É possível purificar água de maneira barata e sem utilizar filtros

Por Renata  Kaminski Dpto. de Química, UFS / Aracajú – SE

Figura 1: Esquema de filtragem. Fonte: Shin, 2014. Nat. Communication

Cientistas encontraram uma maneira de purificar água de forma barata e sem necessidade do uso de membranas ou filtros, somente com uso de CO2. É uma tecnologia muito parecida com a usada para adicionar gás nos refrigerantes.

Com a grande demanda por água tratada, sempre existe a necessidade de melhoria e diminuição de custos dos processos de tratamento. Normalmente se usa a separação por membranas ou por ultrafiltração para separar partículas suspensas na água, e esse material encarece a purificação, pois precisa ser trocado frequentemente. Os processos sem utilização de membranas dependem da sedimentação das partículas, as quais sendo muito pequenas ou carregadas eletricamente não decantam facilmente. O processo acaba ficando caro pela dependência de produtos químicos que induzam as partículas a se agregarem.

Uma nova tecnologia, publicada no mês de maio como uma comunicação na revista Nature Communications por cientistas da Universidade de Princeton, utiliza-se a formação de íons na água a partir de CO2 para purificar a água. O dióxido de carbono é capaz de mudar propriedades químicas da água, fazendo com que as partículas carregadas se movam para um lado ou outro de acordo com suas cargas elétricas. O processo pode ser chamado de difusioforese induzida por gás. O CO2 dissolvido na água induz a formação de cargas positivas e negativas, segundo a reação:

Essas cargas modificam as propriedades de difusão das partículas, ou seja, modifica a velocidade ou direção que as partículas se movem. As partículas negativamente carregadas se movem para a interface entre o gás e o líquido. O dióxido de carbono torna a água levemente mais ácida. Esse gosto ácido é comum em refrigerantes e é causado pelo mesmo gás. Quando o refrigerante perde o gás seu gosto não é mais agradável. Quimicamente falando quando o CO2 se dissolve na água forma íons. O íon positivamente carregado (H+) se move rapidamente na água e o bicarbonato (HCO3) se move mais lentamente. Essa movimentação iônica cria um campo elétrico sutil que pode puxar as partículas carregadas existentes na água suja para um dos lados do fluxo de água. Como a maioria dos contaminantes possui sua superfície carregada, a criação de um campo elétrico sutil é uma maneira eficiente de separá-las.

O equipamento criado pelos pesquisadores separa o fluxo de água em dois canais, um canal com água limpa, próximo ao CO2 e outro com partículas suspensas, próximo ao ar, como mostrado na Figura 1. Essa separação ocorre de maneira 1.000 vezes mais eficiente que os sistemas convencionais que usam filtração, gastando menos energia e sem necessidade de troca de filtros ou risco de entupimento. O sistema é feito de um silicone permeável ao dióxido de carbono, que permite a difusão do gás pelas paredes dos canais, criando o campo elétrico. Se os canais forem fechados o CO2 ainda pode ser recuperado, diminuindo custos e perdas desnecessárias. Você deve estar pensando que a água ficaria carbonatada após o tratamento, como a água com gás. No entanto, quando essa água é exposta ao ar o CO2 é perdido (como acontece nos refrigerantes) e a água tratada fica somente com os níveis normais de CO2. Só para termos uma comparação, a pressão de CO2 usada no equipamento é de 136 kPa enquanto a pressão no ar seria em torno de 40 kPa, pressões menores também podem induzir a formação de um gradiente químico, mas para que o sistema seja eficiente é necessária uma pressão de CO2 consideravelmente maior que do ar.

Os pesquisadores desenvolveram o equipamento para o laboratório com vários canais intercalando CO2 e ar, porém isso ainda é considerado em pequena escala. Muita engenharia ainda é necessária para esse sistema ser usado na purificação de grandes quantidades de água. Além disso, seria possível que esse equipamento fosse também construído para ser portátil, atendendo assim a população de áreas remotas. Outra possibilidade é de separar também vírus e bactérias sem necessidade de utilizar cloro ou ultravioleta para purificar, pois biopartículas também são carregadas.

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