Em um estudo recente, uma equipe de pesquisa desenvolveu um novo método para sintetizar partículas compostas multifuncionais. Essas partículas podem realizar sozinhas muitas funções essenciais para a remediação de água. O estudo foi publicado em ACS Applied Materials & Interfaces .

O acesso confiável à água limpa é um direito humano básico e um objetivo central dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável das Nações Unidas. Assim, garantir tecnologias que possam remover poluentes de corpos d'água é um passo essencial em direção à sustentabilidade. Entre vários métodos existentes, aproveitar a energia solar representa uma opção atraente para remediação de água sem aumentar as emissões de carbono.

Muitos fotocatalisadores estão sendo explorados atualmente para degradar poluentes da água por meio de reações solares. A evaporação fototérmica, por outro lado, usa energia solar para evaporar rapidamente a água poluída e condensá-la em água doce. Infelizmente, as tecnologias de remediação de água fotocatalítica e fototérmica tendem a depender de materiais caros que são desafiadores de sintetizar e implementar em larga escala, necessitando do desenvolvimento de um único e barato material composto.

Para seu novo estudo, a equipe de pesquisa, composta pelo Dr. Kunihiko Kato, Dr. Yunzi Xin e Yuping Xu, todos do Instituto de Tecnologia de Nagoya (NITech), Japão, liderada pelo Professor Associado Takashi Shirai, também do NITech, empregou um moinho de bolas planetário e otimizou os parâmetros de moagem para transformar uma mistura em pó comercialmente disponível de trióxido de molibdênio (MoO 3 ) e polipropileno em partículas compostas feitas de bronze de hidrogênio-molibdênio (H x MoO 3–y ), dióxido de molibdênio (MoO 2 ) e carvão ativado.

"O processo mecanoquímico proposto supera outras abordagens atuais em termos de eficiência energética e custo-benefício", afirma o Dr. Shirai.

Por meio de ampla experimentação, a equipe de pesquisa demonstrou as muitas capacidades notáveis de seus compósitos. Primeiro, essas partículas exibiram ampla absorção de luz em toda a faixa infravermelho próximo-visível-ultravioleta, permitindo a degradação fotocatalítica de um poluente orgânico modelo. Curiosamente, os compósitos também funcionaram como catalisadores de ácido de Brønsted e removeram poluentes da água mesmo na ausência de luz.

Além disso, o catalisador proposto exibiu propriedades plasmônicas, levando a um efeito fototérmico marcante que permitiu aquecimento rápido usando luz solar. Isso poderia ser alavancado para impulsionar a rápida evaporação da água com eficiência de conversão fototérmica excepcional. Finalmente, os carbonos contendo oxigênio que permaneceram como subprodutos da moagem poderiam adsorver e remover íons de metais pesados de águas residuais.

A equipe de pesquisa planeja refinar seu processo de moagem de bolas para produzir catalisadores multifuncionais semelhantes para remediação de água e outras aplicações.

"Nossa tecnologia desenvolvida tem o potencial de ser aplicada a uma ampla gama de óxidos e plásticos, e prevemos que ela terá aplicações variadas, incluindo o aprimoramento da funcionalidade de materiais existentes e a reciclagem de resíduos plásticos, para garantir a disponibilidade de água potável", conclui o Dr. Shirai.