Filtro de ar de garrafas PET recicladas filtra até vírus

Com informações da UFSCAR e Fapesp - 15/07/2021

Esquema de obtenção dos filtros de vírus feitos com PET reciclado.
[Imagem: Daniela P. F. Bonfimet al. - 10.3390/polym13071166]

Filtro de PET

Um material capaz de filtrar o ar e reter até mesmo partículas tão pequenas quanto o novo coronavírus - que tem cerca de 100 nanômetros - foi desenvolvido por pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

O filtro foi fabricado com fibras produzidas a partir da reciclagem de garrafas PET, utilizando técnicas que a equipe vem desenvolvendo nas últimas décadas em seu trabalho com os chamados meios filtrantes.

A equipe está se dedicando agora ao desenvolvimento de novos filtros cujos materiais são impregnados com aditivos biocidas e virucidas, como nanopartículas metálicas ou óleos essenciais - estes considerados mais sustentáveis e de menor risco à saúde humana.

"Desde 2000 nossa atenção está voltada a partículas em uma faixa de tamanho pouco estudada, na qual estão os microrganismos. Agora, temos um boom, por causa da pandemia," contou a pesquisadora Mônica Lopes Aguiar, responsável pelo desenvolvimento dos filtros de PET reciclado.

Além de ajudar a prevenir doenças respiratórias e infecciosas - incluindo a covid-19, mas também aquelas causadas por bactérias e fungos - os meios filtrantes são essenciais no enfrentamento de outro problema importante da atualidade, a poluição do ar. Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), a poluição do ar mata cerca de 7 milhões de pessoas por ano em todo o mundo e, no Brasil, a estimativa é de 50 mil mortes por ano.

Filtro para vírus

Os pesquisadores chegaram a uma trama de nanofibras que dispensa um substrato, ou seja, as fibras não precisam ser aplicadas sobre outro material mais resistente ou estruturado, funcionando elas mesmas como filtro e como suporte.

O produto alcança até 100% de eficiência na coleta de partículas entre 7 e 300 nanômetros, com queda de pressão muito baixa.

"As partículas vão grudando nas fibras e, desse modo, o espaço para o ar passar diminui, e é essa obstrução que chamamos de queda de pressão. Se ela é alta, significa que a obstrução acontece rapidamente e você precisa gastar mais energia para o ar passar," explicou a pesquisadora Daniela Freire Bonfim.

As características mecânicas e a eficiência alcançada permitem que os novos filtros seja aplicados em equipamentos de proteção individual (EPIs) - como máscaras, jalecos e outros - e em sistemas para filtração e condicionamento do ar em ambientes como hospitais, escolas e outros edifícios.

O filtro é capaz de reter partículas tão pequenas quanto um vírus - o vírus da covid-19 mede cerca de 100 nanômetros.
[Imagem: UFSCar]

Fibras por eletrofiação

Um dos principais desafios da pesquisa consiste na combinação de diferentes parâmetros no processo de eletrofiação - a equipe patenteou as nanofibras produzidas por eletrofiação em 2009.

Nesse processo, um campo elétrico é aplicado a uma gota de solução do polímero (o PET dissolvido em um solvente) na ponta da agulha de uma seringa, resultando na evaporação do solvente e na produção da fibra, que é depositada sobre um coletor fixo ou giratório. A concentração da solução, o diâmetro da agulha, a intensidade do campo aplicado e a distância entre a ponta da agulha e do coletor são só alguns dos parâmetros a serem definidos, combinados e, depois, associados às diferentes características que se deseja obter no material final.

"Esses parâmetros interferem, cada um de um jeito, no resultado final. A concentração da solução, por exemplo, interfere no diâmetro da fibra. Outros parâmetros interferem em como a fibra se deposita no coletor, o que interfere na permeabilidade que, por sua vez, estabelece como o fluxo de ar passa pelo material e, assim, determina a queda de pressão," explicou Daniela.

"Ou seja, esses parâmetros vão determinar a morfologia das fibras, que, por sua vez, interfere na eficiência de coleta e na queda de pressão. E você precisa monitorar todos em conjunto. Então, o desafio inicial foi, a partir da filtração almejada, ir combinando os vários parâmetros para chegar à fibra como a gente queria", conta a doutoranda.

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