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Nanotecnologia

Filtro de algodão mata bactérias usando nanoestruturas eletrificadas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/09/2010

Nanofiltro de algodão usa eletricidade para purificar água
Imagem feita por microscópio eletrônico do nanofiltro mostra os nanofios de prata e os nanotubos de carbono - as fibras maiores são as fibras do algodão.[Imagem: Yi Cui]

Quem poderia se interessar pode haver em um filtro projetado para purificar água mas que deixa as bactérias passarem?

As autoridades de saúde pública do mundo todo - considerando que as bactérias são mortas ao passarem pelo filtro.

Além de sua alta eficiência, filtrando água contaminada em alta velocidade, o modo de funcionamento garante que o novo filtro nunca irá entupir, o que se traduz em um custo de operação menor.

Nanofiltro de algodão

O novo filtro é feito a partir de um tecido comum de algodão, no qual são incorporados nanofios de prata e nanotubos de carbono.

Em vez de capturar fisicamente as bactérias, como a maioria dos filtros faz, o nanofiltro deixa que elas passem, matando-as nessa passagem com um campo elétrico que atravessa o nanoalgodão, que se torna altamente condutor graças aos materiais que são incorporados em suas fibras.

Como o novo nanofiltro não captura as bactérias, ele pode ter poros maiores, permitindo que a água flua através deles em alta velocidade.

"Nosso filtro é de cerca de 80.000 vezes mais rápido do que os filtros que retêm as bactérias," conta o professor Yi Cui, da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos.

A prata é usada há décadas para matar bactérias. Os nanotubos de carbono, por sua vez, são excelentes condutores de eletricidade. Ao colocá-los juntos, os pesquisadores obtiveram um efeito sinergético que superou qualquer material conhecido.

"Este é realmente um novo método de tratamento de água para matar agentes patogênicos," prossegue o pesquisador. "Ele pode ser facilmente usado em áreas remotas, onde as pessoas não têm acesso a tratamentos químicos, como o cloro".

Filtro que não entope

Em testes de laboratório, mais de 98 por cento das bactérias Escherichia coli presentes na água foram mortas ao passarem por uma camada de tecido de algodão nanorrevestido de 6,3 centímetros de espessura, submetido a uma tensão de 20 volts.

Cólera, febre tifoide e hepatite são algumas das doenças transmitidas através da água, um problema persistente no mundo em desenvolvimento e que se agrava durante os recorrentes períodos de enchentes.

Há uma grande gama de filtros disponíveis no mercado que podem funcionar nessas situações. Esses filtros possuem poros pequenos o suficiente para que os patógenos fiquem presos em seu interior. Isso torna seu funcionamento lento, e faz com que precisem trocados periodicamente porque acabam entupidos com a sujeira que devem eliminar, encarecendo o processo.

Como os poros dos nanofiltros são maiores, a água passa através dele somente com a força da gravidade.

Filtro de baixo custo

Os cientistas se esmeraram sobretudo em projetar um filtro que fosse o mais barato possível.

Para isso foi preciso reduzir a quantidade de prata ao mínimo possível, o que foi feito usando nanofios do metal que são tão pequenos que seu custo é insignificante.

O substrato usado é um tecido de algodão comum. "Nós o compramos no supermercado," conta Cui.

A corrente elétrica que mata as bactérias é de apenas alguns miliamperes - apenas o suficiente para causar uma sensação de formigamento em uma pessoa e facilmente fornecida por um pequeno painel solar ou por um par de baterias de automóvel de 12 volts. Segundo os pesquisadores, a corrente elétrica também pode ser gerada por uma bicicleta estacionária ou por uma manivela manual.

A maioria dos sistemas de filtragem atuais usa bombas para forçar a água através dos microporos dos materiais filtrantes. Essas bombas têm um consumo de energia elétrica muito superior ao nanofiltro, o que encarece sua operação.

Filtro de múltiplos estágios

Os pesquisadores agora planejam testar o filtro com diferentes tipos de bactérias e avaliar seu funcionamento usando várias camadas filtrantes superpostas.

"Com um filtro, nós conseguimos matar 98 por cento das bactérias," disse Cui. "Para que a água seja potável, contudo, o ideal é não ter nenhuma bactéria na água, por isso vamos ter que usar filtros com múltiplos estágios."

A equipe do Dr. Cui já utilizou nanopartículas para melhorar em 10 vezes o rendimento das baterias de lítio e até para criar uma bateria de papel.

Um outro grupo de pesquisadores desenvolveu um algodão que conduz que está sendo usado para incorporar dispositivos eletrônicos nas roupas.

Bibliografia:

High Speed Water Sterilization Using One-Dimensional Nanostructures
David T. Schoen, Alia P. Schoen, Liangbing Hu, Han Sun Kim, Sarah C. Heilshorn, Yi Cui
Nano Letters
August 2010
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/nl101944e
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