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Resumo gráfico. Crédito: Revista de Engenharia de Processos de Água (2024). DOI: 10.1016/j.jwpe.2024.105832
Água subterrânea é uma fonte essencial de água potável em todo o país. No entanto, a contaminação por metais pesados em águas subterrâneas apresenta um risco significativo à saúde. Pesquisadores do Instituto Indiano de Ciência (IISc) desenvolveram uma solução baseada em nanomaterial que pode efetivamente reduzir a presença de metais pesados como o cromo em águas subterrâneas.
A equipe inclui pesquisadores do Center for Sustainable Technologies (CST), Department of Civil Engineering (CiE) e Department of Instrumentation and Applied Physics (IAP). O estudo é publicado no Revista de Engenharia de Processos de Água.
O cromo normalmente entra no solo e nas águas subterrâneas por meio de efluentes de indústrias como curtimento de couro, galvanoplastia e fabricação têxtil. “Metais pesados entram no ambiente por causa da urbanização e de certa má gestão por parte das indústrias”, diz Prathima Basavaraju, estudante de doutorado na CST e autora principal do estudo.
A maioria dos métodos atuais para remover contaminação por metais pesados depende do bombeamento de água do solo, seguido de purificação usando precipitação química, adsorção, troca iônica e osmose reversa realizada em um local diferente. A equipe do IISc propõe, em vez disso, uma alternativa no local que envolve o uso de nanopartículas de ferro que podem remediar os metais pesados.
“Se a água subterrânea estiver contaminada, podemos injetar essas nanopartículas na região subterrânea da água, onde elas reagirão com o cromo e o imobilizarão, resultando em água limpa”, explica Prathima.
O grupo primeiro tentou sintetizar nanopartículas consistindo de ferro nano zero-valente (nZVI). Esta forma de ferro pode reagir com a forma tóxica e cancerígena do cromo (Cr6+) e reduzi-lo a uma forma menos prejudicial (Cr3+), que por sua vez resulta em coprecipitação. No entanto, a equipe logo percebeu que as partículas nZVI tendem a se aglomerar, limitando sua aplicação.
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Imagens TEM de S-CMC-nZVI. Crédito: CeNSE, IISc
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Imagens SEM de S-CMC-nZVI. Crédito: CeNSE, IISc
Para evitar aglomeração, a equipe recorreu à carboximetilcelulose (CMC). “Modificamos o nZVI revestindo-o com CMC. Ele forma uma camada estabilizadora ao redor do nZVI, separando partículas individuais”, explica Prathima. O revestimento de CMC também prolongou a vida útil do material, prevenindo a oxidação do núcleo de ferro.
A equipe também aumentou a reatividade do CMC-nZVI expondo-o a compostos contendo enxofre em condições anóxicas. Isso permitiu a formação de uma camada protetora de sulfeto de ferro na superfície, um processo chamado sulfetação. Essas modificações melhoraram a estabilidade do S-CMC-nZVI e mantiveram sua reatividade e eficiência.
S-CMC-nZVI mostrou quase 99% de eficiência em Cr6+ remoção sob diferentes condições, como diferentes níveis de pH e a presença de outros íons concorrentes que podem ser encontrados em águas subterrâneas. A equipe testou esse nanomaterial aprimorado em condições que imitam o ambiente natural dos aquíferos de águas subterrâneas.
Quando eles bombearam água contaminada através de colunas de areia contendo o nanomaterial, eles observaram uma atividade de remediação robusta. Experimentos também foram conduzidos em solo e sedimentos contaminados usando nZVI para imobilizar os metais pesados. Experimentos de escalonamento ainda estão em andamento.
Os autores sugerem que S-CMC-nZVI é um material promissor para remediação no local de águas subterrâneas contaminadas com cromo. “Lugares como o lago Bellandur [in Bengaluru] têm muitos sedimentos contaminados”, ressalta GL Sivakumar Babu, professor do CiE e CST e coautor.
“A técnica desenvolvida também pode ser bastante útil na remediação de contaminantes como cádmio, níquel e cromo em sedimentos contaminados do lago Bellandur.”
Mais informações:
B. Prathima et al, Ferro nano zero-valente estabilizado com carboximetilcelulose enriquecido com sulfeto para mitigação de cromo (VI) em água: evidências de estudos em lote e coluna, Revista de Engenharia de Processos de Água (2024). DOI: 10.1016/j.jwpe.2024.105832
Fornecido pelo Instituto Indiano de Ciências
Citação: A remediação baseada em nanopartículas de água contaminada com cromo mostra alta eficiência (2024, 19 de setembro) recuperado em 19 de setembro de 2024 de https://phys.org/news/2024-09-nanoparticle-based-remediation-chromium-contaminated.html
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