Nanorrobôs limpam a água de metais pesados e pesticidas

A tecnologia, se usada em prol do meio ambiente, pode revolucionar o planeta.

É o caso dos nanorrobôs movidos por ímãs que podem ser usados ​​repetidamente, sem combustíveis químicos, oferecendo uma maneira sustentável e econômica de limpar efluentes industriais da água.

A invenção pode ser ampliada para fornecer uma maneira sustentável e acessível de limpar água contaminada em estações de tratamento.

Nanorrobôs removem poluentes da água

Os nanorrobôs limpam a água contaminada agarrando-se a poluentes.

Mas, como eles funcionam?

A invenção

A tecnologia foi desenvolvida por Martin Pumera, da Universidade de Química e Tecnologia de Praga, na República Tcheca, usando um material polimérico sensível à temperatura e ao óxido de ferro.

O polímero age como pequenas mãos que podem coletar e descartar poluentes na água, enquanto o óxido de ferro torna os nanorrobôs magnéticos.

Os pesquisadores também adicionaram átomos de oxigênio e hidrogênio ao óxido de ferro que podem se ligar aos poluentes alvo.

Os robôs têm cerca de 200 nanômetros de largura e são alimentados por campos magnéticos, que permitem que a equipe controle seus movimentos.

Em baixas temperaturas em torno de 5°C, os nanorrobôs são dispersos na água. Quando a temperatura é elevada para aproximadamente 25°C, os nanorrobôs se aglomeram, prendendo os poluentes entre eles.

Portanto, eles podem ser removidos da água usando um ímã e resfriados para eliminar os poluentes.

Pumera espera que essa tecnologia possa ser usada para tratar água em maior escala. Ele diz:

“Você pode mudar o design ou desenvolver [os nanorrobôs] para atingir partículas químicas específicas”.

Quando testados em água contendo 5 miligramas de arsênico por litro, os nanorrobôs foram capazes de eliminar até 65,2 % do arsênico em 100 minutos.

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Sustentável e econômico

Ao contrário de outros nanorrobôs que foram desenvolvidos, os nanorrobôs de magnetita não precisam de combustível para operar e podem ser usados ​​repetidamente, tornando-os sustentáveis ​​e econômicos.

Salvador Pané i Vidal da ETH Zürich na Suíça, explica:

“Este é um trabalho empolgante no qual os recursos de materiais responsivos a estímulos são integrados para criar dispositivos microrrobóticos para a coleta e descarte de diferentes tipos de poluentes.

Um dos desafios à frente é criar sistemas de navegação magnética que possam traduzir essa tecnologia para aplicações de limpeza de águas residuais industriais”.

Nanorrobôs de magnetita

A natureza dinâmica das partículas nano/micromotoras permite um transporte de massa mais rápido e uma mistura uniforme, garantindo uma melhor degradação e remoção de poluentes.

Foram desenvolvidos nanorrobôs magnéticos termossensíveis (nanorrobôs TM) constituídos por um copolímero plurônico tri-bloco (PTBC).

A captação e descarte de poluentes tóxicos são monitorados por aglomeração intermicelar e separação de PTBC em diferentes temperaturas (os nanorrobôs TM preparados mostram excelente eficiência de remoção de arsênico e atrazina).

Além disso, os nanorrobôs de magnetita têm benefícios de fácil fabricação, baixo custo e movimento duradouro, que prometem nano/micromotores ecologicamente corretos para substituir solventes perigosos (por exemplo, peróxido de hidrogênio) e catalisadores de metais nobres (por exemplo, Platina, Ouro e Prata).

Recentemente, vários tipos de nano/micromotores magnéticos demonstraram resultados benéficos para as áreas de biomedicina.

Catalisador de metal

No entanto, a maioria dos nano/micromotores magnéticos usados ​​na remediação de água dependem de um catalisador de metal (Platina, Ouro) que causa problemas durante as aplicações práticas:

Um contato prolongado do metal-catalisador com o meio aquoso é facilmente oxidado e restringe a vida útil dos nano/micromotores.

Portanto, é necessário explorar ainda mais nano/micromotores de baixo custo, ecologicamente corretos e reutilizáveis ​​para a coleta e descarte de poluentes, especialmente íons metálicos arsênicos e pesticidas orgânicos, que são incrivelmente prejudiciais à atmosfera e à biosfera.

No contexto, se a superfície de nano/micromotores autônomos pudesse ser modificada com materiais poliméricos, as despesas de síntese seriam diminuídas, a eficiência da remediação seria melhorada e, acima de tudo, os efeitos adversos seriam reduzidos.

Eliminação de poluentes

Por exemplo, nos experimentos foi usado um copolímero de ácido aspártico e micromotores Ni-Pt modelados por cisteína para a eliminação de íons de metais pesados, como:

• chumbo;
• cádmio;
• e mercúrio.

Motores de espuma de álcool polivinílico modificado com ácido esteárico foram usados ​​para absorção de óleo.

Além disso, poli(3,4-etilenodioxitiofeno) poliestireno sulfonato (PEDOT:PSS) com micromotores à base de catalisador de metal (Pt ou Au) foi empregado para a coleta seletiva de íons de metais pesados, bactérias e gotículas de óleo.

Os poluentes adsorvidos nos nanorrobôs podem ser descartados e os nanorrobôs podem ser recuperados por meio de uma simples etapa de resfriamento que permite a reciclagem e a reutilização para outras aplicações de limpeza.

Esses novos nanorrobôs TM apresentam excelente capacidade de coleta e descarte de contaminantes tóxicos na água e criam novas oportunidades para remediação ambiental complexa e direcionada.

Apesar da grande quantidade de poluentes que contaminam a água, a tecnologia de ponta parece ter o poder de reduzir estas substâncias tóxicas da natureza.

A ciência é uma grande aliada para a recuperação do meio ambiente e, por isso, é necessário mais apoio e investimento para novas criações.

Por mais cientistas revolucionários!

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