Entre a infinidade de problemas sociais que afetam as pessoas em todo o mundo, alguns são muito fáceis de resolver, enquanto outros podem levar milênios para serem resolvidos completamente. Essas preocupações estão se desenvolvendo e evoluindo constantemente e novos desafios são frequentemente colocados em primeiro plano. Acredita-se que muitas dessas apreensões sociais só podem ser resolvidas por meio de engajamento político e reformas sistêmicas, no entanto existem outros elementos de preocupação social que podem ser auxiliados pela aplicação de princípios científicos. Apesar de algumas limitações, as ideias e os materiais ligados à nanotecnologia podem ser usados como uma ferramenta para tratar esse sentimento social. Assim, sistemas baseados em nanotecnologia, por exemplo processos avançados de oxidação (AOPs) e membranas, podem fornecer uma opção acessível para nações subdesenvolvidas que não dispõem de instalações adequadas de tratamento de água e efluentes [1].
Imagem: Water Online
Acessibilidade e tratamento de água usando nanotecnologia
Em muitos países, a falta de instalações adequadas de saneamento e tratamento de água é uma das principais fontes de preocupação quando se trata do acesso à água potável. Assim, a demanda global por um meio de tratamento de água altamente eficaz é evidente, e o grafeno pode ser a resposta. Recentemente, um número crescente de filtros à base de grafeno, surgiu tanto em laboratórios acadêmicos quanto no setor industrial, indicando que a tecnologia está sendo amplamente utilizada. Materiais à base de grafeno e seus compostos possuem aplicações promissoras em tratamentos de água em todo o mundo para atender às demandas de água [2].
O filtro de materiais à base de grafeno, pode produzir água potável independentemente de quão suja esteja, em uma única etapa (Figura 1). A capacidade de adsorção desses materiais é maior do que os materiais tradicionais, como o carvão ativado. O grafeno possui espessura ultrafina para manter alta eficiência de fluxo, resistência mecânica para suportar altas pressões e elevada estabilidade química e térmica. Devido à simplicidade dos filtros à base de grafeno, eles podem ser transportados rapidamente para locais onde o tratamento de água é mais necessário, como áreas remotas onde está disponível somente água contaminada.
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A filtração à base de grafeno, com orifícios tão pequenos que as moléculas de sal não conseguem passar, demonstrou altas taxas de rejeição de sal [3] com capacidade de remover vários contaminantes e poder anti-incrustante. Também está ocorrendo, muita investigação sobre o processo de dessalinização para água potável, mais uma vez empregando materiais à base de grafeno. Embora esse processo de tratamento possa não ser tão aplicável em locais onde a água é escassa, em locais costeiros onde há muita água salgada, isso pode ser uma alternativa viável para fornecer água potável.
Combate às Mudanças Climáticas
Embora possam parecer dois problemas muito diferentes, as mudanças climáticas e a poluição do ar estão intimamente ligadas e são, sem dúvida, duas das preocupações mundiais mais significativas enfrentadas pelo mundo contemporâneo. Houve um grande avanço no uso de nanoprodutos. Esses produtos têm características diferentes dependendo do que são feitos, mas alguns podem retirar dióxido de carbono do ar e liberar oxigênio, enquanto outros podem regular termicamente as paredes de um edifício, resultando em menor utilização de energia.
Embora a redução da mudança climática seja uma tarefa enorme, existem certas maneiras pelas quais a nanotecnologia pode ajudar. A captura e armazenamento de carbono, assim como as fontes de energia renovável, são as duas áreas mais promissoras. Os nanomateriais estão sendo usados como material de membrana em operações de captura de carbono, porque são pequenos o suficiente para capturar moléculas gasosas e porque suas propriedades podem ser modificadas para coletar especificamente gases à base de carbono, permitindo assim a passagem de outras moléculas gasosas. (Figura 2)
Figura 2
Imagem: Water Online
Em termos de energia renovável, os nanomateriais encontraram o maior uso em células fotovoltaicas (solares), portanto, a nanotecnologia tem potencial para ser altamente eficaz na extração de energia solar. Utilizando esta estratégia, o desempenho do sistema nas áreas de geração de energia e calor pode ser aumentado.
Os nanomateriais estão se tornando mais populares porque os processos de produção e transferência de elétrons estão se tornando mais eficientes, o que por sua vez, está auxiliando no desenvolvimento de células solares mais eficientes. A longo prazo, a eficiência das fontes de energia renovável aumentará, tornando ainda mais possível a eliminação dos combustíveis fósseis, algo que ajudará na redução da poluição e na reversão ou mitigação das mudanças climáticas.
Referências:
- Hlongwane, G.N., et al., Simultaneous removal of pollutants from water using nanoparticles: A shift from single pollutant control to multiple pollutant control. Science of The Total Environment, 2019. 656: p. 808-833.
- Mohan, V.B., et al., Graphene-based materials and their composites: A review on production, applications and product limitations. Composites Part B: Engineering, 2018. 142: p. 200-220.
- Bird, J. Graphene filters change the economics of clean water. 2018; Available from: https://www.ft.com/content/d768030e-d8ec-11e7-9504-59efdb70e12f.
Autor: Kingsley Amakiri
Fonte: Water Online
Adaptado por Editor – DW Journal – Digital Water
