Novo hidrogel remove microplásticos da água

Os microplásticos representam uma grande ameaça à saúde humana. Esses minúsculos detritos de plástico podem entrar em nosso corpo através da água que bebemos e aumentar o risco de doenças. São também um perigo ambiental; encontrados mesmo em áreas remotas, como calotas polares e fossas oceânicas profundas, eles colocam em perigo formas de vida aquáticas e terrestres.

Para combater este poluente emergente, investigadores do Instituto Indiano de Ciência (IISc) desenvolveram um hidrogel sustentável para remover microplásticos da água. O material possui uma rede polimérica entrelaçada única que pode ligar os contaminantes e degradá-los usando irradiação de luz UV. A pesquisa está publicada na revista Nanoescala.

Os cientistas já tentaram usar membranas filtrantes para remover microplásticos. No entanto, as membranas podem ficar obstruídas com estas pequenas partículas, tornando-as insustentáveis. Em vez disso, a equipe do IISc liderada por Suryasarathi Bose, professor do Departamento de Engenharia de Materiais, decidiu recorrer aos hidrogéis 3D.

O novo hidrogel desenvolvido pela equipe consiste em três camadas poliméricas diferentes – quitosana, álcool polivinílico e polianilina – entrelaçadas, formando uma arquitetura de Rede Interpenetrante de Polímeros (IPN). A equipe infundiu essa matriz com nanoaglomerados de um material chamado polioxometalato substituto de cobre (Cu-POM).

Esses nanoclusters são catalisadores que podem usar luz UV para degradar os microplásticos. A combinação dos polímeros e nanoclusters resultou em um hidrogel forte com capacidade de adsorver e degradar grandes quantidades de microplásticos.

A maioria dos microplásticos é produto da decomposição incompleta de plásticos e fibras domésticas. Para imitar isto no laboratório, a equipa esmagou tampas de recipientes de alimentos e outros produtos plásticos de uso diário para criar dois dos microplásticos mais comuns existentes na natureza: cloreto de polivinilo e polipropileno.

“Juntamente com o tratamento ou remoção de microplásticos, outro grande problema é a detecção. Como se trata de partículas muito pequenas, não é possível vê-las a olho nu”, explica Soumi Dutta, primeiro autor do estudo e bolsista nacional de pós-doutorado da SERB no Departamento de Engenharia de Materiais.

Para resolver este problema, os pesquisadores adicionaram um corante fluorescente aos microplásticos para rastrear quanto estava sendo adsorvido e degradado pelo hidrogel sob diferentes condições. “Verificamos a remoção de microplásticos em diferentes níveis de pH da água, diferentes temperaturas e diferentes concentrações de microplásticos”, explica Dutta.

O hidrogel foi considerado altamente eficiente – poderia remover cerca de 95% e 93% dos dois tipos diferentes de microplásticos na água em pH quase neutro (~6,5). A equipe também realizou vários experimentos para testar a durabilidade e resistência do material. Eles descobriram que a combinação dos três polímeros o tornava estável sob diversas temperaturas.

“Queríamos fazer um material que fosse mais sustentável e pudesse ser usado repetidamente”, explica Bose. O hidrogel pode durar até cinco ciclos de remoção de microplásticos sem perda significativa de eficácia. Além do mais, ressalta Bose, é que, uma vez que tenha sobrevivido ao seu uso, o hidrogel pode ser reaproveitado em nanomateriais de carbono que podem remover metais pesados, como o cromo hexavalente, da água poluída.

No futuro, os pesquisadores planejam trabalhar com colaboradores para desenvolver um dispositivo que possa ser implantado em larga escala para ajudar a limpar microplásticos de várias fontes de água.