultravioleta emitida pelos LEDs, além de outros catalisadores que transformam parte da saída de luz visível dos LEDs em calor. “Nosso objetivo final é desenvolver um catalisador híbrido que possa utilizar todo o espectro produzido por fontes de luz, incluindo UV e luz visível, bem como calor residual”, diz Kim.
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