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20 de Agosto de 2020

Nanotecnologia contra a contaminação ambiental

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Pesquisa desvenda mecanismos de ação de nanopartículas de ferro usadas na descontaminação de aquíferos


Os hidrocarbonetos clorados estão entre os contaminantes mais persistentes em reservas de águas subterrâneas – aquíferos – em todo o mundo. O problema é característico de regiões industrializadas, onde as substâncias foram muito utilizadas, até a década de 1980, como solventes, desengraxantes, em esmaltes para pintura de automóveis e na lavagem a seco, dentre outras aplicações. Quantidades muito pequenas destes poluentes são suficientes para tornar essas águas impróprias para consumo humano, por causarem danos aos rins, fígado e, também, câncer.

As tecnologias usuais de remoção desse tipo de poluente envolvem o tratamento da água depois de ser trazida à superfície. No entanto, além de seu elevado custo, este método não resolve totalmente o problema, pois sempre existirá um volume de contaminante remanescente em subsuperfície. Por serem mais densos que a água, os hidrocarbonetos clorados afundam até chegar em um leito menos permeável, geralmente o leito de um aquífero. Ali nos poros das rochas, os poluentes persistem por muitos anos e vão sendo lentamente carregados pelas águas, e levados para regiões distantes da origem da contaminação.

Assim, pesquisadores do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, e colaboradores, investigaram a utilização de nanopartículas de ferro, um elemento químico muito reativo, para a degradação dos poluentes na origem do problema. Apesar deste efeito já ser conhecido, o grupo mostrou pela primeira vez como essa reação ocorre em uma condição similar à de um aquífero real, ou seja, o que acontece nos poros das rochas durante essa interação entre nanopartículas e contaminantes.

Com o uso da linha de luz de microtomografia de raios X (IMX) do LNLS, os pesquisadores puderam observar a interação entre as nanopartículas de ferro e o hidrocarboneto clorado tricloroetileno (TCE) em ambiente simulado de processos de remediação já empregados em águas subterrâneas.

A equipe identificou dois processos distintos. O primeiro foi a formação de uma fase gasosa que causa a remobilização do contaminante residual no meio poroso. Este processo não é necessariamente um efeito desejável para uma remediação in situ, mas é importante conhecê-lo para melhorar o projeto de remediação. O segundo processo é a degradação direta do contaminante na interface TCE/nanopartícula. Este processo não é uma prática comum, porém esse estudo mostrou a sua viabilidade. Segundo os pesquisadores, os resultados devem viabilizar o desenho de estratégias otimizadas de nanorremediação, além de subsidiar a regulamentação dessas técnicas.

2D µCT images of TCE droplets. The round objects are the glass spheres. TCE (light gray, homogeneous), water (medium gray), gas (dark gray, homogeneous) and suspension of iron nanoparticles denoted nZVI (irregular light gray with bright spots) are shown. The boundaries of the TCE phase are highlighted with red lines for clarity. The displacement of TCE gas is shown with yellow arrows.

Fonte: Tannaz Pak, Luiz Fernando de Lima Luz, Tiziana Tosco, Gabriel Schubert Ruiz Costa, Paola Rodrigues Rangel Rosa, Nathaly Lopes Archilha, Pore-scale investigation of the use of reactive nanoparticles for in situ remediation of contaminated groundwater source, Proceedings of the National Academy of Sciences Jun 2020, 117 (24) 13366-13373. DOI: 10.1073/pnas.1918683117