Apelidado de “ferrugem inteligente”, esse material inventivo é magnético e pode absorver uma grande variedade de contaminantes da água, incluindo óleo, microplásticos, o herbicida glifosato e até mesmo estrogênios que alteram os hormônios.
A capacidade de extrair compostos de estrogênio poderia ajudar a lidar com as preocupações ambientais sobre os efeitos que esses produtos químicos têm sobre a vida aquática quando entram nos cursos d’água.
Ao aproveitar os poderes da ferrugem, os pesquisadores criaram uma ferramenta de limpeza simples, mas potente, que combate vários poluentes de uma só vez. A reputação da ferrugem está se transformando de incômoda crosta oxidada em uma superestrela da purificação da água.
“Nossa ‘ferrugem inteligente’ é barata, não tóxica e reciclável”, disse o Dr. Marcus Halik, principal pesquisador do projeto da Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, em um comunicado. “E demonstramos seu uso para todos os tipos de contaminantes, mostrando o potencial dessa técnica para melhorar drasticamente o tratamento da água.”
Como funciona a ferrugem inteligente?
O segredo da “ferrugem inteligente” é sua base de nanopartículas isoladas de óxido de ferro. Essas partículas microscópicas contêm o principal ingrediente da ferrugem, o óxido de ferro, mas foram projetadas para não se agruparem. Isso permite que elas circulem livremente quando expostas a um ímã sem se agregarem em grupos maiores.
"Para aumentar ainda mais a capacidade de absorção de poluição das partículas, os pesquisadores revestiram suas superfícies com moléculas de ácido fosfônico. Essa adição transformou efetivamente cada nanopartícula individual em uma pequena esponja preparada para absorver contaminantes. O revestimento de ácido fosfônico age como um poderoso ímã para moléculas poluentes, atraindo-as.
Ao aproveitar as nanopartículas de óxido de ferro desprendidas, envoltas em um invólucro de ácido fosfônico que absorve poluentes, os pesquisadores liberaram todo o potencial de purificação das propriedades químicas da ferrugem. O resultado é um exército de minúsculas esponjas que se movem livremente e que podem limpar a água de inúmeras substâncias perigosas com eficiência.
“Depois de adicionarmos uma camada de moléculas aos núcleos de óxido de ferro, elas se parecem com fios de cabelo saindo da superfície dessas partículas”, diz o Dr. Halik.
Os pesquisadores podem adaptar as partículas para poluentes específicos, modificando a extremidade livre das moléculas de ácido fosfônico. Isso lhes permite criar variações personalizadas projetadas para atingir diferentes contaminantes.
As iterações anteriores das partículas foram eficazes na remoção de petróleo bruto da água do mar Mediterrâneo e glifosato de amostras de água de lagoas. Essas esponjas em nanoescala também demonstraram a capacidade de extrair minúsculas partículas de plástico da água natural do laboratório e do rio.
O trabalho da equipe não se limitou à remoção de metais pesados. Lukas Müller, um estudante de pós-graduação que trabalha com os pesquisadores, investigou se essa ferrugem de ferro também poderia eliminar traços de poluentes, ou seja, hormônios.
Os estrogênios, hormônios que ocorrem naturalmente em humanos e animais, frequentemente contaminam os suprimentos de água. Mesmo pequenas quantidades desses hormônios podem perturbar os ambientes aquáticos. Ao examinar a interação da ferrugem com os estrogênios, Müller procurou expandir as possíveis aplicações desse resíduo de óxido de ferro.
“Comecei com o estrogênio mais comum, o estradiol, e depois com outros quatro derivados que compartilham estruturas moleculares semelhantes”, diz Müller.
Müller projetou cavidades em nanoescala na superfície do óxido de ferro inteligente que se ligam e contêm o hormônio estradiol. Embora invisível a olho nu, a instrumentação sofisticada permite que Müller verifique a presença e o desempenho dessas fendas projetadas.
“Estamos tentando usar diferentes peças de quebra-cabeça para entender como as moléculas realmente se montam na superfície das nanopartículas”, explica Müller.
A próxima fase envolverá a avaliação dessas partículas em ambientes reais e a análise de sua capacidade de reutilização. Com sua área de superfície expansiva e abundantes cavidades em nanoescala, essas partículas têm o potencial de purificação eficaz em usos repetidos. “Ao reciclar repetidamente essas partículas, o impacto material desse método de tratamento de água pode se tornar muito pequeno”, observa o Dr. Halik.
A pesquisa foi apresentada durante a reunião de outono da American Chemical Society.
