Notícia

Novo dispositivo portátil produz peróxido de hidrogênio para purificar a água

Fonte

Universidade de Calgary

Data

sexta-feira, 1 novembro 2019 14:25

Áreas

Recursos Hídricos. Saneamento. Saúde. Tecnologias.

Cerca de dois bilhões de pessoas no mundo não têm acesso à água potável. A pesquisadora da Universidade de Calgary, no Canadá, Dra. Samira Siahrostami, desenvolve pesquisas para tentar melhorar este cenário. “Sou realmente apaixonado por esse problema. Temos que fazer alguma coisa ”, diz a Dra. Siahrostami, professora de física e química teórica do Departamento de Química da Universidade.

Como parte de uma equipe internacional de pesquisa, a Dra. Siahrostami deu um grande passo no sentido de fornecer água limpa e segura às pessoas que não têm acesso à água potável. A equipe desenvolveu um dispositivo portátil que usa um material catalisador à base de carbono, eficiente e econômico para produzir peróxido de hidrogênio. O peróxido de hidrogênio pode então ser usado para purificar as fontes de água locais contaminadas por bactérias e outros microrganismos e poluentes inorgânicos dos resíduos urbanos, industriais e agrícolas.

O dispositivo compacto, essencialmente uma célula eletroquímica, precisa apenas de oxigênio e água e pode ser alimentado por pequenos painéis solares convencionais.

“Esperamos que essa tecnologia seja útil para o tratamento de água em locais remotos onde as fontes de água estão contaminadas e não há acesso a sistemas públicos de purificação de água”, diz a Dra. Siahrostami. Além da Universidade de Calgary, a equipe de pesquisa incluiu cientistas da Universidade Harvard, Universidade Rice, Universidade Stanford, Universidade Northeastern, Laboratório Nacional de Brookhaven (todos nos Estados Unidos) e Universidade de Saskatchewan, no Canadá. Os resultados foram publicados na revista científica Nature Communications.

Catalisador de ferro usado para produzir peróxido de hidrogênio

Estações de tratamento de água em larga escala costumam usar cloro para purificar as fontes de água “brutas”. No entanto, o peróxido de hidrogênio é tão eficaz no tratamento da água quanto o cloro, que pode afetar o olfato e o paladar e produzir subprodutos, alguns deles carcinogênicos em altas concentrações. “Os únicos subprodutos do uso de peróxido de hidrogênio para tratar a água são água e oxigênio”, observa a Dra. Siahrostami. No entanto, apenas cerca de um por cento das estações de tratamento de água do mundo usam peróxido de hidrogênio, porque é mais caro que o cloro para produção em escala, argumenta a pesquisadora.

Isso levou os cientistas da Universidade de Harvard a investigar materiais catalisadores à base de carbono capazes de reduzir o custo e aumentar a eficiência da produção de peróxido de hidrogênio. Eles descobriram que um “catalisador de átomo único” de ferro – átomos de ferro dispersos e embutidos em um nanotubo de carbono – teve o melhor desempenho na produção de peróxido de hidrogênio. O oxigênio flui através do nanotubo de carbono e faz interface com o catalisador (que acelera a reação eletroquímica), reduzindo o oxigênio ao peróxido de hidrogênio.

Dispositivo elimina eficientemente contaminantes

O Dr. Haotian Wang, da Universidade Rice, construiu um dispositivo em escala de laboratório e testou o peróxido de hidrogênio produzido nas bactérias E. coli, um contaminante comum da água. Apenas alguns miligramas de peróxido de hidrogênio são necessários para tratar um litro de água, observa a Dra. Siahrostami. “Se você operar o dispositivo por duas horas, ele removerá completamente a E. coli na água contaminada. Por isso, funciona com muita eficiência. ”

O dispositivo funciona em condições ambientais, sem altas pressões ou altas temperaturas. Os pesquisadores diz que uma inovação, em comparação com outros catalisadores à base de carbono que existem, é que o catalisador de átomo de ferro trabalha em condições de pH neutro e em uma faixa de pH mais ampla que o cloro. Isso significa que o peróxido de hidrogênio produzido pelo dispositivo pode ser misturado diretamente com água de diversas qualidades.

O próximo passo de grupo de pesquisa é explorar o uso de um material mais barato que o nanotubo de carbono, como o negro de carbono, o que reduziria significativamente o custo do dispositivo. “A tecnologia já é muito eficiente e pronta para ser usada. Nós apenas precisamos ampliá-lo e torná-lo acessível a todos no mundo em desenvolvimento”, conclui a Dra. Samira Siahrostami.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Calgary (em inglês).

Fonte: Mark Lowey, Universidade de Calgary. Imagem: Pixabay.