Remediação baseada em nanopartículas de água contaminada com cromo mostra alta eficiência

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.

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.”