Traduzido por Carlos Germano
Original de Mark Shwartz para Universidade de Stanford
Pelo menos 2 bilhões de pessoas em todo o mundo bebem água contaminada com micróbios que causam doenças.
Agora, cientistas da Universidade de Stanford e do SLAC National Accelerator Laboratory inventaram um pó reciclável de baixo custo que mata milhares de bactérias transmitidas pela água quando exposto à luz solar. A descoberta desse desinfetante ultrarrápido pode ser um avanço significativo para quase 30% da população mundial sem acesso à água potável, conforme a equipe de Stanford e SLAC. Seus resultados foram publicados em um estudo de 18 de maio na Nature Water.
“As doenças transmitidas pela água são responsáveis por 2 milhões de mortes anualmente, a maioria em crianças com menos de 5 anos”, disse o coautor principal do estudo, Tong Wu, ex-bolsista de pós-doutorado em ciência e engenharia de materiais (MSE) na Escola de Engenharia de Stanford. “Acreditamos que nossa tecnologia facilitará mudanças revolucionárias na desinfecção da água e inspirará mais inovações neste campo interdisciplinar.”
As tecnologias convencionais de tratamento de água incluem produtos químicos, que podem produzir subprodutos tóxicos, e luz ultravioleta, que leva um tempo relativamente longo para desinfetar e requer também uma fonte de eletricidade.
O novo desinfetante desenvolvido em Stanford é um pó metálico inofensivo que funciona absorvendo tanto a luz ultravioleta quanto a luz visível de alta energia do sol. O pó consiste em flocos de tamanho nano de óxido de alumínio, sulfeto de molibdênio, cobre e óxido de ferro.
“Usamos apenas uma pequena quantidade desses materiais”, disse o autor sênior Yi Cui, o Fortinet Founders Professor de MSE e de Ciência e Engenharia de Energia na Stanford Doerr School of Sustainability. “Os materiais são de baixo custo e bastante abundantes. A principal inovação é que, quando imersos na água, todos funcionam juntos.”
Rápido, não tóxico e reciclável
Após absorver os fótons do sol, o catalisador de sulfeto de molibdênio/cobre funciona como uma junção semicondutora/metal, permitindo que os fótons desalojem os elétrons. Os elétrons liberados então reagem com a água circundante, gerando peróxido de hidrogênio e radicais hidroxila – uma das formas mais destrutivas de oxigênio. Os produtos químicos recém-formados matam rapidamente as bactérias danificando suas membranas celulares.
Para o estudo, a equipe de Stanford e SLAC usou um béquer de 200 mililitros [6,8 onças] de água em temperatura ambiente contaminada com cerca de 1 milhão de bactérias E. coli (Escherichia coli) por mL [0,03 onças].
“Nós misturamos o pó na água contaminada”, disse o co-autor Bofei Liu, um ex-pós-doutorando do MSE. “Em seguida, realizamos o teste de desinfecção no campus de Stanford sob luz solar real e, em 60 segundos, nenhuma bactéria viva foi detectada.”
Os nanoflakes em pó podem se mover rapidamente, fazer contato físico com muitas bactérias e matar elas rapidamente, acrescentou.
Os subprodutos químicos gerados pela luz solar também se dissipam rapidamente.
“O tempo de vida do peróxido de hidrogênio e dos radicais hidroxi é muito curto”, disse Cui. “Se eles não encontrarem imediatamente bactérias para oxidar, os produtos químicos se decompõem em água e oxigênio e são descartados em segundos. Então você pode beber a água imediatamente.”
O pó atóxico também é reciclável. O óxido de ferro permite que os nanoflocos sejam removidos da água com um ímã comum. No estudo, os pesquisadores usaram magnetismo para coletar o mesmo pó 30 vezes para tratar 30 amostras diferentes de água contaminada.
“Posso imaginar caminhantes e mochileiros carregando uma pequena quantidade de pó e um pequeno ímã”, disse Cui. “Durante o dia, você coloca o pó na água, agita um pouco sob a luz do sol, e em um minuto você tem água potável.”
O pó também pode ser útil em estações de tratamento de águas residuais que utilizam lâmpadas ultravioleta para desinfetar a água tratada, acrescentou.
“Durante o dia, a planta pode usar a luz solar visível, que funcionaria muito mais rápido que o UV e provavelmente economizaria energia”, disse Cui. “Os nanoflakes são bastante fáceis de fazer e podem ser rapidamente ampliados em toneladas.”
O estudo se concentrou na E. coli, que pode causar doenças gastrointestinais graves e até mesmo colocar a vida em risco. A Agência de Proteção Ambiental dos EUA definiu como zero a meta de nível máximo de contaminante para E. coli na água potável. A equipe de Stanford e SLAC planeja testar o novo pó em outros patógenos transmitidos pela água, incluindo vírus, protozoários e parasitas que também causam doenças graves.
