Um novo filtro de água pode remover íons de metais pesados ​​tóxicos e substâncias radioativas em apenas uma passagem.

A membrana do filtro é um híbrido de dois materiais de baixo custo: fibras de proteína de soro de leite e carvão ativado. A tecnologia simples supera várias desvantagens dos métodos existentes, que são tipicamente caros e só podem remover um elemento específico ou ter uma capacidade de filtro muito pequena.

“O projeto é uma das coisas mais importantes que eu já fiz”, diz Raffaele Mezzenga, professor de alimentos e materiais macios da ETH Zurich. Ele e seu colega Sreenath Bolisetty descrevem a tecnologia na revista Nature Nanotechnology.

No coração do sistema de filtração está um novo tipo de membrana híbrida composta de carvão ativado e fibras rígidas de proteína de soro de leite. Os dois componentes são baratos e simples de produzir.

As proteínas do soro são desnaturadas, o que faz com que elas se estiquem e, finalmente, se juntem na forma de fibrilas amilóides. Juntamente com o carvão activado, estas fibras são aplicadas a um material de substrato adequado, tal como um papel de filtro de celulose. O teor de carbono é 98 por cento, com um mero 2 por cento constituído pela proteína.

Recupera ouro valioso

Esta membrana híbrida absorve vários metais pesados ​​de uma maneira não específica, incluindo elementos industrialmente relevantes, como chumbo, mercúrio, ouro e paládio. No entanto, também absorve substâncias radioativas, como o urânio ou o fósforo 32, que são relevantes no lixo nuclear ou em certas terapias contra o câncer, respectivamente.

A membrana também elimina cianetos metálicos altamente tóxicos da água. Esta classe de materiais inclui o cianeto de ouro, que é usado comumente na indústria eletrônica para produzir trilhas condutoras em placas de circuito.

A membrana proporciona uma maneira simples de filtrar e a recuperação do ouro, assim, o sistema de filtro de um dia poderia desempenhar um papel importante na reciclagem de ouro bem.

"O lucro gerado pelo ouro recuperado é mais do que 200 vezes o custo da membrana híbrida", diz Mezzenga.

Como Funciona

O processo de filtração é extremamente simples: a água contaminada é aspirada através da membrana pelo vácuo.

"Um vácuo suficientemente forte poderia ser produzida com uma bomba manual simples", diz Mezzenga ", o que permitiria que o sistema seja operado sem eletricidade."

O sistema é quase infinitamente escalável, tornando rentável arquivar grandes volumes de água.

À medida que as substâncias tóxicas são absorvidas pelo filtro, elas “aderem” principalmente às fibras de proteínas, que possuem numerosos locais de ligação onde os íons de metal individuais podem atracar. No entanto, a grande área de superfície do carvão ativado também pode absorver grandes quantidades de toxinas, o que atrasa a saturação das membranas.

Além disso, as fibras de proteína conferem resistência mecânica à membrana e, a altas temperaturas, permitem que os íons aprisionados sejam quimicamente convertidos em valiosas nanopartículas metálicas.

Muito alta capacidade

Mezzenga está entusiasmado com a capacidade do filtro da membrana híbrido. Em testes com cloreto de mercúrio, por exemplo, a concentração de mercúrio presente no filtrado caiu por mais de 99.5 por cento.

A eficiência foi ainda mais elevada com um composto de cianeto de potássio ouro tóxico, onde 99.98 por cento do composto foi ligado à membrana, ou com sais de chumbo, quando a eficiência foi maior do que 99.97 por cento. E com urânio radioativo, 99.4 por cento da concentração original foi preso durante a filtração.

"Conseguimos estes valores elevados em apenas uma única passagem", diz Bolisetty.

Mesmo mais de passagens múltiplas, a membrana híbrido filtra substâncias tóxicas, com um elevado grau de fiabilidade. Embora a concentração de mercúrio no filtrado aumentou de um factor de 10 0.4 de ppm (partes por milhões) para 4.2 ppm após 10 passa, a quantidade de proteína utilizada era extremamente baixo.

Para filtrar meio litro de água contaminada, os pesquisadores usaram uma membrana pesando apenas um décimo de grama, da qual 10 por cento em peso era composta de fibras de proteína.

"Um quilo de proteína de soro de leite seria suficiente para purificar 90,000 litros de água", diz Mezzenga.

Isto sugere a eficiência pode ser aumentada pela adição de mais conteúdo de proteína na membrana, acrescenta, destacando a flexibilidade desta nova abordagem.

Mezzenga, que patenteou a tecnologia, está confiante de que o filtro chegará ao mercado.

"Existem inúmeras aplicações para ele, ea água é um dos problemas mais prementes que enfrentamos hoje", acrescenta.

Fonte: ETH Zurich

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