Cientistas desenvolvem 'peneira' de grafeno que transforma água do mar em potável

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Manchester, no Reino Unido, criou uma "peneira" de grafeno que consegue remover o sal da água do mar. A invenção tem o potencial de ajudar milhões de pessoas sem acesso direto a água potável.

O grafeno é uma das formas cristalinas do carbono, como o diamante e o grafite.

A peneira criada pelos cientistas é feita usando um derivado químico, o óxido de grafeno, e pode ser altamente eficiente na filtragem do sal. Ela agora será testada em comparação a membranas de dessalinização já existentes.

Os resultados da pesquisa foram divulgados na publicação científica Nature Nanotechnology.

Facilidade

O grafeno foi descoberto em 1962, mas foi pouco estudado até ser redescoberto, isolado e caracterizado por pesquisadores da Universidade de Manchester em 2004. Ele consiste em uma camada fina de átomos de carbono organizada em uma espécie de treliça hexagonal.

Suas propriedades incomuns, como sua força elástica e condutividade elétrica, o tornaram um dos metais mais promissores para futuras aplicações.

Mas até o momento, era difícil e caro produzir barreiras de grafeno em escala industrial com os métodos existentes.

Rahul Nair, que liderou a pesquisa, revela, no entanto, que o óxido de grafeno pode ser feito facilmente em laboratório.

"Em forma de solução ou tinta, podemos aplicá-lo em um material poroso e usá-lo como membrana. Em termos de custo do material e produção em escala, ele tem mais vantagens em potencial do que o grafeno em uma camada."

"Para tornar a camada normal de grafeno permeável, é preciso fazer pequenos buracos nela, mas se esses buracos forem maiores que um nanômetro, os sais escapam por eles. Seria preciso fazer uma membrana com um buraco muito uniforme com menos de um nanômetro para que ela possa ser usada na dessalinização. É muito difícil."

As membranas feitas de óxido de grafeno provaram ser capazes de filtrar nanopartículas, moléculas orgânicas e até sais de cristais maiores. Mas até agora, elas não conseguiam ser usadas para filtrar sais comuns, que requerem peneiras ainda maiores.

Trabalhos anteriores mostravam que as membranas de óxido de grafeno ficavam levemente inchadas quando imersas em água, o que permitia que sais menores passassem por seus poros juntamente com moléculas de água.

Agora, Nair e seus colegas demonstraram que colocar paredes feitas de resina epóxi em cada lado da membrana de grafeno é suficiente para frear este inchaço.

Isso também permitiu aos cientistas ajustar as propriedades da membrana, deixando passar mais ou menos sal, por exemplo.

Promessa

Até 2025, a ONU estima que 14% da população mundial enfrentará escassez de água.

Enquanto os efeitos da mudança climática continuam a reduzir os reservatórios que abastecem as cidades, países mais ricos investem também em tecnologias de dessalinização como alternativa.

Atualmente, usinas de dessalinização ao redor do mundo usam membranas feitas com polímeros.

"Nosso próximo passo é comparar as membranas de óxido de grafeno com o material mais sofisticado disponível no mercado", diz Rahul Nair.

Mas em um artigo que acompanhava a pesquisa na revista Nature Nanotechnology, o cientista Ram Devanathan, do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico, nos EUA, disse que seria preciso mais estudo para conseguir, de fato, produzir membranas de óxido de grafeno a baixo custo e em escala industrial.

Segundo ele, a equipe britânica ainda precisa demonstrar a durabilidade da membrana durante o contato prolongado com a água do mar e garantir que ela é resistente ao acúmulo de sais e de material biológico - o fenômeno requer que as barreiras de dessalinização existentes hoje sejam limpas ou substituídas periodicamente.