Nanopapel cerâmico é base para remoção de contaminantes da água

14/08/2020

Imagine uma membrana capaz de filtrar contaminantes difíceis de serem removidos da água, como metais pesados. Agora, pense que ela pode ser utilizada também para avaliar a qualidade de alimentos ou detectar gases tóxicos. Essas são algumas das potenciais aplicações de um nanomaterial, tão fino e flexível como uma folha de papel, recém-desenvolvido por cientistas da Embrapa Instrumentação (SP) e da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), e que resultou em um pedido de patente depositado no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI).

O nanopapel cerâmico foi obtido por meio da combinação de processos versáteis, e tornou-se uma versão alternativa aos papéis convencionais, compostos por celulose e cargas inorgânicas. A inovação é resultado de uma soma de competências de pesquisadores da Rede de Nanotecnologia aplicada ao Agronegócio (Rede AgroNano), coordenada pela Embrapa Instrumentação (SP), e que contou com a participação da UFSCar.

Outra vantagem do nanopapel é que ele poderá ser utilizado no desenvolvimento de sensores para análise de gases tóxicos e da qualidade de alimentos, cuja pesquisa já está em andamento na Embrapa Instrumentação. A vantagem da utilização do nanopapel é que ele pode ser utilizado como substrato e ao mesmo tempo como a própria camada sensorial, ou seja, ele já é um dispositivo completo com uma configuração muito mais simples do que aquelas apresentadas pelos sensores químicos convencionais.

“O resultado final é uma manta porosa, de conformação tridimensional, formada por nanofibras cerâmicas amorfas e cristalinas de diferentes composições, interconectadas, que apresentam excelentes propriedades, podendo ser aplicadas como transdutores em sensores químicos ou membranas de filtração.”

A literatura científica já apresenta algumas propostas de nanopapel, mas a maioria envolve materiais vegetais oriundos de celulose, diferente da composição do nanoproduto da Embrapa-UFSCar, cuja composição final é inorgânica. “As nanofibras de natureza inorgânica conferem ao nanopapel autossustentabilidade, flexibilidade, elevada área superficial, estabilidade química e preservação das propriedades, inclusive mecânicas, em temperaturas mais elevadas”, detalha Luiza Mercante.

A professora ainda acrescenta que a plataforma baseada em nanopapel pode ser uma opção para remoção dos poluentes emergentes, como metais pesados, hormônios e fármacos, que precisam de filtros com propriedades específicas para a sua remoção.

Trabalho venceu desafios
O desenvolvimento do nanopapel enfrentou desafios. Para Corrêa, as maiores dificuldades foram no ajuste da formulação (composição dos reagentes) e na determinação dos parâmetros empregados tanto na etapa de processamento (técnica de eletrofiação e sol-gel), como no pós-processamento (calcinação) para obtenção do material.

“O ajuste desses parâmetros foi fundamental para a obtenção de um material cerâmico na forma de uma 'folha de papel', ou seja, fino e com boas propriedades mecânicas e elevada área superficial”, explica o cientista.

O nanopapel apresenta estrutura e composição favoráveis para detecção de gás, uma vez que sua estrutura fibrosa com elevada área superficial é vantajosa para percolação, adsorção e dessorção de gases. Além disso, o nanopapel pode ser funcionalizado com outros tipos de nanomateriais, como o grafeno, nanotubos de carbono, nanopartículas metálicas, entre outros, o que pode favorecer ainda mais a interação com gases diversos e potencializar seu uso como camada ativa em sensores de gases tóxicos, como amônia, gás carbônico, etc.”, afirmam os pesquisadores.