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Meio ambiente

Nanotecnologia e biologia juntam-se para tratar derramamento de petróleo

Com informações da Agência Fapesp - 04/12/2019

Nanotecnologia e biologia juntam-se para tratar derramamento de petróleo
Pesquisadores combinaram minerais magnéticos e resíduos de biomassa para formar partículas capazes de remover petróleo pesado e óleos leves da superfície da água com alta eficiência.
[Imagem: Cunha et al. - 10.1016/j.jenvman.2019.06.050]

Bionanocompósitos

Pesquisadores das universidades federais de São Paulo (Unifesp) e de São Carlos (UFSCar) estão desenvolvendo materiais magnéticos que poderão auxiliar na remoção de petróleo cru da superfície da água em casos de derramamentos como o que atingiu as praias do litoral brasileiro este ano.

Em testes de laboratório, esses materiais híbridos - compostos por partículas ferromagnéticas em escala nanométrica (da bilionésima parte do metro) e resíduos de biomassa - mostraram ser capazes de remover petróleo bruto e outros tipos de óleo - como o de motor de navios - com mais de 80% de eficácia.

A remoção dos contaminantes é um fenômeno predominantemente físico, em que a força de atração exercida por um campo magnético, como o produzido por um ímã, é tão intensa que arrasta as partículas e, consequentemente, o óleo aderido à sua superfície.

Os resultados do projeto da Unifesp serão testados em experimentos de campo no Ceará. O objetivo é avaliar a eficiência do material na remoção do óleo presente nas praias do estado nordestino.

"Essas partículas nanomagnéticas permitem não só a limpeza das praias como também a recuperação do petróleo pelas empresas no caso de vazamentos. Outra vantagem é que são ambientalmente amigáveis, pois são feitas de compostos naturalmente encontrados na natureza," explicou Geórgia Labuto, professora da Unifesp.

Atração magnética

As partículas são compostas de magnetita, um mineral magnético à base de ferro, e resíduo de biomassa de levedura proveniente de processos de fermentação na indústria de etanol. A associação dá origem a bionanocompósitos - materiais híbridos em nanoescala e obtidos de fontes renováveis - e, segundo os pesquisadores, permite reduzir o custo de produção do material e aumentar a quantidade de óleo que pode ser removida.

Os ganhos foram obtidos porque, ao depositar as partículas de magnetita sobre a superfície da biomassa, foi possível manter a propriedade magnética e, ao mesmo tempo, aumentar a área superficial de contato entre o material magnético e o óleo. O grupo de pesquisadores da Unifesp também está testando cortiça em pó para desenvolver os bionanocompósitos.

Os resultados indicaram que o material foi capaz de remover, após o contato de dois minutos, entre 55% e 89% da quantidade de petróleo e de óleo de motor novo e 69% do óleo de motor usado presente nas amostras.

"Além de contribuir para a economia, os resíduos agroindustriais permitem produzir uma massa maior de material magnético com menor quantidade de reagentes. Ao aplicar um campo magnético em um meio aquoso em que essas partículas estão dispersas é possível removê-las junto com um fluido aderido a elas, como o petróleo," explicou a pesquisadora.

Nanotecnologia e biologia juntam-se para tratar derramamento de petróleo
Com os bons resultados nos testes em laboratório, a equipe prepara-se agora para testes de campo, envolvendo o derramamento que atingiu as praias do litoral brasileiro este ano.
[Imagem: Debs et al. - 10.1016/j.jenvman.2018.09.094]

Nanotecnologia biológica

O grupo de pesquisadores da UFSCar está desenvolvendo matrizes híbridas nas formas de pó e membrana, compostas de ferrita de cobalto também em escala nanométrica.

Os pós foram sintetizados usando resíduos de mesocarpo de coco, bagaço de cana, serragem e aguapé. Já as membranas foram preparadas usando polímero polietersulfona.

Os resultados dos testes em laboratório indicaram que o material na forma de pó à base de bagaço de cana apresentou a maior eficiência na remoção do óleo, com capacidade de adsorção de 85%, o que pode ser atribuído à natureza fibrosa da matéria-prima usada. Já as membranas foram capazes de remover uma quantidade de óleo equivalente a 35 vezes a sua massa.

Quando os dois materiais foram usados simultaneamente, foi possível remover uma quantidade de óleo equivalente a 35 vezes a sua massa e aumentar a capacidade de adsorção do pó à base de bagaço de cana em 23%. Essa alta capacidade de adsorção está relacionada a uma barreira de retenção formada pelo material em pó, que impediu a propagação da mancha de óleo e permitiu sua remoção homogênea, destacaram os pesquisadores.

"Também observamos que a distribuição das nanopartículas de ferrita de cobalto nos resíduos de biomassa aumentou a velocidade de remoção do óleo", disse Caio Paranhos, coordenador do projeto. "Os materiais foram capazes de remover o óleo da superfície da água das amostras em apenas dois segundos."

Bibliografia:

Artigo: Oil spill cleanup employing magnetite nanoparticles and yeast-based magnetic bionanocomposite
Autores: Karina B. Debs, Débora S. Cardona, Heron D. T. da Silva, Nashaat N. Nassar, Elma N. V. M. Carrilho, Paula S. Haddad, Geórgia Labuto
Revista: Journal of Environmental Management
Vol.: 230, Pages 405-412
DOI: 10.1016/j.jenvman.2018.09.094

Artigo: A comparison study of cleanup techniques for oil spill treatment using magnetic nanomaterials
Autores: D. S. Cardona, K. B. Debs, S. G. Lemos, G. Vitale, N. N. Nassar, E. N. V. M. Carrilho, D. Semensatto, G. Labuto
Revista: Journal of Environmental Management
Vol.: 242, Pages 362-371
DOI: 10.1016/j.jenvman.2019.04.106

Artigo: Removal of heavy crude oil from water surfaces using a magnetic inorganic-organic hybrid powder and membrane system
Autores: Graziele da Costa Cunha, Nalbert C. Pinho, Iris Amanda Alves Silva, José Arnaldo Santana Costa, Caio M.P. da Silva e Luciane P.C. Romão, pode ser lido em
Revista: Journal of Environmental Management
Vol.: 247, Pages 9-18
DOI: 10.1016/j.jenvman.2019.06.050






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